Hadj ACHOUKHI : Etudes des propriétés d’extrême surface du Niobate de Lithium

Résumé : Cette thèse porte sur l’étude de la surface du niobate de lithium (LiNbO3) ainsi que sur l’impact de l’échange protonique et du recuit sur la qualité de surface des guides d’onde optiques destinés aux modulateurs électro- optiques. L’hypothèse de ce travail est que les propriétés de surface de LiNbO3 influent sur la stabilité de la réponse des modulateurs. Pour ce faire, différentes techniques ont été employées. En premier lieu, l’étude porte sur les phases formées en surface par spectroscopie Raman à la suite de l’échange protonique. Elle s’intéresse ensuite, par ellipsométrie combinée à des gravures, aux premières couches de surface, enfin les propriétés piézoélectriques de la surface sont étudiées par mesure PFM en section des guides. La seconde approche concerne l’étude par XPS et théorique basée sur des calculs DFT des surfaces de LiNbO3. Les résultats
obtenus ont permis de mesurer l’épaisseur de la couche formée après échange protonique et de mettre en évidence des modifications structurales significatives. Ils montrent également que, même après recuit, une couche de surface amorphe persiste avec un taux d’échange élevé, dont l’épaisseur a été quantifiée. La chimie de surface montre que celle-ci est très sensible et peut être contaminée lors des conditions d’élaboration avec la présence de carbonate et d’eau, mais aussi modifiée sous vide et à haute température. L’étude par DFT a été limitée aux premières couches atomiques lors de l’échange proton. La présence de groupes hydroxyles (OH) et d’eau en surface, a été confirmée par les calculs DFT, ainsi que la formation de groupe OH dans la structure.

Composition du jury : 

M. Samuel MARGUERON Professeur des universités SupMicrotech-ENSMM Directeur de thèse
Mme Celine DUPONT Chargée de recherche Université Bourgogne Europe Co-encadrante de thèse
M. Bruno DOMENICHINI Professeur Université Bourgogne Europe Co-directeur de thèse
M. Jerome HAUDEN Directeur de recherche Exail Photonics Co-encadrant de thèse
Mme Maggy COLAS Chargée de recherche Université de Limoges Rapporteure
M. Patrick LE FEVRE Chargé de recherche Universit de Rennes Rapporteur
Mme Patricia SEGONDS Professeur des universités Université Grenoble Alpes Examinatrice
M. Brice GAUTIER Professeur Université de Lyon Examinateur

Localisation : Amphithéâtre Jean-Jacques Gagnepain - Institut FEMTO-ST 15B, avenue des Montboucons 

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