Effets induits par la lumière et les défauts dans des hétérostructures ferroélectriques de Bi2FeCrO6 étudiés à l’échelle du nanomètre

Ce travail de thèse a consisté à approfondir la compréhension des propriétés optoélectroniques de films minces ferroélectriques prometteurs à base de Bi2FeCrO6 (BFCO). Pour ce faire, des caractérisations locales ont été réalisées conjointement avec des caractérisations macroscopiques. Une attention particulière a été portée à l’influence des lacunes d’oxygènes sur les propriétés photovoltaïques ferroélectriques. Les films minces de BFCO apparaissent systématiquement comme des semi-conducteurs de type « p », en raison des lacunes de Bi, Fe et Cr. Ces films forment alors une jonction p-n avec un substrat de Nb:SrTiO3, et une jonction Schottky à faible barrière avec un substrat de La2/3Sr1/3MnO3. Pour une géométrie d’électrodes hors plan, le comportement photovoltaïque de ces échantillons semble dominé par leur jonction respective. De plus, la direction de la polarisation ferroélectrique modifierait la structure électronique à l’interface, favorisant une plus grande conductivité et une génération de courant photovoltaïque plus importante pour une polarisation « up ». Par ailleurs, l’introduction de niveaux électroniques donneurs dans le band-gap par les lacunes d’oxygènes diminuerait fortement le caractère « p » des couches de BFCO, réduisant significativement la conductivité. Cela augmenterait également considérablement le taux de recombinaison des porteurs de charges générés par effet photovoltaïque et réduirait grandement leur mobilité. Une différence de conductivité et de courant photovoltaïque pouvant atteindre plusieurs ordres de grandeur a ainsi été observée pour une plus faible concentration en lacunes d’oxygènes. La direction de la polarisation ferroélectrique et la concentration en lacunes d’oxygènes apparaissent comme deux paramètres fondamentaux régissant les propriétés optoélectroniques des couches minces de BFCO.