Search

International audience

Submitted to PRL; Opening of several gaps in the surface band structure of vicinal Au(23 23 21) surface has been evidenced by high resolution photoemission spectroscopy whereas the energy dependence of the surface electronic density have been determined by scanning tunneling spectroscopy. From a methodological point of view, the values of the gaps and the phase of the electronic density allow to estimate the reconstruction potential which yields the electronic Bragg diffraction, the gap formation and the modulation of the electronic density. These spectroscopic behaviors give a pedagogical illustration of one of the basic concepts of solid state physics.

This work is devoted to an experimental study of metallic surfaces by scanning tunneling microscopy (STM). Some surfaces of noble metals and iron or nickel exhibit electronic states, localized near the surface, which may be either spin-splitted or non-magnetic and strongly or weakly dispersive. We take advantage of the spatial resolution of the STM to analyse the atomic structure of the surfaces as well as to locate and/or to create a unique nanoscale structure in order to study its electronic properties by tunneling conductance measurements. Eventually, this kind of nano-islands shows up electronic confinement that leads to quantum interferences detected by STM as electronic standing waves. First, the theoretical physical properties of the surface states (known as “Shockley Surface States”) are presented including a description of their scattering process with static surface defects. Then, we apply a method that seems to be the most efficient to perform local magnetic measurements and we present some preliminary results on the system made of a thin iron film on Ag(001). Another magnetic surface, Ni(111), is studied. Its electronic properties are characterized by analysing the quantum interference patterns associated to a nanoscale island of Ni on Ni(111) fabricated by indentation. The last part is dedicated to the deposition of Ni on Cu(111). This study is related to the chemical composition of the surface and mainly to the electronic properties of nanoscale nickel and copper structures. Finally, we discuss the effect of the chemical composition of these nanostructures on their electronic properties., Ce manuscrit présente une étude par microscopie à effet tunnel de surfaces de métaux de transition, dont les propriétés électroniques sont remarquables près du niveau de Fermi. Ces surfaces de métaux nobles, de nickel et de fer, possèdent des états électroniques localisés en surface, magnétiques ou non, fortement ou faiblement dispersifs. Pour ce travail nous avons utilisé la grande résolution spatiale du microscope pour analyser la structure atomique de surface, et également pour repérer et/ou créer des objets uniques nanométriques afin d'en étudier les propriétés électroniques par des mesures de conductance tunnel. Les nanostructures qui sont présentées ici sont souvent le siège d'un confinement électronique qui se traduit par la présence d'interférences quantiques observables sous forme d'ondes stationnaires électroniques par un microscope à effet tunnel. Dans un premier temps, nous présentons du point de vue théorique les propriétés physiques des états électroniques de surface dits de « Shockley » des métaux nobles et leur interaction avec les défauts statiques. Ensuite, nous exposons la méthode de mesure locale des propriétés magnétiques qui nous semble très performante et les résultats préliminaires que nous avons obtenus avec un système de film mince de Fe/Ag(001). La recherche d'échantillon magnétique présentant un état de surface nous a conduit à nous intéresser à un autre type de surface : Ni(111). Nous montrons comment nous pouvons nous servir des effets d'interférences quantiques observées dans des nanostructures de nickel créées par nano-indentation pour caractériser les propriétés électroniques de Ni(111). L'étude suivante concerne le dépôt de couches ultra-minces de Ni/Cu(111). Nous y étudions la chimie de la surface, des effets de diffusion d'atomes, et surtout les propriétés électroniques de nanostructures de nickel et de cuivre. Nous y discutons aussi de l'influence de la présence de Ni et Cu dans ces objets sur leurs propriétés électroniques.