Analyse opto-électronique de matériaux sub-micrométrique : comment mesurer une grandeur optique ou de transport à l’échelle de la nanostructure ?
Thomas BIDAUD
Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel
Le but de ce séminaire est de présenter le principe de fonctionnement ainsi que différentes techniques et méthodes de caractérisation permettant de déterminer des grandeurs optiques et/ou de transport dans des structures submicrométriques. Ces outils reposent sur l’utilisation d’une sonde électronique permettant une excitation à l’échelle locale. L’étude des signaux de « cathodoluminescence » (CL), d’« electron beam induced current » (EBIC) ou encore d’« electron back-scattered diffraction » (EBSD) issus de cette excitation permet d’améliorer la compréhension des mécanismes à l’œuvre au sein des nanostructures.
Des grandeurs physiques optiques (gap, polarisation) ou de transport (τ, Ldiff) peuvent ainsi être déterminées à partir de ce type de mesures. La superposition de ces différentes cartographies constitue un outil particulièrement puissant pour localiser et déterminer l’origine physico-chimique des mécanismes de pertes au sein des matériaux.
En combinant ces mesures à l’échelle nanoscopique avec des caractérisations réalisées à l’échelle du dispositif (PL/RAMAN/XRD), une analyse multi-échelle peut alors être mise en place afin de mieux comprendre les phénomènes limitant les performances de ces derniers. Ainsi, un projet C.R. basé sur ces différentes méthodes sera présenté lors de ce séminaire.
Par la suite, l’entreprise Attolight AG, qui développe des outils de mesure basés sur la microscopie électronique, présentera différentes solutions de caractérisation, notamment la plateforme Allalin ainsi que plusieurs add-ons pour microscopes électroniques.
Initialement conçue pour réaliser des mesures de cathodoluminescence quantitative (qCL) et de cathodoluminescence résolue en temps (TRCL), la plateforme Allalin a progressivement évolué grâce à l’intégration de fonctionnalités complémentaires. Celles-ci incluent notamment la photoluminescence (PL), la photoluminescence résolue en temps (TRPL), la spectroscopie Raman, ainsi que l’adaptation de nanoprobes pour la réalisation de mesures électriques locales (EBIC/EBAC) et d’électroluminescence (EL).
Aujourd’hui installée dans plus d’une vingtaine de centres de recherche publics et privés à travers le monde, la plateforme Allalin permet de réaliser des analyses inédites dans de nombreux domaines, notamment les semi-conducteurs, l’optique et la photonique, les lasers, les couches minces et les nano-objets.
