MELAMIN : Mesures électriques locales par AFM en mode ... · K. Bouzehouane, S. Fusil, R. Mattana,...
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CONTACT : [email protected] [email protected] Partenariat, contexte, objectifs P. Chrétien, A. Vecchiola*, O. Schneegans, F. Houzé (coord.), LGEP-Supélec K. Bouzehouane, S. Fusil, R. Mattana, P. Seneor, Unité Mixte CNRS-Thales MELAMIN : "Mesures électriques locales par AFM en mode intermittent" Programme P2N 2011 Journées Nationales en Nanosciences et Nanotechnologies 2012 SITE WEB : http://melamin.lgep.supelec.fr Premiers résultats marquants obtenus PARTENARIAT Deux partenaires académiques : Laboratoire de Génie Electrique de Paris (LGEP), Gif-sur-Yvette Coordinateur 3 permanents impliqués – 42 hommes-mois Unité Mixte de Physique CNRS-Thales (UMPhy), Palaiseau 4 permanents impliqués – 24 hommes-mois Une entreprise de référence sur la durée du projet prestations + convention CIFRE (*) avec le LGEP : Concept Scientifique Instruments (CSI), Les Ulis Historique collaboratif : LGEP – UMPhy : depuis 1999 ! (1 er ‘clone’ du Résiscope hors LGEP) LGEP – CSI : depuis 2006 (transfert Résiscope, ASTRE, 1 CIFRE) LGEP – CSI - UMPhy : Projet ANR ALICANTE 2007-2010 Rappel ALICANTE (ANR-06-NANO-064) 2007–2010 A vancées sur les L imites I nstrumentales de mesure de C ourant en A FM : Application à la N anolithographie et T ransfert en E ntreprise (Coordinateur Olivier Schneegans, LGEP) Centré sur l’amélioration des performances, les applications innovantes et la valorisation du Résiscope développé au LGEP : LGEP : Gamme de mesure étendue de plus d’une décade (R>10 13 Ω) UMPhy : Optimisation d’une technologie de nanolithographie ultra-haute résolution par nanoindentation électriquement contrôlée CSI : Développement d’une version commercialisable du Résiscope 1 brevet (2010), extension internationale (2011) Une quinzaine d’articles dans des Revues Internationales à fort IF Diffusion du Résiscope : ScienTec (2010), Agilent (2011) I(x,y) V x y Imagerie électrique locale par AFM en mode contact MELAMIN s’inscrit dans le prolongement d’ALICANTE Objectif général : Adapter le Résiscope à un mode opératoire en contact intermittent Moins dommageable (force normale plus faible, pas de force latérale) → Applications à des matériaux mous, couches ultraminces, nano-objets fragiles ou faiblement ancrés I(x,y) V Z Echantillon modulée ∼kHz V I(x,y) Z Pointe modulée ∼100 kHz Deux étapes successives : « Force pulsée » (PFM) « Tapping » Trois ambitions principales : - Instrumentale : évolutions du module existant, puis développement d’un nouveau module (« IC-Resiscope ») - Applicative : recherche de pointe sur les matériaux moléculaires - Valorisation : réalisation de prototypes intégrés en vue d’une commercialisation Nombreuses interactions entre partenaires tout au long du projet : Vue de la plateforme expérimentale mise en place au début du projet, comprenant un AFM Agilent PicoPlus couplé à un module PFM analogique Wytec et à un prototype évolutif de Résiscope. influence des paramètres : nature de la pointe, force, fréquence, polarisation premiers essais sur « matière molle » synchronisation de la mesure électrique Sur échantillon de référence HOPG, avec pointe revêtue diamant dopé : Comparaison Contact / PFM Comparaison Contact / Tapping Suivi rapide des signaux de force et de résistance Signal électrique Signal de force Image topographique Image électrique Mode contact Mode tapping Tapping : Perte de 5 ordres de grandeur sur le courant PFM : Perte de 2 ordres de grandeur sur le courant Observation de l’évolution de la résistance au cours d’impacts successifs Travaux en cours
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[email protected] :CONTACT :
Partenariat, contexte, objectifs
P. Chrétien, A. Vecchiola*, O. Schneegans, F. Houzé (coord.), LGEP-SupélecK. Bouzehouane, S. Fusil, R. Mattana, P. Seneor, Unité Mixte CNRS-Thales
MELAMIN : "Mesures électriques localespar AFM en mode intermittent"
Programme P2N 2011
Journées Nationales en Nanosciences et Nanotechnologies 2012
[email protected] WEB :SITE WEB :
http://melamin.lgep.supelec.frhttp://melamin.lgep.supelec.fr
Premiers résultats marquants obtenus
PARTENARIAT
Deux partenaires académiques :
Laboratoire de Génie Electrique de Paris (LGEP), Gif-sur-YvetteCoordinateur3 permanents impliqués – 42 hommes-mois
Unité Mixte de Physique CNRS-Thales (UMPhy), Palaiseau4 permanents impliqués – 24 hommes-mois
Une entreprise de référence sur la durée du projet prestations + convention CIFRE (*) avec le LGEP :
Concept Scientifique Instruments (CSI), Les Ulis
Historique collaboratif :
LGEP – UMPhy : depuis 1999 ! (1er ‘clone’ du Résiscope hors LGEP)LGEP – CSI : depuis 2006 (transfert Résiscope, ASTRE, 1 CIFRE)LGEP – CSI - UMPhy : Projet ANR ALICANTE 2007-2010
Rappel ALICANTE (ANR-06-NANO-064) 2007–2010
Avancées sur les Limites Instrumentales de mesure de Courant en AFM : Application à la Nanolithographie et Transfert en Entreprise
(Coordinateur Olivier Schneegans, LGEP)
Centré sur l’amélioration des performances, les applications innovantes et la valorisation du Résiscope développé au LGEP :
LGEP : Gamme de mesure étendue de plus d’une décade (R>1013Ω)
UMPhy : Optimisation d’une technologie de nanolithographie ultra-haute résolution par nanoindentation électriquement contrôlée
CSI : Développement d’une version commercialisable du Résiscope
1 brevet (2010), extension internationale (2011)Une quinzaine d’articles dans des Revues Internationales à fort IFDiffusion du Résiscope : ScienTec (2010), Agilent (2011)
I(x,y)
Vx y
Imagerie électrique localepar AFM en mode contact
MELAMIN s’inscrit dans le prolongement d’ALICANTE
Objectif général : Adapter le Résiscope à un mode opératoire en contact intermittent
Moins dommageable (force normale plus faible, pas de force latérale)
→ Applications à des matériaux mous, couches ultraminces, nano-objets fragiles ou faiblement ancrés
I(x,y)
V
Z Echantillonmodulée∼kHz
V
I(x,y)
Z Pointe modulée∼100 kHz
Deux étapes successives :
« Force pulsée » (PFM) « Tapping »
Trois ambitions principales :
- Instrumentale : évolutions du module existant, puis développement d’un nouveau module (« IC-Resiscope »)
- Applicative : recherche de pointe sur les matériaux moléculaires
- Valorisation : réalisation de prototypes intégrés en vued’une commercialisation
Nombreuses interactions entre partenaires tout au long du projet :
Vue de la plateforme expérimentale mise en placeau début du projet, comprenant un AFM Agilent PicoPlus
couplé à un module PFM analogique Wytec et à un prototypeévolutif de Résiscope.
influence des paramètres : nature de la pointe, force, fréquence, polarisation
premiers essais sur « matière molle »
synchronisation de la mesure électrique
Sur échantillon de référence HOPG, avec pointe revêtue diamant dopé : Comparaison Contact / PFM Comparaison Contact / Tapping
Suivi rapide des signaux de force et de résistance
Signal électrique
Signal de force
Image topographique Image électrique
Mode contact
Mode tapping
Tapping : Perte de 5 ordres de grandeur sur le courantPFM : Perte de 2 ordres de grandeur sur le courant Observation de l’évolution de la résistance au cours d’impacts successifs
Travaux en cours
