Nanostructures et Nano-Objets

Une plate-forme de dépôts par Epitaxie par Jets Moléculaire (EJM) permet de déposer de façon contrôlée des matériaux modèles à l'échelle de la mono-couche atomique. Les différents outils d'analyses structurales et chimiques sous ultra-haut-vide (UHV) permettent de caractériser en cours de dépôt les structures déposées. L’élaboration de couches à structure et chimie très contrôlées, en collaboration avec l’Institut Néel, débouchent sur des applications prometteuses par exemple dans les domaines du magnétisme ou de la supra-conductivité. Le démouillage en phase solide de couches minces épitaxiées permet l’élaboration d’objets sub-microniques modèles utilisés pour l’étude de la plasticité à petite échelle.

Une activité importante dans le groupe porte sur la caractérisation structurale par Microscopie Electronique en Transmission (TEM), avec en particulier l'analyse de la structure des films minces par HRTEM, de leur chimie et de leurs propriétés électroniques par pertes d'énergie des électrons. L’outil, mis au point au SIMAP, de cartographie automatique des orientations cristallographiques au MET (ACOM-ASTAR), est mis à profit sur le nouvel instrument JEOL 2010F pour coupler cartographies d’orientation et chimique (par EDX ou HAADF).

Les propriétés mécaniques sont étudiées par Nano-indentation couplée à la Microscopie à Force Atomique (AFM). Le couplage de ces deux techniques permet en particulier d'accéder à la dureté ou au module d'Young des couches minces. Les développements récents portent sur la spectroscopie mécanique par AFM, sur le développement de mesures électriques en cours d’essais d’indentation, ainsi que de la mise en œuvre d’un outil de nano-indentation « portable » pouvant être inséré dans un microscope électronique à balayage ou bien sur une ligne synchrotron pour des expériences sous faisceau de rayons X.

Des mesures par rayons-X sont également réalisées sur ces couches minces, soit au laboratoire sur une anode tournante munie d'une caméra CCD, soit à l'ESRF où des chercheurs du groupe participent au développement d'une station de mesure de diffusion aux petits-angles en mode réflexion (GISAXS) sur la ligne D2AM de l'ESRF. L’activité de diffraction cohérente des rayons X est en plein essor, notamment pour l’étude de la mécanique et de la plasticité des objets sub-microniques, avec comme objectif la possibilité de quantifier les champs de déformation en 3D et ainsi de pouvoir remonter aux conditions mécaniques contrôlant les tous premiers stades de la plasticité des métaux.