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Étudier les semi-conducteurs atome par atome

ActualitéClassé sous :physique , microscope ionique , sonde atomique

Une nouvelle génération de sonde atomique, mise au point à l'université de Rouen, permet de repérer des atomes individuels. Jusque-là limitée aux métaux, cette sonde peut désormais étudier les semi-conducteurs, ce qui intéresse beaucoup de monde. À peine inventée, tout juste fabriquée, elle est déjà vendue au-delà des frontières.

Exemple d'image réalisable avec une sonde atomique. Celle-ci a été prise avec la première génération, un "Tap". Dans un superalliage à base nickel, on repère la distribution d'atomes de chrome (points jaunes) et d'aluminium (points rouges). Crédit : Grou

On l'appelle LaWaTap, pour laser assisted wide angle tomographic atom probe. Cette « sonde atomique tomographique à grand angle assistée par laser » repose sur le principe du microscope ionique et sert à observer mais aussi à analyser un objet métallique. Mis au point au Groupe de Physique des Matériaux (GPM) de l'Université de Rouen, cet instrument en est à sa troisième génération et utilise désormais un laser femtoseconde, c'est-à-dire émettant des impulsions extrêmement brèves (durant 10-15 seconde). Ce tir très court provoque une évaporation des atomes sans élévation de température.

Pour ceux qui ont du mal à suivre, voici quelques détails supplémentaires sur les sondes atomiques : le principe est de provoquer, sous vide et sous l'action d'un fort champ électrique, un décollement des atomes d'un échantillon qui sont projetés sur un détecteur. En mesurant leur temps de vol, on peut déterminer leur masse et en déduire leur nature (c'est ni plus ni moins de la spectrométrie de masse). Si le détecteur permet la localisation du point de chute de l'atome, on peut retrouver sa position initiale dans l'échantillon, c'est-à-dire l'endroit d'où il a décollé.

Pour les matériaux de l'électronique

Le principe ne fonctionne bien qu'avec un matériau bon conducteur d'électricité, ce qui en limite nettement l'efficacité. Mais avec l'énergie additionnelle mais brève d'un puissant faisceau laser, les atomes peuvent être arrachés de conducteurs médiocres. C'est alors l'univers du semi-conducteur qui entre dans le champ de ce microscope hors norme, intéressant du coup tous les industriels de l'électronique du monde.

L'appareil est déjà sorti du laboratoire et est désormais fabriqué par une société française, Cameca. Deux exemplaires prendront bientôt le chemin de la Belgique et de la Corée du Sud. La société a dû embaucher deux jeunes chercheurs pour faire face aux futures commandes, car on ne fabrique pas un tel instrument à la chaîne...

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