Recherche Avancée

Thèse soutenue

Developpement d'un microscope en champ proche base sur le principe de la sonde de kelvin ; caracterisation et premiere application

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Auteur / Autrice : WALID NABHAN
Direction : A. BRONIATOWSKI
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

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Basee sur l'effet volta (ou phenomene de polarisation de contact), la methode de kelvin permet la mesure intrinsequement precise de la difference de travaux de sortie entre les surfaces de deux electrodes conductrices, dont l'une sert de reference. Nous presentons dans cette these un nouvel instrument qui allie cette methode de mesure aux techniques specifiques de la microscopie en champ proche (tube piezoelectrique, outil informatique et imagerie). Nous montrons que l'emploi, a titre d'electrode sonde, d'une pointe de tungstene fine munie d'une garde electrostatique (pour laquelle un procede de fabrication suffisant est propose) assure la localite de la mesure. Par ailleurs, le suivi du relief a distance pointe-surface constante (moins que la centaine de nanometres) pendant un balayage est assure par une contre-reaction sur le signal de capacite pointe-echantillon. Deux mesures simultanees sont donc effectuees pendant une acquisition, et permettent l'imagerie des variations du travail de sortie, et de la topographie de l'echantillon. Les signaux mesures sont faibles (la capacite pointe-echantillon etant inferieure au femtofarad) et necessitent la mise en uvre d'une electronique bas bruit. La resolution laterale de 150 nanometres sur le travail de sortie, avec une precision de l'ordre du milli-electronvolt, a pu etre etablie au moyen de mesures sur des echantillons de calibration. Enfin, les possibilites de l'appareil ont pu etre illustrees par des experiences sur des echantillons de silicium mono- et polycristallins ; ces resultats sont discutes dans le cadre de la physique des semi-conducteurs