Cathodoluminescence en champs proche optique

• Auteur / Autrice : David Pastre
• Direction : Michel Troyon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Reims

Résumé

Un nouveau systeme d'imagerie de cathodoluminescence, beaucoup plus performant en terme de resolution spatiale que les systemes classiques actuels bases sur l'utilisation d'un microscope electronique a balayage (meb) equipe d'un canon thermoionique et d'un systeme de collection des photons en champ lointain par un miroir parabolique, a ete mis au point. La resolution des dispositifs classiques est generalement de l'ordre du m a cause de la diffusion des electrons incidents par chocs et de la portee du transfert d'energie au sein du materiau. Pour aller au dela de cette limite, un microscope a force atomique a ete transforme en un microscope a champ proche optique que nous avons associe a un meb equipe d'un canon a emission de champ et ceci dans le but de collecter en champ proche les photons emis suite a l'excitation par le faisceau electronique du meb. Ainsi, des images de cathodoluminescence avec une resolution laterale de 100 nm ont ete obtenues sur un echantillon de fluorite dopee (caf 2:e 3 + r). Ce dispositif a ensuite ete applique pour localiser les defauts plastiques a la surface d'un cristal ionique de mgo avec une resolution d'un ordre de grandeur superieure au systeme traditionnel. Un modele theorique a aussi ete developpe au cours de cette etude, sa specificite etant la prise en compte des variations de l'equilibre dynamique des centres luminescents dues a leur proche environnement. Ce modele a en particulier permis d'evaluer les effets de la pointe snom, du transfert de l'energie au sein du materiau et d'une eventuelle metallisation en surface. Les resultats theoriques montrent, par exemple pour les semi-conducteurs, qu'une bonne resolution (200 nm) peut etre obtenue meme si la longueur de diffusion des porteurs minoritaires est grande et la vitesse de recombinaison de surface est faible.