Tesi: "Gravure par couche atomique"

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Antoun, Gaëlle. "Cryo-gravure de couches atomiques par plasma : mécanismes et procédés." Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2020. http://www.theses.fr/2020ORLE3067.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a été réalisée au GREMI en collaboration avec Tokyo Electron Ltd, qui a également financé le projet. Le but de cette étude était de développer un nouveau procédé de gravure de couche atomique (ALE) à température cryogénique pour la gravure de matériaux à base de silicium.Le Cryo-ALE consiste à graver une ou quelques monocouches après avoir refroidi le substrat. La première étape de ce procédé est l'injection d'azote liquide pour refroidir le porte-substrat et refroidir la plaquette en injectant de l'hélium à l'arrière pour assurer le conductivité thermique. Une fois la température de la plaquette stabilisée, des espèces réactives sont injectées en phase gazeuse pour physisorber sur les surfaces refroidies. Les parois du réacteur étant maintenues à température ambiante, aucune adsorption ne se produit dessus. La troisième étape consiste à pomper ou purger la chambre par de l'argon afin d'éliminer tout le surplus de gaz réactif qui ne s'est pas physisorbé. Un plasma d'argon avec polarisation est alors démarré afin d'apporter suffisamment d'énergie par les ions pour modifier la surface de l'échantillon et graver une ou quelques monocouches du substrat. Cette étape est auto-limitante, car une fois que toute la surface modifiée est enlevée, il n'y a plus de gravure.Pour mener cette étude, un réacteur de recherche cryogénique ICP a été utilisé. Un ellipsomètre spectroscopique in-situ a été couplé pour enregistrer la variation d'épaisseur en temps réel, et un spectromètre de masse a été utilisé pour analyser les espèces présentes dans la chambre du réacteur pendant le procédé et en savoir plus sur les mécanismes.Des analyses par spectroscopie photoélectronique par rayons X quasi in-situ a également été réalisée au laboratoire IMN pour étudier l'évolution de la surface à basse température.Le principal avantage de ce procédé basé sur la physisorption d'espèces réactives, est qu'il permet de limiter la contamination des parois du réacteur et donc d'éviter des dérives au cours du procédé.En parallèle, un deuxième procédé a été développé à des températures cryogéniques mais où l'étape de modification a été réalisée en phase plasma. Ce second procédé a permis d'atteindre une sélectivité élevée entre Si3N4 sur Si et SiO2 This PhD was conducted at GREMI in collaboration with Tokyo Electron Ltd, that has also financed the project. The purpose of this study was to develop a new Atomic Layer Etching (ALE) process at cryogenic temperature for silicon-based materials etching.Cryo-ALE consists on etching one to few monolayers after decreasing the substrate temperature. The first step of this process is the injection of liquid nitrogen to cool the chuck and cool the wafer by injecting He at its backside to ensure the thermal conductivity. Once the wafer temperature has been stabilized, reactive species are injected in gas phase in order to physisorb on the cooled surfaces. As the reactor walls are kept at room temperature, no adsorption occurs on it. The third step is to pump or purge the chamber by Argon in order to remove all the surplus of the reactive gas that did not physisorb. An argon plasma with bias is then started in order to bring enough energy by the ions to make modify the surface of the sample and etch one to few monolayers of the substrate. This step is self-limited, as once all the modified surface is removed, no more etching occurs.To conduct this study, an ICP cryogenic research reactor has been used. On it an in-situ spectroscopic ellipsometer was coupled to monitor the thickness variation in real time, and an Electrostatic Quadrupole Mass Spectrometer was used to analyze the species present in reactor chamber during the process and know more about the mechanisms.Quasi in-situ X-ray Photoelectron Spectroscopy has also been performed at the laboratory IMN for surface analysis at low temperature.The main advantage of this process based on the physisorption of reactive species, is that it enables to limit reactor walls contamination and hence prevent process drifts.In parallel, a second process was developed at cryogenic temperatures but where the modification step was performed in plasma phase. This second process enabled to achieve high selectivity between Si3N4 over Si and SiO2

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Pezeril, Maxime. "Développement d'un procédé de gravure par plasma pour les transistors de puissance à base de matériaux III-V." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALT049.

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Abstract (sommario):

Dans le secteur de l’électronique de puissance, le Nitrure de Gallium (GaN) émerge comme un matériau prometteur grâce à ses qualités intrinsèques, en particulier son grand gap et sa tenue à fortes tensions. Les transistors qui l’utilisent, appelés HEMT (High Electron Mobility Transistors), reposent sur une propriété particulière d’une hétérostructure AlGaN/GaN: un canal bi-dimensionnel (2DEG). Les différentes technologies sont encore en développement et font face à différentes problématiques liées aux étapes critiques du procédé de fabrication des composants. L’une de ces étapes est la gravure de la grille. Ce doctorat présente différentes études des dégradations induites par la gravure plasma du GaN, ainsi que méthode de réduction de l’endommagement. Le procédé de référence étudié est constitué d’une gravure principale RIE (Reactive Ion Etching) par plasma Cl2/BCl3 puis d’une finition lente et moins dégradante par Atomic Layer Etching (ALE).Les premiers travaux ont souligné l’impact du choix du masque utilisé pour la définition des motifs sur la plaque. Les analyses XPS, AFM et les observations du profil de la grille après gravure ont permis de mettre en avant certains mécanismes impliquant directement la nature du masque. Ainsi, le passage d’un masque en résine photosensible à un masque diélectrique (dit masque dur) a accéleré la gravure, sans modification drastique de l’état de surface. En parallèle, deux mécanismes de passivation de la grille ont été décelé: une passivation latérale par dépôt d’un polymère lors de la gravure du masque de résine, une passivation sur l’ensemble de la grille freinant la deuxième étape de gravure par ALE lors de la gravure d’un masque d’oxyde de silicium. Ce deuxième mécanisme a été contourné via la modification de l’énergie de bombardement ionique.Ces premiers résultats ont servi de base pour l’étude d’approches alternatives au procédé de référence. La nature des espèces chimiques présentes dans le plasma a clairement été mis en exergue, en particulier des espèces comme l’HBr. Ainsi, la suite de l’étude s’est recentrée sur la modification des paramètres du procédé de référence. Confirmée par la modification du bias, la préponderance du bombardement ionique dans le mécanisme de dégradation du GaN a été réduite par le passage d'un bias continu à un bias pulsé. Ainsi, ces premiers résultats électriques ont ajouté de nouvelles options prometteuses.Les derniers travaux ont tenu compte des études du choix du masque et de la modification de certaines caractéristiques du plasma pour proposer une analyse des performances électriques du composant. Via la création de capacité MOS GaN/Al2O3/Ni/Au sur la surface du GaN grave, des caractéristiques importantes d’une grille ont été analysées : la tension de bande plate VFB et l’hystérèse d’une cycle accumulation-décharge C(V). La mise en place du procédé de gravure-dépôts métalliques a souligné l’importance de l’ajout d’étapes de nettoyage : par plasma in situ à la suite de la gravure, par bain acide avant la croissance d’alumine In power electronics industry, Gallium Nitride (GaN) is a promising material by his properties, especially the wide gap and high voltage working. The devices, called HEMT (High Electron Mobility Transistors), are based on AlGaN/GaN heterostructure property : the Two-dimensional electron gas (2DEG). The manufacturing of power devices inlcudes several critical steps when the GaN is degraded. This thesis works focused on the plasma induced damages and present several processes to reduce these degradations.We first studied the impact of mask used for patterning with a Cl-based Reactive Ion Etching (RIE) process followed by Atomic Layer Etching (ALE). XPS, AFM and SEM gate profile analysis highlighted degradation mechanisms involving the masks. The comparison between resist mask and dielectric masks, called hard masks, have shown 2 types of passivation. The first one is a polymer deposition on the sidewalls of the gate during resist mask etching. The second one is thin layer deposition on the sidewalls and the bottom of the gate during silicon oxide mask etching. This passivation, slowing the ALE down, has been avoided by ion bombardment energy modification.Considering the first results, we tried several alternative plasma etching processes. The nature of the species used has been clearly identified as a strong factor of degradation, especially HBr. Furthermore, the modification of the bias voltage for the Cl-based process confirms that ion bombardment energy is the main factor of GaN degradation. The use of bias-pulsed processes shows promising results.Finally, the last works focused on MOS (GaN/Al2O3/Ni/Au capacity performances analysis following plasma etching conditions. The Capacity-Voltage C(V) characterizations put emphasis on the add of clean steps between GaN plasma etching and alumine Atomic Layer Deposition (ALD) : in situ O2 dry strip (without bias voltage) and HCL wet strip before furnace loading

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Rollier, Anne-Sophie Collard Dominique Buchaillot Lionel. "Technologies microsystèmes avancées pour le fonctionnement de dispositifs en milieu liquide et les applications nanométriques." Villeneuve d'Ascq : Université des sciences et technologies de Lille, 2007. https://iris.univ-lille1.fr/dspace/handle/1908/1036.

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Abstract (sommario):

Reproduction de : Thèse de doctorat : Microondes et microtechnologies : Lille 1 : 2006. N° d'ordre (Lille 1) : 3891. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. à la suite de chaque chapitre.

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HEHN, Michel. "ELABORATION, ETUDE DES PROPRIETES STRUCTURALES ET MAGNETIQUES DE COUCHES ET RESEAUX DE PLOTS SUBMICRONIQUES A BASE DE COBALT." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002760.

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Abstract (sommario):

Dans une première partie, nous avons élaboré des couches épitaxiées de cobalt d'épaisseur variant de 10 à 500 nm et étudié leurs propriétés structurales et magnétiques. Nous avons optimisé leur croissance pour obtenir du cobalt dans sa phase cristalline hexagonale (0001) car elle présente la plus forte anisotropie magnétocristalline perpendiculaire. Puis, nous avons montré que l'aimantation de ces couches passe d'une configuration en domaines d'aimantation planaire à perpendiculaire lorsque l'épaisseur varie entre 10 et 50 nm. Pour des épaisseurs supérieures à 50 nm, la structure en domaines est alors composée de bulles, de bandes ou d'un labyrinthe selon l'histoire magnétique. La topologie des domaines est indépendante de leur épaisseur tandis que leur largeur varie entre 50 et 200 nm comme la racine carrée de l'épaisseur. Puis, nous avons montré que ces couches de cobalt étaient de très bons candidats pour l'étude de la magnétorésistance et résonance de paroi. Dans une seconde partie, nous avons élaboré des réseaux de 5x5 mm2 de plots de 0.5 µm de côté à partir de ces couches et étudié leurs propriétés structurales et magnétiques. Nous avons montré que la réorientation de l'aimantation en fonction de l'épaisseur est conservée pour les mêmes épaisseurs et que la nanostructuration avait un effet sur la structure en domaines. Pour les plus fortes épaisseurs, la taille des domaines est de l'ordre de grandeur de celle des plots entraînant la contrainte de la composante perpendiculaire d'aimantation. Pour les plots de 25 nm d'épaisseur, la contrainte géométrique de la composante planaire d'aimantation permet de stabiliser une structure vortex en anneaux concentriques. La courbe d'aimantation mesurée sur cet échantillon présente un saut d'aimantation attribué à la disparition de domaines de la structure vortex. Nous avons pu mettre en évidence la réorientation de l'aimantation dans chaque domaine en fonction de la température transformant le vortex en domaines à aimantation perpendiculaire.

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XU, XIANG ZHEN. "Les mecanismes de croissance de films de bi#2sr#2cuo#x deposes sequentiellement couche atomique par couche atomique." Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066278.

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Abstract (sommario):

L'utilisation des cuprates supraconducteurs en electronique suppose la realisation de films d'excellente qualite tant supraconductrices que morphologiques. Dans la methode d'epitaxie par jets moleculaires que nous utilisons, les constituants sont deposes par sequences correspondant exactement a un plan atomique du compose a realiser. Chaque source, cellule de knudsen ou canon electronique, est munie d'un cache dont la duree d'ouverture permet d'ajuster la quantite de matiere deposee. Cette methode est en principe tres puissante car elle permet de forcer la croissance de composes ayant une structure cristallographique inaccessible par d'autres methodes. L'etude presentee dans ce travail concerne la croissance de la phase bi#2sr#2cuo#x dite phase 22oi. Cette phase est la plus simple appartenant a la famille bi#2sr#2ca#n##1cu#no#y. Les conditions de depot, temperature du substrat, pression du gaz oxydant, flux des sources, telles que la croissance du film s'effectue bien couche atomique par couche atomique. Ces conditions sont difficiles a obtenir dans le cas des cuprates en raison de leur caractere partiellement ionique dans la direction normale aux plans cuo#2. La diffraction d'electrons rapides rheed renseigne en temps reel sur la structure et le mode de croissance bidimensionnel ou tridimensionnel. L'observation des oscillations de l'intensite permet de calibrer les temps de depot necessaires a la formation de couches atomiques completes pour chaque element. Nous montrons que la temperature du substrat, la pression d'oxygene atomique et le flux des sources sont des parametres essentiels pour determiner les conditions optimales de depot. Le degre d'oxydation des films est relie aux modulations caracteristiques de la structure cristalline, ainsi qu'a la conductivite. Celle-ci varie de plus de cinq ordres de grandeurs suivant la composition

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Rollier, Anne-Sophie. "Technologies microsystèmes avancées pour le fonctionnement de dispositifs en milieu liquide et les applications nanométriques." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00128689.

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Abstract (sommario):

Ce travail s'inscrit dans le cadre du développement de sondes actives destinées à améliorer les performances des microscopes à force atomique (AFM) en vue de caractériser des objets nanométriques en milieu liquide avec une grande résolution spatiale et temporelle. Il s'agit d'un enjeu d'actualité qui mobilise la communauté scientifique tant au niveau de la physique encore souvent mal comprise que de l'instrument lui-même dont la sonde microsystème va fournir des performances accrues. L'architecture de ce nouveau capteur AFM va être identique aux sondes de type poutre encastrée-libre classiquement utilisées en AFM sous vide ou dans l'air. L'innovation réside dans l'intégration d'un actionnement propre directement sur le capteur, pour diminuer la quantité de fluide déplacé par rapport à un actionnement déporté d'une sonde classique, et d'une pointe effilée par un nanotube de carbone, pour atteindre une résolution latérale inférieure au nm. La recherche de la compréhension des phénomènes physiques entrant en jeu a conduit à une modélisation analytique complète du comportement dynamique du levier en milieu liquide. Cette modélisation, intégrant les phénomènes de dissipation intrinsèque à la structure et ceux dus au milieu liquide, permet d'optimiser les paramètres géométriques du capteur conduisant aux meilleures performances en terme de fréquence de résonance (>MHz) et de coefficient de qualité (>10). Des leviers aux dimensions optimales pour un actionnement en milieu liquide ont ainsi été fabriqués par technique de micro-usinage de surface et de volume. Deux voies technologiques ont été envisagées : l'actionnement électrostatique et l'actionnement piézoélectrique qui, au vue de l'étude bibliographique, sont les deux principes d'actionnement les plus adaptés à la détection de force en milieu liquide. La résolution latérale nanométrique a été obtenue en intégrant à l'extrémité du levier une pointe à apex très effilée. Une première méthode a consisté à utiliser la croissance localisée d'un unique nanotube de carbone dans le prolongement de la pointe. Cette étape a été rendue possible par une collaboration intensive avec le LEPES et plus particulièrement avec Anne-Marie Bonnot où une statistique de greffage de nanotubes de carbone a été réalisée sur des champs de pointe à géométrie variable pour contrôler, entre autre, la longueur des tubes obtenus à l'apex des pointes en silicium. Le procédé de dépôt des nanotubes de carbone étant réalisé à haute température (>800°C), il n'est donc compatible qu'avec une technologie de fabrication haute tempérautre comme c'est le cas de l'actionnement électrostatique (1100°C). Une autre méthode est donc utilisée pour effiler les pointes en silicium des leviers piézoélectriques à technologie froide (<650°C). La pointe est fabriquée avant le dépôt des couches de PZT qui réalisent l'actionnement et un apex nanométrique est obtenu par cycles d'oxydation-désoxydation. Ainsi les leviers actifs ont pu être caractérisés dans l'air et dans l'eau par vibrométrie laser puis par AFM, les leviers comportant un support aux dimensions entièrement compatibles avec les AFM commerciaux. Les effets d'électrolyse et d'écrantage du potentiel des électrodes, inhérents au milieu liquide d'actionnement, ont été d'autre part étudiés. Cette étude pluridisciplinaire en collaboration avec le LEPES (nanotube de carbone) et le CPMOH (caractérisations AFM des pointes à nanotubes) a permis de fabriquer une nouvelle génération de sondes actives AFM adaptées au milieu liquide.

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Soriano, casero Robert. "Etude de la gravure du SiN contrôlée a l'échelle atomique par implantation d'O2 suivi de gravure ultra-sélective SiO2/SiN en plasma déporté NF3/NH3." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT003/document.

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Abstract (sommario):

Depuis le début de la microélectronique, l’industrie a développé sans arrêt des nouvelles technologies de gravure plasma pour diminuer la taille des dispositifs tout en réduisant le cout de fabrication et en augmentent les performances des circuits intégrés. Aujourd’hui, les transistors tel que le FDSOI 22nm ou FinFET 10 nm doivent être gravé avec une précision sub-nanométrique et sans endommager la sous-couche sur plus d’une couche atomique. Pour arriver à faire cela, de nouvelles technologie se développent, dont le Smart Etch. Cette technologie en deux étapes consiste à modifier la surface du matériau sous l’action d’un plasma, puis à retirer ce matériau modifié sélectivement par rapport au matériau non modifié. Le but de cette thèse est d’étudier la faisabilité de remplacer les plasmas de He et H2 utilisé dans le Smart Etch par des plasmas d’O2. L’intérêt est l’oxydation du matériau est une réelle modification chimique, permettant l’élimination sélective de ce dernier en RPS. Par ailleurs, contrairement aux plasma de He/H2, le plasma de O2 ne grave pas les parois du réacteur et rejette beaucoup moins d’impuretés dans le plasma. Dans un premier temps, nous avons étudié les mélanges gazeux NF3/H2 et NF3/NH3 utilisés dans l’étape de retrait RPS. Ces études ont été fait grâce à la spectroscopie d’absorption VUV et d’émission UV. Nous avons mis en évidence la création de HF dans les deux mélanges et nous avons mis en avant de manière indirecte la création de NH4F (cette espèce jouant un rôle clé dans la formation des sels) à partir de NH3 et HF. De plus nous avons observé la présence de F et H qui sont responsable de la gravure de SiO2 et SiN lorsque H2 Since the beginning of microelectronics, the industry has continuously developed new plasma etching technologies to reduce the size of devices while reducing the cost of manufacturing and increase the performance of integrated circuits. Today, transistors such as 22nm FDSOI or 10nm FinFET must be engraved with sub-nanometric precision and without damaging the underlayment on more than one atomic layer. To achieve this, new technologies are developing, including the Smart Etch. This two-step technology involves modifying the surface of the material under the action of a plasma and then removing selectively the modified material from the unmodified material. The aim of this thesis is to study the feasibility of replacing the He and H2 plasmas used in the Smart Etch by O2 plasmas. The interest is the oxidation of the material, that it is a real chemical modification, allowing latter the selective elimination by RPS. Moreover, unlike He / H2 plasma, the O2 plasma does not damage the reactor walls and releases much less impurities into the plasma. Firstly, we studied the gaseous mixtures NF3 / H2 and NF3 / NH3 used in the step of RPS remove. Thouse studies were done through VUV absorption spectroscopy and UV emission. We have demonstrated the creation of HF in both mixtures and we have indirectly highlighted the creation of NH4F (this species plays a key role in the formation of salts) from NH3 and HF. In addition we observed the presence of F and H which are responsible for the etching of SiO2 and SiN when H2

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Melo, Sánchez Claudia de. "Croissance sélective de Cu2O et Cu métallique par dépôt par couche atomique sur ZnO et leur application en optoélectronique." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0040.

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Abstract (sommario):

Dans ce travail, après l’état de l’art et la présentation de méthodes de synthèse et d’analyse, nous présentons des résultats sur la croissance sélective de Cu2O et Cu métallique par dépôt par couche atomique (ALD) sur ZnO, ZnO dopé à l’Al (AZO) et α-Al2O3. Nous mettons en évidence la possibilité de déposer de façon sélective Cu métallique ou Cu2O, en contrôlant la température de dépôt et la conductivité ou la densité des défauts ponctuels au sein du substrat. Un procédé sélectif local de dépôt par couche atomique (AS-ALD) a été mis en évidence sur une bicouche à motifs composée de zones de ZnO de faible conductivité et de régions d’AZO de forte conductivité. De plus, l'AS-ALD permet la fabrication de nano-jonctions à base de Cu2O/ZnO /AZO/Cu, dont le comportement de jonction p-n a été confirmé par microscopie à force atomique à pointe conductrice (C-AFM). Les mécanismes liés à la croissance sélective locale sont également discutés. Dans la seconde partie de cette thèse, des nanoparticules de Cu (NP) ont été déposées par ALD sur des couches minces de ZnO. Les NP de Cu présentent une résonance plasmon de surface localisée caractérisée par ellipsométrie. La position de la bande de résonance plasmon est ajustable entre les régions visible et infrarouge du spectre électromagnétique en gérant la taille des particules et leur espacement par l’intermédiaire du temps de dépôt. Le système Cu NP/ZnO montre une photo-réponse dans le visible grâce à la génération d'électrons chauds à la surface des NP de Cu et l'injection dans la bande de conduction de ZnO. Finalement, des hétérojonctions Cu2O/ZnO semi-transparentes ont été fabriquées par ALD et pulvérisation cathodique. Les hétérojonctions présentent une photo-réponse autoalimentée sous éclairement, des temps de réponse rapides et une transparence élevée dans le visible, ce qui est prometteur pour des applications dans les domaines de l’électronique transparente, la photo-détection et le photovoltaïque In this work we present the results on the selective growth of Cu2O and metallic Cu by atomic layer deposition (ALD) on ZnO, Al-doped ZnO (AZO) and α-Al2O3 substrates. It was possible to tune the deposited material (Cu or Cu2O) by controlling the deposition temperature, and the substrate conductivity/density of donor defects. An area-selective atomic layer deposition (AS-ALD) process was demonstrated on a patterned bi-layer structure composed of low-conductive ZnO, and highly-conductive AZO regions. Furthermore, the AS-ALD allows the fabrication of Cu2O/ZnO/AZO/Cu-back-electrode nanojunctions, as confirmed by conductive atomic force microscopy (C-AFM). The mechanism behind the temperature and spatial selectivities is discussed. In a second part of this thesis, Cu nanoparticles (NP) were deposited by ALD on ZnO thin films. The Cu NP exhibit a localized surface plasmon resonance, tunable from the visible to the near-infrared regions, as confirmed by spectroscopic ellipsometry. An enhanced visible photo-response was observed in the Cu NP/ZnO device thanks to the hot-electron generation at the surface of the plasmonic Cu NP and transfer into the conduction band of ZnO. Finally, semi-transparent Cu2O/ZnO heterojunctions were fabricated by ALD and reactive magnetron sputtering. The heterojunctions present a stable self-powered photo-response under 1 Sun illumination, fast response times and high transparency in the visible region, which is promising for all-oxide transparent electronics, photodetection and photovoltaics

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Vital, Alexane. "Elaboration de masques nano poreux de polymères et gravure profonde du silicium." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2011/document.

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Abstract (sommario):

En microélectronique, les techniques actuelles de fabrication des supercondensateurs requièrent le développement de motifs nanostructurés de surface spécifique élevée. Nous nous intéressons à une alternative émergeante aux techniques classiques ‘top-down’ de fabrication des masques de gravure : les mélanges d’homopolymères. En effet, deux polymères avec des chimies différentes sous forme de films minces peuvent conduire à une séparation de phase avec des domaines cylindriques de taille sub-micrométrique. Une gravure cryogénique au travers de ces masques produit une nanostructuration avec une importante surface spécifique. Les travaux de cette thèse ont porté sur la réalisation des films minces et sur la compréhension des mécanismes d’obtention de la morphologie finale. Une étude a été menée sur les solvants de dépôt et d’exposition pour déterminer leur influence sur les morphologies. Les paramètres influençant la taille des motifs sont ensuite étudiés. Des domaines de moins de 100 nm ont été obtenus. Finalement, l’étude d’une méthode alternative de dépôt par dip-coating a permis l’obtention d’une grande variété de morphologies en une seule étape et pour une même solution. Ces travaux se sont ensuite orientés sur la réalisation des motifs en gravant par plasma le silicium au travers de ces masques. Deux procédés ont été retenus, adaptés et optimisés afin de réaliser des gravures profondes sans défaut. Le procédé STiGer aniso permet de les obtenir et ce, avec la meilleure répétabilité. Un autre axe, portant sur l’optimisation de la sélectivité en modifiant la nature du masque, a été développé. Une sélectivité de 70 : 1 est obtenue pour un masque de poly(styrène) marqué au Ru In microelectronics, current techniques for supercapacitors manufacturing requires the development of nanostructured patterns with high specific surface. We are interested in an emerging alternative approach to conventional 'top-down' fabrication techniques based on blends of homopolymers. Indeed, two polymers with different chemistries in thin films can lead to phase separation with cylindrical domains of sub-micrometer size. A cryogenic plasma through these masks can produce nanostructuration with a high specific surface. The work of this thesis focused on the realization of thin films and on the understanding of the mechanisms to obtain the final morphology. A study on solvent deposition and exposure was led to determine their influence on the morphologies. The parameters influencing the size of the domains are then studied. Domains of less than 100 nm were obtained. Finally, the study of an alternative method of deposition by dip-coating enabled to obtain a variety of morphologies in one step and for the same solution. This work was then directed towards the realization of structured surfaces by plasma etching of the silicon through this masks. Two methods were used, adapted and optimized to achieve deep etched without default. The process StiGer aniso allows to obtain this and with better repeatability. Another axis is developed. It is focused on the optimization of the selectivity by modifying the nature of the mask. We succeed in obtaining a selectivity of 70: 1 with a mask of poly(styrene) stained by Ru

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Hazim, Mostafa. "Mesures des sections efficaces d'ionisations de la couche K induites par des protons de haute énergie pour une large plage de numéro atomique." Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT4100/document.

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Abstract (sommario):

La connaissance des sections efficaces d’ionisation de la couche K est nécessaire pour faire des analyses quantitatives avec la méthode PIXE à haute énergie (HEPIXE) ainsi que pour valider les modèles théoriques développés comme le modèle ECPSSR. Actuellement, il n’y a que peu de données expérimentales disponibles. C’est dans ce contexte qu’une campagne d’expériences a été menée au cyclotron ARRONAX avec pour objectif de mesurer les sections efficaces dans une large gamme en énergie (de 30 MeV à 68 MeV) et pour une large gamme d’atomes. Afin d’avoir les mesures les plus précises possibles, l’ensemble des paramètres du dispositif expérimental nécessaires à cette mesure comme les efficacités en énergie du détecteur, le faisceau et les cibles, ont été caractérisés avec la plus grande rigueur. Une étude bibliographique a été menée pour choisir les paramètres intrinsèques comme le rendement de fluorescence de la couche K ou les intensités relatives des différentes transitions. Enfin, une expérience à basse énergie (6 MeV/u) a été réalisée dont les résultats sont en bon accord avec les données de la bibliographie, ce qui valide la démarche et les outils utilisés et permet de faire le lien avec les données expérimentales existantes. Un ensemble cohérent et fiable de nouvelles valeurs de sections efficaces a été mesuré. Les valeurs données par le modèle ECPSSR dans notre gamme d’énergie montrent un écart de moins de 10% pour les atomes lourds et de moins de 20% pour les atomes légers. La prise en compte de l’effet relativiste du projectile, modèle RECPSSR, réduit cet écart surtout pour les éléments lourds The knowledge of the K-Shell ionization cross sections is necessary to perform quantitative analyzes with the high energy PIXE method (HEPIXE) as well as to validate theoretical models like the the ECPSSR model. Currently, experimental data available are scarce.Within this context, an experimental campaign has been conducted at the ARRONAX cyclotron with the aim of measuring these cross-sections in a wide energy range (from 30 MeV to 68 MeV) and for a wide range of atoms. In order to obtain the most precise measurements, all the parameters of the experimental devices necessary for these measurements, such as energy efficiencies and geometry of the detector, the beam and the targets, have been characterized accurately A special care has been made to select the most accurate physical parameters from the literature data, like the K-shell fluorescence yields and the X-rays emission rates. Finally, a low-energy experiment (6 MeV/u) was performed and the results are in good agreement with the bibliographic data validating our approach and our tools. This experiment also allows to link our data to the existing experimental data.A coherent and reliable set of new cross section data has been measured. The values given by the ECPSSR model in our energy range show a difference of less than 10% for heavy atoms and less than 20% for light atoms. Taking into account the relativistic effect of the projectile, model RECPSSR, reduces this difference especially for heavy elements

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Masse, de la Huerta César Arturo. "Développement de la technique dépôt par couche atomique spatiale (SALD) pour la fabrication de couches minces type P d'oxyde de cuivre (I) conductrices." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI067.

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Abstract (sommario):

Pour concevoir avec succès l'instrumentation nécessaire aux nouvelles technologies de fabrication avec une précision nanométrique, la méthodologie de conception doit prendre en compte de nombreux sujets différents liés à la chimie, à la physique, à la mécanique, à l'électronique et à l'automatisation, travaillant ensemble pour atteindre l'objectif souhaité. Dans cette thèse, cette méthodologie de conception a été mise en œuvre avec un grand nombre d’outils et d’approches permettant d’optimiser avec succès une méthode de nanofabrication appelée dépôt par couche atomique spatiale (SALD) afin de déposer des couches minces d’un matériau potentiellement utile en tant que composant du dispositifs à énergie solaire non-silicium, séparateurs d’eau photoélectrochimiques et composants électroniques transparents à couche mince, entre autres: oxyde cuivreux (Cu2O).En ce qui concerne la technologie de fabrication et la conception mécatronique, SALD est une technique de fabrication prometteuse qui permet la fabrication de films minces avec une précision nanométrique et avec la capacité de contrôler leurs propriétés mécaniques, électriques et cristallographiques. De plus, l'approche SALD utilisée dans cette thèse et dans le Laboratoire des matériaux et du génie physique (LMGP) fonctionne à l'air libre (sans chambre de dépôt) et constitue donc potentiellement une approche compatible avec l'industrie pour les films minces homogènes de grande surface fabrication avec un débit élevé. De plus, SALD peut être utilisé dans des conditions qui le rendent compatible avec les substrats flexibles et avec les approches de rouleau à rouleau (R2R). Enfin, SALD offre une flexibilité sur le processus de dépôt afin qu’il puisse être ajusté pour obtenir différentes propriétés sur les films fabriqués avec un minimum de modification de l’instrumentation.À l'aide de simulations CFD (Computational Fluid Dynamics), les phénomènes de la mécanique des fluides qui se produisent pendant le processus de dépôt dans le système SALD ont été analysés pour différentes configurations du réacteur. L'influence sur les propriétés du film a été étudiée et une validation avec des dépôts expérimentaux a été effectuée. Ensuite, en utilisant les connaissances et les directives obtenues avec les simulations CFD, et afin de réduire le coût et la complexité de la modification de certains composants mécaniques du système, un flux de travail comprenant la conception assistée par ordinateur (CAO) et la fabrication additive (également appelé impression 3D) impression) a été mis en place au LMGP pour la fabrication de l’un des composants principaux du système SALD à LMGP: la tête de dépôt. Ici, c'est la première fois qu'une telle technique de fabrication innovante est appliquée aux processus de nanofabrication en couches minces, offrant de nombreuses applications potentielles dans le domaine. Dans cette thèse, un tel flux de travail est présenté et expliqué, ainsi que les directives apprises et les limitations découvertes également présentées.Enfin, couches minces de Cu2O ont été déposé avec succès avec la méthode SALD. Le Cu2O est l’un des rares matériaux aux propriétés électroniques prometteuses en tant que semi-conducteur transparent de type p. Ici, les films de Cu2O fabriqués utilisant le système SALD à LMGP sont rapportés et leur conductivité de type p et leur cristallographie sont analysées.Les résultats de ces travaux fournissent des directives initiales pour la conception industrielle d’un système de fabrication à haut débit basé sur la technologie SALD, dans lequel la conception de ses composants est optimisée pour chaque matériau souhaité. Cette approche de conception rend également ce travail utile pour augmenter la quantité de matériaux compatibles avec le SALD, ainsi que pour développer davantage la méthodologie SALD dans des processus de fabrication innovants de matériaux et de dispositifs To successfully design the instrumentation needed for new manufacturing technologies with nanoscale precision, the design methodology must take into account many different topics related to chemistry, physics, mechanics, electronics and automation, working together to achieve the desired goal. In this thesis, this design methodology has been implemented with a large number of tools and approaches to successfully optimize a nanofabrication method called spatial atomic layer deposition (SALD) in order to deposit thin films. a potentially useful material as a component of non-silicon solar energy devices, photoelectrochemical water separators and transparent thin-film electronic components, among others: cuprous oxide (Cu2O).With respect to manufacturing technology and mechatronics design, SALD is a promising manufacturing technique that enables the fabrication of thin films with nanoscale precision and the ability to control their mechanical, electrical and crystallographic properties. In addition, the SALD approach used in this thesis and in the Laboratoire des Matèriaux et du Génie Physique(LMGP) works in the open air (without a repository) and is therefore potentially an industry-compatible approach to film Thin homogeneous high-area manufacturing with high throughput. In addition, SALD can be used under conditions that make it compatible with flexible substrates and roll-to-roll approaches (R2R). Finally, SALD offers flexibility on the deposit process so that it can be adjusted to obtain different properties on films manufactured with a minimum of instrumentation modification.Using CFD (Computational Fluid Dynamics) simulations, the fluid mechanics phenomena that occur during the deposition process in the SALD system were analyzed for different reactor configurations. The influence on the properties of the film was studied and a validation with experimental deposits was carried out. Then, using the knowledge and guidance obtained with CFD simulations, and to reduce the cost and complexity of modifying certain mechanical components of the system, a workflow that includes computer-aided design (CAD) and manufacturing additive (also called 3D printing) printing) was set up at the LMGP for the manufacture of one of the main components of the LMGP SALD system: the deposit head. Here, it is the first time that such an innovative manufacturing technique has been applied to thin-film nanofabrication processes, offering many potential applications in the field. In this thesis, such a workflow is presented and explained, along with learned guidelines and discovered limitations also presented.Finally, thin layers of Cu2O have been successfully deposited with the SALD method. Cu2O is one of the few materials with promising electronic properties as a p-type transparent semiconductor. Here, Cu2O films made using the LMGP SALD system are reported and their p-type conductivity and crystallography are analyzed.The results of this work provide initial guidance for the industrial design of a high throughput manufacturing system based on SALD technology optimized for each desired material. This design approach also makes this work useful for increasing the amount of SALD compatible materials, as well as for further developing the SALD methodology in innovative materials and device manufacturing processes

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Guymont, Olivier. "Mise au point et caractérisation d'une source d'oxygène atomique : application au dépôt de couches minces supraconducteurs à haute température critique obtenues par pulvérisation cathodique." Nancy 1, 1992. http://www.theses.fr/1992NAN10317.

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Abstract (sommario):

Un dispositif de production d'oxygène atomique est mis au point, utilisant une décharge radiofréquence de type onde de surface. Celle-ci est produite dans un tube de quartz cylindrique contenant de l'oxygène en flux et caractérisée au moyen d'une série de diagnostics spectroscopiques et hyperfréquences. Cette source est ensuite utilisée pour l'oxygénation de couches mince supraconductrices à haute température critique

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Vallat, Rémi. "Dépôts sélectifs d'oxydes de Titane et de Tantale par ajout d'un plasma de gravure dans un procédé PEALD pour application aux mémoires résistives." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT073/document.

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Abstract (sommario):

Depuis l’apparition du circuit intégré, la performance des dispositifs semi-conducteurs est reliée à leur miniaturisation via le développement de procédés spécifiques tels que la lithographie. Néanmoins, la réduction des dimensions des dispositifs aux échelles nanométriques rend les étapes de patterning de plus en plus complexes et coûteuses (EUV, gestion de plusieurs passes de masque par couche et erreur de placement du/des masque(s) …) et pousse les fabricants de puces à se tourner vers des méthodes alternatives. Dans le but de réduire les coûts de fabrication des circuits intégrés, une approche bottom-up reposant sur l’utilisation de procédés de dépôts sélectifs est désormais envisagée, au détriment des approches conventionnelles top-down basées sur les procédés de lithographie. La solution de dépôt par couche atomique (ALD) est une technique appropriée pour le développement d’un procédé sélectif en raison de sa très grande sensibilité à la chimie de surface. Ce procédé est appelé dépôt sélectif de zone (ASD pour Area Selective Deposition). Il est basé sur un traitement spécifique d'activation ou de désactivation des réactions chimiques de surface avec le précurseur et/ou le réactif en mode ALD. Ces modifications de réactivité peuvent être obtenues en utilisant une couche de germination (activation) ou des groupes organiques tels que des monocouches auto-assemblées (SAM) (désactivation). Une autre voie est de tirer parti du retard inhérent à la croissance (ou temps d’incubation) sur différents substrats. Dans cette thèse, nous avons développé un nouveau procédé ASD d’oxyde métallique en combinant un dépôt de couche atomique et une étape de gravure qui permet de bloquer la croissance sur substrat à base de silicium (Si, SiO2 et SiN) versus un substrat métallique (TiN). L'étape de gravure est réalisée par addition de NF3 dans un plasma d'oxygène tous les n cycles du procédé PEALD. Nous avons utilisé ce procédé pour le dépôt de deux oxydes actuellement à l'étude pour les applications de mémoires résistives non-volatiles : Ta2O5 et TiO2. Le but des dépôts sélectifs pour l'application mémoire est de réaliser des points mémoires localisés métal/isolant/métal en intégration 3D verticale dite VRRAM At advanced nodes, lithography starts to dominate the wafer cost (EUV, managing multiple mask passes per layer and pattern placement error….). Therefore, complementary techniques are needed to continue extreme scaling and extend Moore’s law. Selective deposition and etching is one of them because they can be used to increase and enhance patterning capabilities at very low cost. From all the different deposition processes, Atomic Layer Deposition (ALD) is maybe the most suitable technique to develop a selective process due to its very good coverage property and its high surface sensitivity. This process is called Area Selective Deposition and is a selective deposition process for bottom-up construction It is usually based on a specific surface activation or deactivation treatment in order to activate or limit / inhibit chemical reactions with the ALD precursor / reactant. This surface modifications are usually obtained by using seed layer (activation) or organic groups such as Self-Assembled Monolayers (SAM) (deactivation). Another pathway for selective area deposition with ALD is to take advantage of the inherent substrate-dependent growth initiation: this is inherent selectivity based on difference of nucleation delay. In this thesis, we have proposed a new ASD process of thin oxide by combining atomic layer deposition and etching step (super-cycle) for a 3D Vertical RAM integration. This allows the selective growth of a thin oxide on a metal substrate without deposition on an insulator and/or a semi-conductor substrate(s). The etching step is achieved by NF3 addition in an oxygen plasma every n cycles of the PEALD process allowing (1) to etch the oxide layer on Si and/or SiO2 surface while keeping few nanometers of oxide on TiN substrate and (2) to passivate this two surfaces and to add a new incubation time on Si or SiO2 substrates. We used this process for the deposition of two oxides that are currently under study for non-volatile resistive memories applications: Ta2O5 and TiO2. The intention for memory application is to realize a crosspoint memory in Back-End level from a pattern area or a trench area without the photolithography step

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Colonna, Stefano. "Etude par absorption X de super-réseaux supraconducteurs et couches minces métalliques." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10118.

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Abstract (sommario):

Dans ce travail nous avons analyse des super-reseaux d'oxydes complexes. Ces nouveaux materiaux presentent un considerable interet tant technologique, lie a la possibilite de controler les caracteristiques structurelles du materiau, que du point de vue de la physique des supraconducteurs a haute temperature de transition. Notamment l'etude implique des structures type infinite layer, (cacuo 2, srcuo 2) et des super-reseaux (bacuo 2) 2/(cacuo 2) n (n=2,3,4) et (bacuo 2) 2/(srcuo 2) 2. Les structures contenant du ca sont tres interessantes etant des supraconducteurs avec des temperatures de transition qui peuvent atteindre 80k a 90k. L'etude conduite au moyen de la spectroscopie d'absorption x a permis d'analyser la structure locale autour des atomes de cuivre, en fournissant des renseignements tres utiles sur le bloc charge reservoir qui dope le plans d'oxyde de cuivre (cuo 2) censes etre responsables de la supraconduction. Parallelement a l'activite experimentale sur les super-reseaux, une chambre a vide dediee aux mesures d'exafs de surface a ete installee et mise au point. Des etudes d'interfaces entre metaux de transition et mgo sont en cours de deroulement. Ce type d'interface presente un nombre considerable d'applications technologiques. En particulier trois differentes interfaces sont le sujet de ces etudes pd/mgo(100), cu/mgo(100) et ag/mgo(100). Des mesures preliminaires de test, faites pendant la mise au point de ce systeme a vide, ont ete presentees.

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Kierren, Bertrand. "Étude des propriétés électroniques et magnétiques du cérium dans les interfaces Ce/Fe par des techniques spectroscopiques haute énergie." Nancy 1, 1995. http://www.theses.fr/1995NAN10017.

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Abstract (sommario):

L'étude du mode de croissance des interfaces formées par des dépôts de cérium sur un substrat Fe (100) a permis de dégager deux comportements limites: à 650°C le fer et le cérium interdiffusent fortement pour former un compose épitaxie à valence intermédiaire de stœchiométrie proche de Ce2 Fe17. La surface est enrichie en cérium et présente une structure (2 2) R 45° par rapport à la maille du substrat. Pour des dépôts réalisés à température ambiante, la croissance du cérium s'effectue sans interdiffusion dans un mode couche par couche. Au cours de cette croissance, la première monocouche se développe avec une structure électronique trivalente et transite vers une phase valence intermédiaire fortement hybridée à partir de la formation de la seconde monocouche. Cette phase reste néanmoins limitée à deux ou trois monocouches et modifie les états du fer à l'interface. Enfin, les mesures d'absorption X et de dichroïsme circulaire magnétique réalisées aux seuils M4 et M5 du cérium dans les multicouches Ce/Fe ont montré l'existence d'un moment d'origine 4f sur le cérium. De plus, l'analyse du signal de dichroïsme à partir de calculs réalisés par F. De Groot a permis de montrer la nécessité de décrire l'état fondamental dans ses systèmes à partir d'un mélange des configurations j = 5/2 et j = 7/2

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Dupre, de baubigny Julien. "Etude de nanoménisques par AFM et MEB : hydrodynamique de la couche visqueuse, élasticité de l'interface et dynamique de la ligne de contact." Thesis, Toulouse, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAT0032/document.

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Abstract (sommario):

Le développement récent de la nanofluidique pose de nombreuses questions concernant les lois et longueurs caractéristiques qui régissent l’hydrodynamique et le mouillage à l’échelle du nanomètre. Pour aborder ce sujet, nous avons utilisé des techniques de microscopies avancées en sondant l’interface liquide/air à l’aide de pointes non conventionnelles. L’AFM utilisé dans le mode oscillant modulation de fréquence (FM-AFM) donne accès, de manière indépendante, à la force exercée par le liquide pendant une approche-retrait, et aux composantes conservatives et dissipatives de l’interaction pointe-ménisque. Des expériences complémentaires menées en microscopie électronique (MEB) permettent de visualiser le nanoménisque créé et de mesurer la force capillaire résultante. La couche visqueuse entraînée par l’oscillation de la pointe est d’abord étudiée. Le coefficient de friction et la masse ajoutée sont mesurés par FM-AFM en fonction de la viscosité des liquides et de la fréquence d’excitation. Un modèle basé sur une description classique rend compte quantitativement de l’ensemble des résultats expérimentaux permettant ainsi une évaluation du champ de vitesse entraîné par la nanosonde.Les méthodes développées ont permis d’étudier les caractéristiques de l’interface liquide. Le profil du nanoménisque est modélisé et validé grâce aux observations MEB. La raideur du ménisque mesurée expérimentalement par FM-AFM et décrite théoriquement démontre une dépendance logarithmique avec l’extension latérale du ménisque.Des résultats préliminaires sont également obtenus avec des pointes de carbone sur lesquelles glisse la ligne de contact, donnant accès à la dissipation dans le nanoménisque et à la ligne de contact, ainsi qu’à l’ancrage sur des défauts uniques, un des problèmes ouverts de la physique du mouillage.Cette étude démontre que le FM-AFM et le MEB sont des outils pertinents pour sonder quantitativement les propriétés des liquides à l’échelle nanométrique, ouvrant la voie à des études systématiques sur le mouillage à l’échelle nanométrique The recent development of nanofluidic raises many issues about laws and characteristic lengths governing hydrodynamics and wetting at the nanometer scale. To address this issue, we used advanced microscopy techniques to probe the liquid/air interface with unconventional tips. The oscillating frequency modulation mode (FM-AFM) of the Atomic Force Microscope (AFM) gives independent access to the force applied by the liquid during an approach-withdrawal ramp, and to the conservative and dissipative components of the tip-meniscus interaction. Additional experiments conducted by electron microscopy (SEM) helped visualizing the shape of nanomeniscus to measure the resulting capillary force.The viscous layer set in motion by the oscillation of the tip is studied first. The friction coefficient and the added mass are measured by AFM-FM as a function of the viscosity of the liquid and of the excitation frequency. A model based on a classical description reflects quantitatively all experimental results enabling an evaluation of the velocity field caused by the nanoprobe.The developed methods also served to study the properties of the liquid interface. Nanomeniscus profile is modeled and validated through SEM observations. The stiffness measured experimentally by FM-AFM and described theoretically shows a logarithmic dependence with the lateral extension of the meniscus.Preliminary results are also obtained with carbon tips on which the contact line slides, giving access to the energy dissipation in the nanomeniscus and at the contact line, as well as to the anchoring of single defaults, an open issue of wetting physics.This study demonstrates that FM-AFM and SEM are relevant tools to probe quantitatively the properties of liquids at the nanoscale, opening the way for systematic studies on wetting at the nanoscale

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CHOLLET, FREDERIC. "Epitaxie à basse température de couches silicium et Si(1-x)Gex : étude par microscopie à force atomique." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10183.

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Abstract (sommario):

Les couches epitaxiees a basse temperature (<650c) offrent des perspectives interessantes en vue de la fabrication de dispositifs microelectroniques sophistiques, integrant des structures fragiles comme des profils de dopants tres minces ou des films heteroepitaxies metastables. Ces couches doivent etre structuralement parfaites afin d'atteindre les caracteristiques electriques attendues. Ce travail est motive par l'etude de la morphologie de surface de couches epitaxiales de si et si#1#-#xge#x deposees sur si(100) par cvd a basse temperature (550-800c). La caracterisation physique a principalement ete effectuee par microscopie a force atomique (afm). La preparation de surface des substrats avant epitaxie est une etape critique. C'est pourquoi la surface du si(100) a ete etudiee apres nettoyage par voie humide et apres recuit sous hydrogene vis a vis de la nano-rugosite, des terminaisons atomiques et des contaminants adsorbes. Les premiers instants de l'homoepitaxie de si ont ete etudies en detail. Deux modes de croissance (l'un lisse l'autre rugueux) dependant a la fois des parametres de substrat et de depot sont observes. Le mode lisse se caracterise par une croissance en terraces, alors que le mode rugueux correspond a une croissance par facettage. La morphologie de surface resultante a ete reliee a la couverture dynamique en hydrogene du front de croissance. D'autres mecanismes de croissance entrent en jeu dans les films si#1#-#xge#x en raison des contraintes existantes. Des films de si#1#-#xge#x contraints en compression et en tension ont ete etudies. Les films en compression presentent une croissance stranski-krastanov sans defaut permettant une relaxation partielle de la contrainte au travers d'ondulations de surface. Pour les films en tension, la topographie finale depend fortement de la diffusion de surface des ad-atomes.

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Valero, Anthony. "Fonctionnalisation d’électrodes de silicium nanostructuré par couches nanométriques de diélectrique par ALD : une protection active versatile pour des micro-supercondensateurs ultra-stables en milieux aqueux." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. https://thares.univ-grenoble-alpes.fr/2020GREAI006.pdf.

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Abstract (sommario):

Ces dernières années, l’électronique portable connait un véritable essor, et envahit notre environnement. Le progrès technologique dans le domaine de la microélectronique a permis la réduction conséquente des dimensions des composants électroniques et ouvert des possibilités de mise en réseau et de contrôle jusqu’alors impossible. La question de l’alimentation en énergie est primordiale pour ces réseaux et leur déploiement n’est possible à condition de garantir leur autonomie énergétique. La production autonome d’énergie est souvent privilégiée pour que les microsystèmes soient capables de s’alimenter librement en énergie d’origine mécanique, thermique ou solaire. De telles sources de production restent intermittentes et c’est en miniaturisant les dispositifs de stockage que leur autonomie réelle leur sera envisageable. Pour répondre à ces besoins en sources d’énergie stables et miniaturisables, des micro-batteries ont été développées en parallèle des progrès conséquents du domaine des accumulateurs électrochimiques secondaires. Les micro-batteries souffrent néanmoins de limitations intrinsèques qui se voient exacerbées à échelle micrométrique. Elles se voient donc peu à peu remplacées ou combinées ces dernières années avec des unités de stockage de type supercondensateur désigné sous le terme « micro-supercondensateur » (souvent abrégé MSC) car utilisé à l’échelle microscopique. Ces travaux de thèse proposent de confronter une solution pour micro-supercondensateurs, les nanostructures de silicium aux nouveaux enjeux du stockage de l’énergie. Un état des lieux de la technologie sera tout d’abord proposé avec la mise en évidence de faiblesses majeures. Une étude électrique fondamentale permettra ensuite de comprendre le fonctionnement d’une protection électrochimique mise en place historiquement. Les nanostructures de silicium seront ensuite ouvertes au fonctionnement en électrolyte aqueux, l’une de leur faiblesse principale. Ces avancées permettront la résiliation d’un matériau composite capable de performances capacitives jamais atteintes pour un polymère conducteur. Enfin, la collaboration avec le groupe Elkem Silicon Materials permettra de préparer cette technologie aux nouveaux enjeux du stockage en micro-dispositifs avec l'augmentation substantive des capacités de production disponibles à l'échelle laboratoire In recent years, significant attention has been paid to the development of micro-devices as innovative energy storage solutions. For instance micro-sensor networks such as sensors actuators or implantable medical devices require power densities and cyclability that are several orders of magnitude higher than those of conventional Lithium-Ion batteries. For such applications, Microsupercapacitors (MSCs), a developing novel class of micro/nanoscale power source are rising alternatives, and their integration “on-chip” could allow significant innovations to emerge.1 Therefore, a great deal of attention has been focused on MSCs, for which large series of nanostructured active materials have been developed. Following this trend, we have demonstrated through comprehensive investigations the interest of silicon nanostructures grown by Chemical Vapor Deposition (CVD) as electrodes materials for MSCs using ionic liquid electrolytes. The fine morphological tuning of the nanostructure allowed by the bottom-up approach enables specific designs of electrode architectures, with a considerable leeway compared to other techniques. Such latitude allows optimising porosity and ionic and electronic pathways while keeping robust mechanical and thermal performances, depending on the target application. Nanostructures such as SiNWs and SiNTrs have displayed excellent electrochemical performances being stable over more than 1 million cycles of galvanostatic charge/discharge under a 4 V wide electrochemical windows in EMITFSI ionic liquid, with large power densities of 10 mW.cm-2 and good capacitance values of 0.5 mF.cm-2 at high current density of 0.5 mA.cm-2. However a major silicon weakness which was still hindering its use with aqueous electrolytes is the native uncontrolled growth of silica when subjected to ambient atmosphere. In this thesis we have developed and investigated a highly conformal passivation coating of a nanometric high-k dielectric layer of Al2O3 based on the rising Atomic Layer Deposition (ALD) technique. ALD has proven to allow a nanometric thickness control of the deposited layer while being highly conformal and covering. Moreover, as discusses in this manuscript the protective alumina layer enables the use of aqueous electrolytes for nanostructured Si based MSCs, which significantly increases the specific power of the devices up to 200 mW.cm-2 at 0.5 mA.cm-2 while keeping the capacitance performances at 0.5 mF.cm-2. Furthermore the system is remarkably able to retain 99% of its initial capacitance after 2 billion galvanostatic charge/discharge cycles at high current density of 0.5 mA.cm-2 in an aqueous electrolyte of Na2SO4. In this manuscript we have also performed a comprehensive electrical study of the alumina/silicon interface which demonstrates that such nanometric layer of dielectric is not fully resistive as assumed by most the electrochemist but rather able to conduct electricity through tunnelling effect dependant on the thickness. Eventually we have used this conductive and protective layer to strengthen a pseudocapacitive conductive polymer which is electrochemically active in aqueous electrolytes. A promising composite material is described and realised by a simple drop-cast method of a PEDOT-PSS film onto silicon nanowires. The device exhibited promising performances with a specific energy of 2 Wh.kg-1 and a power density of 300 W.kg-1 at a current density of 1 A.g-1. The MSCs was able to retain 80% its initial capacitance after 500,000 galvanostatic charge-discharge cycles at 0.5 A.g-1. The last part of the thesis describes the collaboration sets with a Norvegian company, ELKEM SILICON MATERIALS, which has lead to the rethinking of our silicon nanostructure growing process and the large increase of the production capacity

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Mahieu-Williame, Laurent. "Etude expérimentale d'effets linéaires et non-linéaires sur des nanostructures par microscopie optique en champ proche." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066561.

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Barbet, Sophie. "Étude par microscopie à champ proche de matériaux III-N pour émetteurs électroniques planaires." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10014/document.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse consiste à étudier l'instrumentation de la sonde de Kelvin (KFM) sur un microscope à force atomique (AFM) commercial et ensuite à caractériser les surfaces et composants à base nitrure de gallium (GaN). Le potentiel de surface Vs, entre une pointe métallique et un matériau semiconducteur dépend de la différence de travaux de sortie des deux matériaux, des concentrations en dopants et des états de surface du semiconducteur. La technique KFM permet d'obtenir cette information à une échelle nano ou micrométrique. Ce projet a consisté à développer ce mode de mesure à partir de microscopes AFM commerciaux. L'étude de l'instrumentation a permis de montrer la présence de couplages parasites qui entachent d'erreur la mesure de Vs. Une stratégie est alors proposée pour permettre la mesure de Vs tout en s'affranchissant de ces effets parasites. Cette technique est ensuite appliquée à la caractérisation de structures à base de GaN. L'intérêt pour ce matériau semiconducteur à large bande interdite est croissant en électronique de puissance, par exemple pour la réalisation d'émetteurs électroniques de puissance. Pour étudier les propriétés électriques de ce matériau, nous avons réalisé une référence de potentiel qui nécessite le développement de contacts ohmiques sur le GaN de type n et p. A partir des valeurs de Vs mesurées par KFM, nous en déduisons la densité de charges de surface et une estimation de la densité d'états de surface du GaN. Enfin, nous avons étudié par KFM les effets de traitements de surface sur des structures MIS à base de GaN de type n, ainsi que les effets de différentes passivations sur des transistors HEMT à base d'AIGaN/GaN The purpose of the thesis is to study GaN materials and devices with an atomic force microscopy in Kelvin Force Mode. The contact potential difference between a metal tip and a semiconducting material depends on the work function difference between the materials, the concentration of dopants, and the density of acceptor or donor surface states. KFM techniques provide this information at the nano- or micrometer scale. ln a first step, we have developed KFM measurement procedures on commercial microscopes in order to extract fully quantitative measurements of surface potentials. We have evidenced instrumental capacitive cross talks, for example between the electrostatic excitation and the microscope photodiode, which act as parasitic terms in the measurement of surface potentials, and need to be properly taken into account in order to get reliable measurements of contact potential differences. ln a second step we have studied the electrical properties of GaN surfaces, this material being of strong interest for power electronic applications such as electron emitters. To get a potential reference for KFM measurements, ohmic contacts on n and p-type GaN have been achieved. The KFM characterization of the layers shows surface-state induced band-bending at the oxidized GaN surface. From the values of surface potentials, we calculate the density of charge and estimate the density of surface states. We finally study the effects of surface treatments on n-GaN-MIS structures, as weIl as different types of passivation used in AlGaN/GaN HEMTs

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Jaren, Sophie. "Étude de TbFe2 épitaxié par dépot laser pulsé : des couches minces aux nanostructures magnétiques." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10064.

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Abstract (sommario):

Le compose tbfe#2 presente des proprietes de magnetostriction geante a temperature ambiante. Nous avons mene une etude des conditions de croissance, des proprietes structurales et des proprietes magnetiques des couches minces epitaxiees de tbfe#2(111). Les couches elaborees par depot laser pulse (pld) ont des epaisseurs de 60-240 a. Nous avons determine les effets de la temperature de depot sur la morphologie des couche, observee par microscopie afm. Nous montrons qu'un depot en gradient de temperature (type b) permet d'obtenir des couches plus continues qu'un depot a temperature constante elevee (type a). L'effet de la couche tampon et de la terre rare sur la morphologie ont ete etudies. Les relations d'epitaxie ont ete determinees et nous montrons qu'elles dependent de l'etat de surface de la couche tampon. Une etude detaillee des cliches rheed est presentee. Nous avons mesure des deformations de maille dans les echantillons. Les couches a presentent une dilatation dans le plan de la couche et une contraction suivant l'axe de croissance 111 alors que les couches b sont dilatees dans le plan de meme que sur l'axe 111. Nous avons etudie les proprietes magnetiques des echantillons de type a et b par vsm, squid et effets magneto-optique (kerr et faraday). Les echantillons a ont une anisotropie planaire qui n'apparait pas sur les couches b. Nous proposons un modele de calcul d'anisotropie base sur le couplage magnetoelastique reliant les deformations mesurees a l'anisotropie. Ce modele permet d'obtenir un accord qualitatif avec les observations experimentales. Enfin nous proposons un processus d'elaboration de nanostructures auto-assemblees de fe. Dans ce travail preliminaire la structure des nanostructures obtenues a ete analysee par rheed, diffusion centrale des rx, diffraction x et afm. Nous presentons les premiers resultats de l'etude magnetique macroscopique (mesures vsm) et locale, mesures par microsquid et dichroisme magnetique circulaire des rx.

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Desportes, Antoine. "Développement de techniques de mesures optiques pour qualifier les installations de type plasmatron : Application à des mesures de catalycité." Rouen, 2004. http://www.theses.fr/2004ROUES049.

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Abstract (sommario):

La présente étude porte sur l’interaction gaz-paroi entre un plasma d’air et un bouclier thermique, intervenant lors de la rentrée atmosphérique d’un engin spatial. Cette situation est reproduite sur IPWT, la soufflerie inductive haute enthalpie du CORIA. Les caractéristiques aérodynamiques ainsi que les propriétés radiatives du jet de plasma d’air ont été mesurées. Les cartographies de vitesses et de températures ont ainsi été déduites. Le but étant de comprendre les transferts énergétiques vers la surface (phénomène appelé catalycité), la couche limite de point d’arrêt devant un échantillon de cuivre (pleinement catalytique) a été étudiée par spectroscopie Raman. Les profils de densité et de températures de N2 ont été mesurés. Le rayonnement infrarouge de l’échantillon de SiC a été analysé. Le comportement optique est celui de sa couche protectrice : l’oxyde de silicium. Le coefficient effectif de recombinaison des matériaux d’OREX a été déduit par l’application de la méthode IPM This study deals with gas surface interaction between air plasma and heat shield. This phenomena take place during atmospheric re-entry of a space shuttle. This particular situation is reproduced in IPWT, the inductive plasma wind tunnel at CORIA. The aerodynamics characteristics and radiative properties of the air plasma flow have been measured. So, the cartographies of velocities and temperatures have been deduced. The final aim is to have a better understanding of the energy transfer to the wall (phenomenon called catalycity). Then, we have studied by Raman spectroscopy the boundary layer above a copper wall (fully catalytic)in a stagnation point configuration. Density and temperatures profiles of N2 have been carried out. The infrared emission of a SiC sample has been analysed. Its optical behaviour is the same than the silica oxide (its protection layer). The effective recombination coefficient of the OREX materials have been deduced thanks to the IPM method

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Čustović, Irma. "De l’auto-assemblage supramoléculaire à la synthèse sur surface : études par microscopie à champ proche." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD044.

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Abstract (sommario):

Résumé : Cette thèse porte sur l'investigation, par microscopies à effet tunnel (STM) sous ultra-haut vide (UHV) et à force atomique (AFM) à pression atmosphérique, de réseaux supramoléculaires sur différents types de surfaces, telles que: Au(111), Si(111)-B et HOPG, ainsi que sur l'étude de la synthèse en surface de nanostructures liées de manière covalente. Le premier chapitre présente l'état de l'art des interactions molécule-molécule non covalentes qui régissent l'auto-assemblage supramoléculaire et les méthodes pour obtenir des auto-assemblages covalents. Le deuxième chapitre présente des concepts théoriques, les montages expérimentaux, les procédures de préparation de surfaces propres et des pointes ainsi que les méthodes de des dépôts moléculaires utilisés sous ultra-vide et à pression atmosphérique. Le troisième chapitre est dédié aux résultats obtenus par STM dans le système UHV et à la comparaison de l'étude de l'auto-assemblage supramoléculaire des molécules dipolaires LdipCC sur les surfaces Au(111) et Si (111)-B. Sur la surface Au(111), les molécules LdipCC forment un réseau supramoléculaire poreux étendu qui est régi par des interactions molécule-molécule tandis que sur la surface de Si(111)-B, les molécules LdipCC s'auto-assemblent en un alignement parallèle homogène et étendu de dipôles moléculaires en raison du rôle significatif des interactions molécule-surface.. Le quatrième chapitre est dédié aux résultats obtenus dans les conditions ambiantes et étudiés par AFM en mode « Peak Force Tapping ». Deux types de molécules comportant des chaines alkyles et des groupements éthylène et époxy, ont été étudiés. Nous avons observé des systèmes auto-assemblés en réseaux bidimensionnels sur la surface HOPG. Le réseau supramoléculaire à base d'éthylène a été exposé à un recuit thermique tandis que le réseau supramoléculaire à base d'époxy a été exposé à la lumière UV. Les mécanismes proposés basés sur l'analyse des images AFM en topographie et en d'adhésion suggèrent qu'une réaction de cycloaddition en surface induite thermiquement et une polymérisation initiée par la lumière UV se sont produites sur la surface de HOPG. De cette manière, les réseaux auto-assemblés bidimensionnels sur la surface HOPG ont été convertis en auto-assemblages supra-moléculaires liés de manière covalente Abstract : This thesis deals with investigation, by means of Scanning Tunneling Microscopy in ultra-high vacuum and Atomic Force Microscopy at ambient conditions, of supramolecular networks based on molecular self-assembly on different kinds of surfaces, such as: Au(111), Si(111)-B and HOPG, as well as investigation of on-surface synthesis of covalently bonded nanostructures. The first chapter presents state-of-the art of noncovalent molecule-molecule interactions that govern supramolecular self-assembling and methods to obtain covalently bonded self-asselblies on surfaces. The second chapter presents theoretical concepts and experimental setups, procedures for preparing clean surfaces, probes and molecular deposition in ultra-high vacuum system and ambient conditions, respecitvely.The third chapter is dedicated to results obtained by STM in UHV system and comparing investigation of supramolecular self-assembling of dipolar LdipCC molecules on Au(111) and Si(111)-B surfaces. Due to suitbale balance between contemplating choice of underlaying substrate and molecule-molecule interactions, LdipCC molecules self-assembled into extended and periodical supramolecular networks on both surfaces. On Au(111) surface, LdipCC molecules formed extended, porous supramolecular network which is govern by molecule-molecule interactions while on n Si(111)-B surface, LdipCC molecules self-assembled into homogenious, extended parallel alingment of molecular dipoles due to significant role of molecule-surface interactions. The fourth chapter is dedicated to the results obtained in ambient conditions which are monitored by AFM Peak Force Tapping mode. Two alkylated molecules, one bearing ethylene moieties and another possesing epoxied moiety, self-assembled into two-dimensional networks on HOPG surface. Ethylene based supramolecular network was exposed the thermal procedure while epoxy based supramolecular network was exposed to UV-light exposure. The proposed mechanisms based on analysis of topography and adhesion AFM images suggest that thermally induced on-surface cycloaddition reaction and UV-light initiated polymerization occurred on HOPG surface. In such a way, two-dimensional self-assembled networks on HOPG surface were converted into covalently bonded supramolecular self-assemblies

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Souharce, Grégoire. "Génération de surface nanostructurées par le contrôle des interactions aux interfaces." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845841.

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Abstract (sommario):

La génération de surfaces présentant des nanostructurations de surface variées et modulables est l'objectif principal de ce travail. L'auto-assemblage de copolymères à bloc ou de nanoparticules d'or a été privilégié, et nécessite pour se faire de moduler finement les interactions aux interfaces substrat/ matériaux déposés. Dans une première partie, un dispositif expérimental de greffage de silane alkyle en voie vapeur est décrit. Cette technique de greffage permet d'aboutir à des surfaces fonctionnalisées soit de façon homogène, soit de façon graduelle et ce, avec un ou deux silanes (substrat respectivement mono ou bi-composant). La robustesse, la simplicité et la flexibilité de notre procédé ont été démontrés par des caractérisations physico-chimique (mesure des propriétés de mouillabilité), chimique (spectroscopie de photoélectrons X) ainsi que par analyse topographique (microscopie à force atomique). Dans une deuxième partie, l'influence des interactions aux interfaces substrat / film sur l'auto-assemblage de copolymères à bloc PS-b-PMMA a été mise en évidence par AFM. A partir des substrats de silicium homogènes en énergie de surface, il a été possible de moduler la nanostructuration sur différents échantillons et à partir des surfaces fonctionnalisées graduellement, cette variation de nanostructuration a pu être obtenue sur un même substrat. Par l'utilisation de copolymère à bloc PS-b-PI, il est par ailleurs possible de générer des films nanostructurés sans préfonctionnalisation du substrat, sans recuit et ce quelle que soit l'épaisseur du film. Dans une troisième partie, l'influence des interactions aux interfaces sur l'assemblage capillaire/convectif dirigé de nanoparticules d'or a été démontré par microscopie à champ sombre. La nature chimique et la densité de greffage des silanes ainsi que la dimension des échantillons ont été modulées pour mettre en évidence le rôle de ces paramètres sur l'assemblage de ces particules. Cette étude montre que les interactions aux interfaces contrôlent l'assemblage des entités chimiques organiques et inorganiques et donc la nanostructuration de surface qui en résulte.

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Dubreuil, Nicolas. "Etude de films mixtes d'acide gras et d'enzyme élaborés par la technique de Langmuir-Blodgett." Rouen, 1995. http://www.theses.fr/1995ROUES049.

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Abstract (sommario):

Le but de ce travail a été de caractériser des films mixtes acide gras/enzyme élaborés par la technique de Langmuir-Blodgett. L'acide gras utilisé est l'acide béhénique (AB) et l'enzyme est la glucose oxydase (GOx). Les études sur le film à l'interface eau/air (isothermes de compression, stabilité, hystérésis, microscopie à l'angle de Brewster) ont montré que l'enzyme s'adsorbait entre les molécules d'acide béhénique et sous le film, ce qui a pour effet de stabiliser le film. Ces études ont aussi permis de mettre au point un protocole d'élaboration du film mixte à l'interface. Les spectroscopies IR et UV-Vis ont permis de quantifier les deux espèces. La quantité d'enzyme déterminée indique que l'enzyme présente dans le film LB provient principalement de l'enzyme présente à l'interface, ce qui montre que les interactions AB/GOx sont faibles. La microscopie à force atomique montre qu'à l'échelle micrométrique, les échantillons préparés par les techniques de transferts vertical et horizontal sont hétérogènes. Les échantillons préparés sur graphite laissent apparaître des agrégats enzymatiques. A l'échelle nanométrique, nous avons observé l'arrangement des molécules de GOx présentant une organisation en quasi cristaux 2D et mis en évidence l'arrangement des molécules d'acide béhénique sur les molécules de GOx. Les échantillons préparés sur mica se caractérisent par la présence d'une monocouche d'acide béhénique et d'agrégats enzymatiques non recouverts par l'acide béhénique. Il apparaît que la structure des échantillons préparés sur mica est plus proche de la structure du film à l'interface eau/air que celle des échantillons préparés sur graphite

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Schnaffnit, Catherine. "Elaboration de couches minces de nitrure de bore par voie chimique assistée par plasma R. F. à partir de BCl3/N2/H2/Ar : étude du procédé et des propriétés physico-chimiques du matériau." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0125.

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Abstract (sommario):

Des couches minces de nitrure de bore ont ete synthetisees a partir de melanges bcl#3/n#2/h#2/ar dans un reacteur plasma r. F. A couplage capacitif. L'etude a porte dans un premier temps sur la caracterisation de la phase gazeuse par spectrometrie de masse et par spectroscopie optique d'emission. En particulier, l'effet de la teneur de la phase gazeuse en hydrogene sur la nature et la concentration relative des especes a ete etudie: tout d'abord dans un plasma argon-hydrogene, dans lequel ont ensuite ete ajoutes les deux precurseurs bcl#3 et n#2, separement puis simultanement. Le debit d'hydrogene moleculaire determine le taux de dissociation de bcl#3 et donc la nature et la quantite des especes chlorees. De meme, lorsque la teneur en hydrogene des plasmas n#2/h#2/ar augmente, il apparait successivement les especes suivantes: n, nh, nh#2 puis nh#3. Deux reactions chimiques pouvant aboutir a la formation du nitrure de bore ont ete mises en evidence: bcl#3 + nh bn#s + hcl + cl#2 bcl + nh bn#s + hcl dans une seconde partie, des couches minces de nitrure de bore ont ete deposees dans differentes conditions experimentales de bombardement ionique (effet de la puissance r. F. Et de la taille des electrodes) et de composition de la phase gazeuse. Ces parametres jouent un role determinant sur la structure des couches de nitrure de bore: il existe un optimum d'energie des ions et de teneur de la phase gazeuse en hydrogene qui permet la croissance de couches a forte teneur en bn-cubique. A partir des experiences de traitements des couches par des plasmas d'argon, argon-hydrogene et argon-chlore, nous avons mis en evidence l'existence d'une part d'un mecanisme de pulverisation preferentielle du bn-hexagonal et, d'autre part, d'un mecanisme de gravure chimique selective de la phase hexagonale par l'hydrogene atomique et par le chlore qui permettent l'obtention de couches a forte teneur en bn-cubique

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Bruynooghe, Stéphane. "Étude de l'élaboration par voie sol-gel de structures guidantes SiO2/Si pour applications en optique intégrée." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0166.

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Abstract (sommario):

Ce travail traite de l'elaboration de structures guidantes sio#2/si a l'aide du procede sol-gel pour des applications en optique integree. La methodologie utilisee consiste en un suivi systematique de l'influence des conditions operatoires d'elaboration sur le comportement structural et optique des materiaux sol-gel, l'objectif etant l'optimisation de leurs performances. L'analyse bibliographique nous a permis de mettre en evidence l'interet de la technologie sol-gel pour le depot de films minces. Neanmoins, par cette technologie, l'elaboration de couches d'epaisseur micrometrique indispensables a la fabrication des guides d'onde, est delicate en raison de l'apparition de microfissures. En premier lieu, nous avons souligne l'importance d'un choix judicieux des parametres d'ordre chimique des solutions liquides de depart et avons concentre nos efforts sur l'obtention de couches minces optiquement guidantes. Les nombreuses techniques de caracterisation employees ont montre le lien etroit entre la microstructure et les proprietes optiques de nos depots sol-gel. En second lieu, la comprehension et la maitrise des phenomenes de contraintes generees au sein des films minces nous ont permis de realiser des couches d'epaisseur superieure au micron par multidepot. Les guides d'onde planaires ainsi realises revelent des pertes optiques de propagation inferieures a 0,2 db/cm dans la gamme de longueur d'onde comprise entre 1,2 et 1,7 m. En gravant ces guides, nous avons obtenu des guides de largeur limitee dont les pertes de propagation s'elevent a 0,77 db/cm a la longueur d'onde de 1,3 m. Enfin, nous avons presente une evaluation du procede sol-gel pour la realisation de dispositifs amplificateurs en optique integree. Les resultats obtenus sur les films minces sont tres prometteurs quant a l'elaboration de structures guidantes amplificatrices.

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Pascarelli, Sakura. "Étude EXAFS d'alliages semiconducteurs épitaxiés par détection du rayonnement X de fluorescence." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10131.

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Abstract (sommario):

Ce travail de these avait pour ambition l'etude des modifications de la structure atomique locale dans des alliages pseudobinaires de semiconducteurs sous contraintes epitaxiales. Compte tenu de leurs potentiels technologiques, les heterostructures ingaas/inp apparaissaient comme des systemes de choix pour cette etude qui vise a une meilleure comprehension des processus intervenant lors de la deposition epitaxiale. En effet, les processus de reorganisation atomique, lies a une minimisation d'energie interviennent dans tous composes epitaxies et presentent donc un grand interet fondamental. Sur le plan experimental, l'exafs en detection de fluorescence, en complement a d'autres techniques plus conventionnelles, s'est averee comme une technique parfaitement adaptee a cette investigation. Ce travail est donc compose de deux partie distinctes : d'une part, une description de la ligne de lumiere synchrotron gilda sur laquelle a ete realise l'ensemble des mesures, et d'autre part, la description de trois experiences visant a l'etude de la structure microscopique aux interfaces et des distorsions atomiques dans les couches epitaxiales, ainsi que la presentation d'un modele original decrivant les distorsions mesurees dans ces systemes. Les mesures experimentales ont beneficie d'une instrumentation adaptee, decrite dans la partie i, associant des miroirs de collimation et de refocalisation et un monochromateur a deux cristaux avec une focalisation sagittale dynamique. Ce dernier a permis de tirer un profit optimal du flux, produit par la source synchrotron de troisieme generation, permettant ainsi l'investigation de systemes tres dilues. La realisation de ce monochromateur a entre autre necessite une comprehension theorique approfondie de la focalisation sagittale par diffraction de bragg. Cette etude a abouti a l'elaboration d'un modele dont la validation experimentale a ete faite sur gilda. Le but de l'etude structurale decrit dans la partie ii est double : etudier la structure microscopique aux interfaces et comparer la structure locale dans les couches de semiconducteurs de type ab#xc#1#-#x sous contraintes a celle dans les composes massifs. Les trois exemples etudies, multicouches ingaas/inp et inasp/inp et monocouches ingaas/inp, ont montre que des mecanismes de reorganisation atomique existent a l'interieur de la maille. L'importance quantitative de ce rearrangement est directement proportionnelle a la quantite de contraintes epitaxiales introduites dans le systeme. L'elaboration d'un nouveau modele a ete necessaire a l'interpretation de ces donnees experimentales.

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Roland, Thibault. "Microscopie par Plasmons de Surface Localisés : un outil d'imagerie optique non intrusif pouvant couvrir les échelles du nanomètre au micromètre en biologie." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00441957.

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Abstract (sommario):

La plupart des microscopies impliquées dans l'étude d'échantillons ou de processus biologiques utilise des marqueurs ou des sondes, qui peuvent modifier artificiellement, plus ou moins fortement, les échantillons observés.Afin de proposer une alternative à ces techniques, un microscope haute résolution à plasmons de surface (le SSPM) a été développé. Les plasmons sont des oscillations collectives des électrons libres d'un métal, dont les conditions de résonance sont très sensibles à la variation d'indice diélectrique à la surface de ce métal. L'utilisation d'un objectif à forte ouverture numérique permet la focalisation de la lumière incidente dans une petite zone de l'interface métal/milieu d'observation, et entraîne ainsi la localisation et la structuration de ces ondes. Enfin, un balayage de la surface est réalisé, permettant de détecter les variations locales d'indice diélectrique de l'échantillon. Tout d'abord, nous présentons le principe expérimental du SSPM, mais aussi la modélisation de sa réponse par l'intermédiaire d'une résolution 3D des équations de Maxwell. Dans un deuxième temps, nous étudions la structure des couches minces d'or déposées par évaporation thermique sur des substrats de verre, et utilisées lors des expériences de microscopie SSPM. Puis nous visualisons dans l'air et dans l'eau, des nanoparticules métalliques et diélectriques, de 10 à 200 nm de diamètre, et montrons qu'il est possible de les différencier suivant leur taille ou leur indice diélectrique. Enfin, nous imageons des nucléosomes (complexes nucléoprotéiques d'environ 10 nm de diamètre) non marqués, ainsi que des fibroblastes dont nous résolvons certaines des sous structures.

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Hartmann, Jean-Michel. "Epitaxie par jets moléculaires alternés d'hétérostructures CdTe/Mn(Mg)Te : application à la réalisation de super-réseaux verticaux." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10204.

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Abstract (sommario):

Le but de ce travail est de developper des methodes de croissance pour fabriquer in-situ des nanostructures - en particulier des reseaux de fils quantiques - a base de semiconducteurs ii-vi de la famille des tellurures. Pour ce faire, nous avons fait appel a l'epitaxie par jets moleculaires alternes (envoi alterne des elements ii et des elements vi), technique permet un controle ultime des phenomenes d'incorporation des atomes en surface. Nous avons obtenu pour cdte deux regimes d'autoregulation, le premier a 0. 5 monocouches (mc) de cdte deposees par cycle d'ejma entre 260c et 290c, le second a 1 mc/cycle entre 230c et 240c. Pour mgte, un regime d'autoregulation a 0. 7mc/cycle d'ejma a ete mis en evidence entre 260c et 300c. Pour mnte, par contre, tous les atomes de mn incidents s'incorporent a 280c. Une etude systematique de super-reseaux cdte/mnte et cdte/mgte nous a permis d'une part d'evaluer et d'optimiser la morphologie des interfaces, d'autre part d'avoir acces a des parametres physiques importants de mgte (parametre de maille 6. 42 a, energie de bande interdite a l'ambiante 3. 5 ev, rapport des constantes elastiques 2c#1#2/#c#1#1=1. 06) comme de mnte (2c#1#2/#c#1#1=1. 12). En particulier, un modele de segregation a ete utilise pour decrire quantitativement les interfaces directes et inverses des super-reseaux cdte/mnte. Enfin, nous avons obtenu en croissance par avancees de marches sur surfaces vicinales des super-reseaux inclines (sri) cdte/mnte. Une grande regularite de la periode et de l'angle d'inclinaison de ces sri a ete demontree, avec une modulation laterale de la composition en mn de l'ordre de10%. Ce potentiel lateral de confinement a ete mis en evidence en optique a l'aide de mesures d'anisotropie de la polarisation.

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Colaço, Élodie. "Design and characterization of biomimetic biomineralized nanomaterials." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2529.

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Abstract (sommario):

La fabrication de composites constitués de collagène et d’hydroxyapatite a un grand intérêt dans la science des matériaux et la recherche biomédicale tout particulièrement pour des applications aux niveaux des tissus osseux. L’objectif est de synthétiser, à l’échelle nanométrique, un biomatériau à partir de ces 2 composantes d’une manière contrôlée dans le but de moduler ses propriétés physicochimiques, structurales et mécaniques. Ce projet de thèse met en évidence le rôle du collagène dans le mécanisme de minéralisation dans le but d’élaborer un nanomatériau biomimétique biomineralisé. Pour ce faire, plusieurs stratégies ont été mises en place: (i) assemblage de collagène et de cristaux d’hydroxyapatite préformés, (ii) minéralisation de l’hydroxyapatite par catalyse enzymatique (iii) élaboration de multicouches d’enzyme minéralisés par la méthode « couche-par-couche » dans un nanofilm ou nanotube en présence de collagène ou non. La caractérisation des différents matériaux nanostructurés minéralisés ainsi obtenus est réalisée par plusieurs techniques physicochimiques notamment la microscopie électronique à transmission (TEM) et à balayage (SEM), la microscopie à force atomique (AFM), la spectroscopie vibrationnelle (IR et Raman), le turbiscan, la microbalance à cristal de quartz (QCM-D) et la mesure de diffusion de la lumière (DLS) The design of a composite based on collagen and hydroxyapatite crystals attractes a great interest in materials science and biomedical research particularly for bone tissue applications. The objective is to synthesize, at the nanoscale, a biomaterial from these two components in a controlled conditions in order to modulate its physicochemical, structural and mechanical properties. This thesis project highlights the role of collagen in the mineralization mechanism with the aim of developing a biomimetic biomineralized nanomaterial. To this end, several strategies have been suggested: (i) assembly of collagen with preformed hydroxyapatite crystals, (ii) mineralization of hydroxyapatite by enzymatic catalysis (iii) elaboration of mineralized enzyme-based multilayers by the "layer-by-layer" strategy to form a nanofilm or nanotube in the presence of collagen or not. The characterization of the various mineralized nanostructured materials obtained is performed by several physicochemical techniques including transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), vibrational spectroscopy (IR and Raman), turbiscan, quartz crystal microbalance (QCM-D) and light scattering measurement (DLS)

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El, Hajjam Khalil. "Ingénierie de jonctions tunnel pour améliorer les performances du transistor mono-électronique métallique." Thèse, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/8508.

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Abstract (sommario):

Résumé: Aujourd’hui plusieurs obstacles technologiques et limitations physiques s’opposent à la poursuite de la miniaturisation de la technologie CMOS : courants de fuite, effet de canal court, effet de porteurs chauds et fiabilité des oxydes de grille. Le transistor à un électron (SET) fait partie des composants émergents candidats pour remplacer les transistors CMOS ou pour constituer une technologie complémentaire à celle-ci. Ce travail de thèse traite de l’amélioration des caractéristiques électriques du transistor à un électron en optimisant ses jonctions tunnel. Cette optimisation commence tout d’abord par une étude des modes de conduction à travers la jonction tunnel. Elle se conclut par le développement d’une jonction tunnel optimisée basée sur un empilement de matériaux diélectriques (principalement Al[indice inférieur 2]O[indice inférieur 3], H[florin]O[indice inférieur 2] et TiO[indice inférieur 2]) ayant des propriétés différentes en termes de hauteurs de barrières et de permittivités relatives. Ce manuscrit présente, la formulation des besoins du SET et de ses jonctions tunnel, le développement d’outils de simulation appropriés - basés sur les Matrices de transmission - pour la simulation du courant des jonctions tunnel du SET, l’identification des stratégies d’optimisation de ces dernières, grâce aux simulations et finalement l’étude expérimentale et l’intégration technologique des jonctions tunnel optimisées dans le procédé de fabrication de SET métallique en utilisant la technique de dépôt par couches atomiques (ALD). Ces travaux nous ont permis de prouver l’intérêt majeur de l’ingénierie des jonctions tunnel du SET pour accroitre son courant à l’état passant, réduire son courant de fuite et étendre son fonctionnement à des températures plus élevées. Abstract: Today, several technological barriers and physical limitations arise against the miniaturization of the CMOS: leakage current, short channel effects, hot carrier effect and the reliability of the gate oxide. The single electron transistor (SET) is one of the emerging components most capable of replacing CMOS technology or provide it with complementary technology. The work of this thesis deals with the improvement of the electrical characteristics of the single electron transistor by optimizing its tunnel junctions. This optimization initially starts with a study of conduction modes through the tunnel junction. It concludes with the development of an optimized tunnel junction based on a stack of dielectric materials (mainly Al[subscript 2]O[subscript 3], H[florin]O[subscript 2] and TiO[subscript 2]), having different properties in terms of barrier heights and relative permittivities. This document, therefore, presents the theoretical formulation of the SET’s requirements and of its tunnel junctions, the development of appropriate simulation tools - based on the transmission matrix model- for the simulation of the SET tunnel junctions current, the identification of tunnel junctions optimization strategies from the simulations results and finally the experimental study and technological integration of the optimized tunnel junctions into the metallic SET fabrication process using the atomic layer deposition (ALD) technique. This work allowed to démonstrate the significance of SET tunnel junctions engineering in order to increase its operating current while reducing leakage and improving its operation at higher temperatures.

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Corneci, Magdalena Carla. "Fonctionnement tribologique des articulations synoviales pathologiques : Rôle des interfaces phospholipidiques." Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0083.

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Abstract (sommario):

Afin d’améliorer l’efficacité des traitements des pathologies articulaires, en tenant compte de leur complexité et de leur ampleur, des études récentes ont mis en évidence le rôle des assemblages lipidiques associés à la structure discontinue du fluide synovial dans le contrôle du fonctionnement tribologique articulaire. Ceci à conduit à la mise au point d’un modèle tribologique ex vivo (thèse AM Sfarghiu, 2006), proposant un « motif élémentaire » de la biolubrification articulaire, constitué de l’empilement d’interfaces phospholipidiques et de couches aqueuses. En utilisant ce modèle, l’objectif de ce travail a été d’étudier l’évolution des interfaces phospholipidiques du fluide synovial en présence de pathologies. Pour ce faire, une méthodologie nano-bio-tribologique alliant des analyses biochimiques, physicochimiques, nano-mécaniques et tribologiques a été utilisée. Les résultats de ces analyses montrent : l’influence de la faible rugosité des surfaces frottantes caractérisant les stades précoces des pathologies et celle des propriétés des interfaces phospholipidiques (liées à la variation de leur composition) sur la résistance mécanique, l’évolution au cours du frottement et la dégradation in situ des assemblages lipidiques des fluides synoviaux pathologiques. Le comportement des assemblages lipidiques est accentué par l’action des enzymes associées aux pathologies. Par conséquent, le fonctionnement articulaire dépend de la résistance mécanique des interfaces phospholipidiques et pour obtenir des coefficients de frottement très bas, l’accommodation de vitesse doit s’effectuer au niveau des couches d’hydratation qui entourent les ions présents dans la couche aqueuse. Ces résultats permettront de comprendre à court terme l’évolution des interfaces phospholipidiques dans les pathologies articulaires et, à plus long terme le bon enchaînement cause/conséquence responsable d’une pathologie articulaire afin de développer des traitements plus efficaces, ciblés et non prothétiques In order to improve the effectiveness of joint diseases’ treatments, given their complexity and magnitude, recent studies have highlighted the role of lipid assemblies associated with the discontinuous structure of the synovial fluid (SF) in the tribological performance of joint operation. Thus, an ex vivo tribological model (AM Sfarghiu, PhD thesis, 2006) providing a "basic pattern" for joint biolubrification was developed. It consists of the stack of phospholipidic interfaces and aqueous layers. Using this model, the objective of this work was to study the evolution of phospholipidic interfaces of SF within pathological state. Therefore, a nano-bio-tribological methodology combining biochemical, physicochemical, nano-mechanical and tribological analysis was used. The results of these analyses show: the influence of even small rubbing surfaces’ roughness characteristics of early stage illness and that of phospholipidic interfaces’ properties (related to their composition change) on the mechanical strength, changes in friction and in situ degradation of lipidic assemblies of pathological SF. The tribological operation is highlighted by enzymes’ associated with diseases. Thus, joint operation depends on the mechanical strength of phospholipidic interfaces and to obtain very low friction coefficients, velocity accommodation must be done at the level of hydration layers surrounding ions in the aqueous solution. These results would therefore allow better understanding of the evolution of phospholipidic interfaces in joint diseases and of the proper cause/consequence sequence responsible for a joint disease in order to develop more effective, targeted and non prosthetic treatments

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Cunge, Gilles. "Diagnostics optiques et électriques dans les plasmas : application à l'étude des interactions plasma-surface pour la micro-électronique." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10104.

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Abstract (sommario):

Nous avons etudie la cinetique des radicaux cf et cf#2 dans un plasma pulse de cf#4 utilise pour la gravure de couches minces de si ou sio#2 dans l'industrie micro-electronique. Les profils de concentration spatiaux resolus dans le temps de ces especes ont ete determines par la technique de fluorescence induite par laser. Ils permettent d'etudier les mecanismes de perte et de production de ces radicaux en phase gazeuse et sur les surfaces du reacteur. Un nouveau mecanisme de production en surface de cf et de cf#2 a ainsi ete mis en evidence, en particulier sur un substrat de silicium. Nous avons alors developpe des techniques pour comparer les flux absolus des neutres cf#x produit au flux d'ions incident. La concentration de cf#2 a ete determinee par la technique d'absorption uv, alors que pour celle de cf, nous avons developpe une nouvelle theorie permettant de rendre la f. I. L. Quantitative en prenant en compte les effets de saturation partielle de l'absorption. Enfin, pour mesurer le flux ionique en milieu polymerisant, nous avons mis au point un nouveau type de sonde electrostatique capable de fonctionner dans les chimies fluorocarbonees qui deposent rapidement un film isolant sur la surface de la sonde. Les resultats quantitatifs obtenus nous ont permis de montrer que le mecanisme de production de cf est la neutralisation et fragmentation des ions incidents. Dans le cas de cf#2, un deuxieme mecanisme lie a la decomposition d'un couche de polymere domine lorsque la concentration de fluor est faible. Cette couche (responsable de la selectivite de la gravure) est formee a partir de neutres lourds c#xf#y eux meme formes par un mecanisme de polymerisation en phase gazeuse (par des reactions c#xf#y+cf#2).

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Thiault, Jérôme. "Étude par microscopie à force atomique en trois dimensions de l'évolution de la rugosité de bord de ligne lors de la fabrication d'une grille de transistor MOS." Phd thesis, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00321961.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse s'inscrit dans le contexte de miniaturisation des transistors MOS afin de mener la technologie CMOS à ces dimensions ultimes. Avec les techniques actuelles de fabrication et pour des longueurs de grille de transistor inférieures à 30nm, les variations moyennes de la longueur de grille, appelées rugosité de bord, entraînent des fluctuations électriques dans le transistor inacceptables pour le bon fonctionnement des futures générations de dispositifs. Il convient donc de contrôler ce paramètre afin de le réduire. Pour réussir ce défi technologique, il est essentiel de le mesurer avec précision afin, par la suite, de comprendre ses origines et son évolution après chaque étape technologique de fabrication. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la mesure la rugosité de bord, à l'aide d'un nouvel équipement de métrologie : le microscope à force atomique en trois dimensions. Nous avons évalué les capacités de cet outil et déterminé un protocole de mesure de la rugosité de bord, qui nous a permis ensuite d'étudier ses origines et d'étudier son évolution lors des différentes étapes technologiques de fabrication d'une grille de transistors MOS. Nous avons remarqué que la formation de la rugosité de bord est un problème complexe qui fait intervenir de nombreux facteurs fortement liés entre eux. Par la suite, nous montrons que le bombardement ionique d'un procédé de gravure plasma est responsable de la diminution de la rugosité de bord de la résine. Nous avons également mis en évidence que la rugosité de bord du masque avant la gravure de la grille est un paramètre clé pour le contrôle de la rugosité de la grille finale.

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