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Pour la première fois, les scientifiques de l'université technique de Berlin (TU) ont réussi à observer et à examiner en direct la formation des couches cristallines de semi-conducteurs.
Le microscope à effet tunnel, développé au cours des 7 dernières années, permet d'observer encore plus de détails lors de la croissance cristalline de couches minces. Ces couches cristallines de semi-conducteurs sont par exemple utilisées dans les diodes laser (pour les pointeurs laser), dans les lecteurs de cd-rom ou dans les amplificateurs de téléphones portables. Grâce à cette technique, il sera bientôt possible de contrôler précisément la croissance de ces couches.
Simulation du microscope permettant d'observer les cristaux des semi-conducteurs.
Cliquer sur l'image pour voir une animation.
Le chef de projet, le Dr. Markus Pristovsek de l'institut de physique des solides de la TU de Berlin explique que "la croissance cristalline ne pouvait jusqu'à présent n'être observée qu'avec des appareils optiques qui ne permettaient pas de différencier les atomes. En revanche notre microscope est en mesure pour la première fois d'observer la croissance cristalline en phase gazeuse".
Ces hautes températures ne sont pas la seule difficulté. Les pompes peuvent également causer des perturbations et oscillations électriques devant être absorbées sur un dixième du diamètre d'un atome. C'est pour cette raison qu'on considérait auparavant comme impossible de recevoir une image de la surface d'un échantillon à l'échelle nanométrique. Les scientifiques de la TU de Berlin ont cependant réussi en développant un système spécial d'absorption des oscillations ainsi qu'un mécanisme frigorifique spécifique. Les premières photos ont été développées avec succès et montrent les étapes d'un unique atome à 600°C (température de croissance).
Le microscope à effet tunnel est constitué d'un palpeur, d'une pointe qui suit la surface de l'objet. Le principe de fonctionnement est le suivant: la pointe scanne (balaie) la surface à représenter, un ordinateur enregistre la hauteur de la pointe, on peut ainsi reconstituer la surface.
Markus Pristovsek précise que "la pointe de tungstène se déplace à une distance d'un diamètre d'atome (quelques dixièmes de nanomètres), au dessus de la surface". La pointe se déplace au dessus de l'échantillon avec un mouvement de balayage et sa hauteur est ajustée de manière à conserver une intensité du courant tunnel constante (au moyen d'une boucle de rétroaction). Il est alors possible de déterminer le profil de la surface avec une précision inférieure aux distances interatomiques. Markus Pristovsek ajoute qu'il est alors possible de déterminer le mouvement d'un seul atome. Les nouveaux résultats montrent que la taille des points quantiques change directement après la croissance. Ainsi il va être possible de calibrer de manière ciblée la taille et les qualités des points quantiques.
Source: Extrait du BE Allemagne
Le microscope à effet tunnel, développé au cours des 7 dernières années, permet d'observer encore plus de détails lors de la croissance cristalline de couches minces. Ces couches cristallines de semi-conducteurs sont par exemple utilisées dans les diodes laser (pour les pointeurs laser), dans les lecteurs de cd-rom ou dans les amplificateurs de téléphones portables. Grâce à cette technique, il sera bientôt possible de contrôler précisément la croissance de ces couches.
Simulation du microscope permettant d'observer les cristaux des semi-conducteurs.
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Le chef de projet, le Dr. Markus Pristovsek de l'institut de physique des solides de la TU de Berlin explique que "la croissance cristalline ne pouvait jusqu'à présent n'être observée qu'avec des appareils optiques qui ne permettaient pas de différencier les atomes. En revanche notre microscope est en mesure pour la première fois d'observer la croissance cristalline en phase gazeuse".
Ces hautes températures ne sont pas la seule difficulté. Les pompes peuvent également causer des perturbations et oscillations électriques devant être absorbées sur un dixième du diamètre d'un atome. C'est pour cette raison qu'on considérait auparavant comme impossible de recevoir une image de la surface d'un échantillon à l'échelle nanométrique. Les scientifiques de la TU de Berlin ont cependant réussi en développant un système spécial d'absorption des oscillations ainsi qu'un mécanisme frigorifique spécifique. Les premières photos ont été développées avec succès et montrent les étapes d'un unique atome à 600°C (température de croissance).
Le microscope à effet tunnel est constitué d'un palpeur, d'une pointe qui suit la surface de l'objet. Le principe de fonctionnement est le suivant: la pointe scanne (balaie) la surface à représenter, un ordinateur enregistre la hauteur de la pointe, on peut ainsi reconstituer la surface.
Markus Pristovsek précise que "la pointe de tungstène se déplace à une distance d'un diamètre d'atome (quelques dixièmes de nanomètres), au dessus de la surface". La pointe se déplace au dessus de l'échantillon avec un mouvement de balayage et sa hauteur est ajustée de manière à conserver une intensité du courant tunnel constante (au moyen d'une boucle de rétroaction). Il est alors possible de déterminer le profil de la surface avec une précision inférieure aux distances interatomiques. Markus Pristovsek ajoute qu'il est alors possible de déterminer le mouvement d'un seul atome. Les nouveaux résultats montrent que la taille des points quantiques change directement après la croissance. Ainsi il va être possible de calibrer de manière ciblée la taille et les qualités des points quantiques.
Source: Extrait du BE Allemagne