Mesure des Orientations et des Deformations dans des nanostrutures – AMOS

Le projet AMOS est construit autour de 3 techniques de diffraction matures (diffraction X avec un faisceau blanc (Laue microdiffraction), Diffraction d'électrons réfléchis (Electron Back Scattering Diffraction - EBSD) and Diffraction d'électrons avec un faisceau nanométrique (Nanobeam Electron Diffraction -NBED) qui peuvent mesurer simultanément l'orientation, la phase et la déformation dans des structures submicroniques. Des développements récents – seulement réalisés par quelques laboratoires dans le monde et réalisés tout particulièrement par plusieurs partenaires de ce projet - ont montré les capacités potentielles de ces techniques. Les 3 techniques ont été choisies car elles possèdent des résolutions latérales qui se chevauchent partiellement et couvrent une gamme allant du nanomètre à la centaine de micromètres. Pour certaines applications, en particulier en microélectronique, il est très important d’avoir des informations à différents échelles. Plus généralement, pour construire des dispositifs efficaces, il sera indispensable d'avoir des outils qui permettent de déterminer précisément la structure (orientation et phase) mais aussi les déformations (et donc les contraintes), car ces déformations peuvent soit modifier grandement les propriétés de ces systèmes soit les rendre instables dans le temps.

Les trois principaux objectifs du projet AMOS sont (1) de développer, (2) d’évaluer les performances et (3) d’appliquer ces 3 techniques de diffraction à l’étude des orientations et des déformations dans des composants de futurs nanodispositifs dans les domaines de la microélectronique et des énergies nouvelles.
Les 3 techniques seront développées expérimentalement. Par exemple en utilisant de nouveaux détecteurs ou de nouveaux miroirs pour les rayons X ou par l’utilisation de meilleurs microscopes en diffraction d’électrons (NBED). Pour bien évaluer les différentes techniques 2 sortes d’échantillons seront étudiées : des structures simples dans lesquelles la déformation et l’orientation sont connues (ces structures seront incluses dans la tâche T1) et une sélection de sujets appliquées où la détermination des orientations, des déformations ou des phases cristallographiques est importante. Ces sujets appliqués appartenant soit au domaine de la microélectronique, soit au domaine des nouvelles énergies constitueront les autres tâches principales de ce projet. La tâche T2 sera consacré à l’étude de nanostructures pour la microélectronique. La tâche T3 sera dédié à l’étude de nanostructures pour les nouvelles énergies. Quatre laboratoires de ce projet (SIMAP, INAC, SMS et LETI) ont développé des logiciels et des outils très performant. Ces 4 partenaires travailleront en collaboration avec les élaborateurs des nanostructures, STMicroelectronics et LITEN, qui seront les coordonnateurs des tâches T2 et T3. Une collaboration poussée sera réalisée afin d’extraire des observations expérimentales le plus d’informations possibles. The but final de ce projet est de démontrer que les techniques de caractérisation choisies peuvent améliorer notre compréhension des nanomateriaux et ainsi aider à l’optimisation de nanocomposés. Les sujets appliqués sélectionnés sont (T2.1) l’étude de la dégradation de lignes de cuivre polycristallines, (T2.2) l’étude des problèmes rencontrés dans l’intégration de circuits tridimensionnels et non plus planaires (T3.1) l’étude de batterie de lithium et (T3.2) de cellules SOFC.