Mesure de propriétés thermodynamiques de nanofils à l'aide d'un MEB.

Clément CHARDIN¹, Moïra HOCEVAR^2,3, Jean-Philippe POIZAT^2,3, Pierre VERLOT⁴ et Sébastien PAIRIS^2,3

1-  School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, Nottingham, NG7 2RD, UK
2-  Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut N´eel, F-38000 Grenoble, France
3-  CNRS, Inst. NEEL, ”Nanophysique et semiconducteurs” group, 38000 Grenoble, France
4-  IUF, 1 rue Descartes, 75231 Paris Cedex 05

Le microscope électronique à balayage est un outil de choix pour l’observation des nano objets et nanostructures. Couplé à des systèmes d’analyses, il est couramment employé pour effectuer des caractérisations chimiques (EDS ou WDS) et de texture cristallographique (EBSD). Le MEB peut être utilisé comme un instrument de mesures physiques en enregistrant et en analysant les signaux provenant de ses détecteurs habituellement dédiés à l’imagerie.

La présentation portera sur l’enregistrement des oscillations mécaniques de nanofils d’InAs, issues du mouvement Brownien ou induites par le faisceau électronique, ainsi que sur le traitement des données issues du signal d’électrons secondaires. Les conséquences de l’interaction électromécanique seront étudiées du point de vue de l’imagerie, des propriétés du matériau et de la mesure physique.

Une première conséquence de ce phénomène d’origine thermique dû à l’interaction électrons / matière est l’impossibilité de réaliser une image nette des nanofils. Les fluctuations de la position du nanofil, à travers les fréquences de résonance et les facteurs de qualité mécaniques, sont quant à elles porteuses d'informations : température ou propriétés intrinsèques du nano objet, comme son module de Young.

Figure 1 : (a) Image MEB montrant deux nanofils typiques de ceux présentés ici
(b) Image TEM d’un nanofil.
(c) Schéma du principe de détection des mouvements du nanofil. Les fluctuations du signal d’électrons secondaires sont mesurées et reliées aux déplacements mécaniques du nanofil.
(d) Spectre de déplacement obtenu par l’analyse fréquentielle du signal d’électrons secondaires.