Développement instrumental sur le TEM Jeol NeoARM pour la cartographie EELS et de champs de déformations rapide et à faible dose

L'objectif principal est de se concentrer sur le développement instrumental pour le NeoARM 200F. En collaboration étroite avec un ingénieur familiarisé avec l'automatisation pour le TEM, l'équipe aura pour mission d'automatiser l'alignement, l'interface et le traitement du flux de données pour le filtre et divers détecteurs afin de permettre des applications de pointe. La première partie du projet se concentrera sur la cartographie rapide, précise et à faible dose des déformations à l'échelle nanométrique. Pour y parvenir, nous utilisons Nanomegas ASTAR ainsi que d'autres générateurs de balayage universels pour acquérir des données de diffraction électronique par précession de balayage (SPED). Le CEA possède une expertise bien établie dans la cartographie des contraintes en TEM [e.g., D. Cooper et al., Micron 80 (2016) 145]. Actuellement, il existe un fort désir de repousser les limites de cette technique pour générer des résultats en temps réel de haute qualité. Pour cet aspect de mesure de déformations, nous évaluerons les avantages fournis par des composants tels que le détecteur TimePix3 et le filtrage en énergie des diagrammes de diffraction. Des algorithmes commerciaux et internes pour le traitement des diagrammes de diffraction seront développés et comparés. La deuxième partie du projet se concentrera sur le détecteur TimePix3 pour la spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS) réalisée avec le fitre CEFID de CEOS. En mode d'acquisition basé sur l'image, les performances de STEM-EELS en utilisant le détecteur TimePix3 seront évaluées et mises en évidence (par exemple, tomographie simultanée EELS/EDX). De nouvelles stratégies pour améliorer le rapport signal/bruit de l'EELS pour les caméras électroniques directes seront également explorées. L'exploitation du TimePix3 en mode basé sur les événements, y compris la coïncidence EELS/EDX et l'imagerie à faible dose et grande vitesse, fera également partie du projet le cas échéant.

Développement et application de la technique TERS/TEPL pour la caractérisation avancée des matériaux

Le TERS/TEPL (Tip-Enhanced Raman Spectroscopy and Tip-Enhanced Photoluminescence) est une approche puissante pour la caractérisation des matériaux à l'échelle nanométrique. L'acquisition récente d'un équipement TERS/TEPL unique à la PFNC (Plateforme de Nano-caractérisation) du CEA LETI ouvre de nouveaux horizons pour la caractérisation des matériaux. Cet équipement combine la spectroscopie Raman, la photoluminescence et microscopie en champ proche. Il offre également des capacités multi-longueurs d'onde (de l'UV au proche infrarouge), permettant une large gamme d'applications et offrant des informations inégalées sur la composition, la structure et même les propriétés mécaniques/électriques des matériaux à une résolution nanométrique. Ce projet post-doctorat vise à développer et accélérer la mise en œuvre de cette nouvelle technique à la FPNC afin d'exploiter pleinement son potentiel dans différents projets du CEA (LETI/LITEN/IRIG) et de ses partenaires.

Développement de sondes de force optomécaniques pour l’AFM rapide

Le sujet proposé s’inscrit dans le cadre d’un projet CARNOT ayant pour objectif le développement d’une nouvelle génération de sondes de force basées sur une transduction optomécanique. Ces capteurs de force seront mis en place dans des microscopes AFM ultra rapides pour de l’imagerie et de la spectroscopie de force. Ils permettront notamment d’adresser des applications biologiques et biomédicales sur des échelles de temps sub-microseconde, voire nanoseconde en mode spectroscopie de force.
Des premières sondes de force optomécaniques VLSI sur silicium ont été conçues et fabriquées dans les salles blanches quasi-industrielles du LETI et ont donné lieu à des premières preuves de concept pour l’AFM rapide. Le post doctorant aura pour mission la préparation des sondes de force en vue de l’intégration de celles-ci dans un AFM rapide développé par notre partenaire au CNRS LAAS (Toulouse). Il sera en charge des opérations back end, de la libération des structures, de leur observation (SEM, microscopies), jusqu’au packaging optique avec des férules à base de fibres optiques. Il participera également au développement d’un banc de test des composants avant et après packaging pour sélectionner les composants et valider les sondes avant intégration dans un AFM.
Le post doctorant s’intéressera également au fonctionnement de la sonde en milieu liquide pour permettre ultérieurement des études AFM de phénomènes biologiques : pour cela, le développement d’un actionnement efficace (électrostatique, thermique ou optique) de la structure mécanique pourra être réalisé et appliqué expérimentalement. Un retour sur la modélisation et le design pourra ainsi être proposé à partir des mesures, afin d’assurer la compréhension de tous les phénomènes physiques observés. Enfin, le post-doctorant pourra proposer de nouveaux designs visant les hautes performances attendues. Ces dispositifs seront fabriqués par la salle blanche du Leti, puis seront testés et comparés aux performances attendues.

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