Plateforme PACSMAN

Présentation

Le laboratoire CIMAP a une longue culture de caractérisation structurale et microstructurale des matériaux.

Il partage certains équipements de pointe (les microscopes électroniques en transmission) avec le laboratoire CRISMAT mais a également acquis grâce à l’équipex GENESIS et au projet RIN Plateforme PROSIMS ou d’autres appels à projets des équipements complémentaires.

Cette plateforme est utilisée essentiellement par les équipes NIMPH, PM2E et MADIR. Elle est ouverte aux autres équipes du laboratoire et à des collaborateurs extérieurs.

Ces équipements sont intégrés dans la fédération IRMA et certains d’entre eux sont proposé par le biais du réseau METSA.

Les équipements de cette plateforme permettent de préparer les lames minces de microscopie et de caractériser les matériaux étudiés au laboratoire, il s’agit de :

  • Dualbeam HELIOS Nanolab 660 FEI
  • Diffractomètre de Rayons X Dicover D8 Bruker
  • Spectromètre de perte d’énergie des électrons
  • SIMS
  • JEOL ARM 200F (avec le CRISMAT)
  • JEOL F200 (avec le CRISMAT)
  • Salle de préparation d’échantillons (dimpler, scie à fil, PIPS, …)

 

Responsable : Marie-Pierre CHAUVAT

les équipements de la plateforme

Dualbeam HELIOS NanoLab 660 FEI

Contact

  • Responsable technique : Marie-Pierre CHAUVAT
  • Responsable scientifique : Mamour SALL

Spécifications techniques

High precision 5-axes motorized stage

  • XY: 150 mm piezo, Z:10 mm motorized, Tilt : -10° +60°, R: endless- piezo driven

Field emission SEM (FESEM )

  • Elstar electron Column
  • Extreme high resolution with subnanometer resolution from 500V to 30 kV
  • 6 nm at 15 keV (0.7 nm at 1kV; 1,2nm at 1 kV at coincidence)

Focused Ion Beam (FIB)

  • Tomahawk column with fast ion beam blanker- 0.5kV-30kV, 0.1 pA to 65 nA (15 diaphragm position)
  • Resolution 4 nm at 30kV at coincidence

Detectors

  • In-Lens detector TLD- with SE and BSED modes, ICD detector, Secondary electron detector, ICE detector, retractable DBS detector, retractable STEM3+detector
  • Beam current measurement, CCD IR camera, Nav Cam
  • Detector EDS: AZTEC Advanced X-Max 80mm2 (Oxford instrument)
  • Detector EBSD: Aztec EBSD HKL advanced Nano
  • GIS: platinum deposition
  • Quickloader, charge neutralizeur, In-situ lift-out sample holder (Easy lift)

 

 

 

 

 

 

    Applications

    SEM : Scanning Electron Microscopy

     FIB : Focused Ion beam for sample preparation

     

    Spectromètre de perte d'énergie des électrons

    • (EFTEM et EELS) installé sur un microscope
    • JEOL ARM 200 doublement corrigé
    • GATAN – QUANTUM ER (965)

    Spectrométrie d’énergie de résolution 0,1 eV

    • Champ spectral de 2 keV
    • Acquisition rapide de spectres (1000 spectres/s)
    • Détecteur CCD (2Kx2K)
    • DualEELS
    • STEM EELS
    • Analyses EELS et EDS synchronisées
    • Opérationnel pour 2 tensions (80 kV et 200 kV)
    Microscope électronique et à force atomique

    Microscopie-imagerie-VRR-0403

    Diffractomètre de rayons X D8 Discover - BRUKER AXS
    • Haute Résolution – Géométrie In-Plane
    • Goniomètre horizontal q/2q ultra-GID
    • Berceau d’Euler avec les rotations Chi, Phi, et les translations X, Y, Z
    • Tube céramique KFL Cu 2.2kW twist-tube
    • Différents portes-échantillons, tête goniométrique et platine à inclinaison Zeta, Xi  motorisée

    Optique 1aire:

    • Miroir Göbel
    • Monochromateur à 2 réflexions ACC2 (Ge022)
    • Absorbeur automatique, fentes, masques, filtres

    Optique 2aire: plusieurs chemins optiques et détecteurs possibles :

    • PathFinder (fentes automatiques ou fentes de sollers 0.2° ou analyseur Ge022) + détecteur 0D: scintillateur NaI
    • Sollers ou fentes automatiques + détecteur 0D-1D (LYNXEYE XE 3° - Si)
    • Détecteur 2D  (Vantec 500)

    Suite logicielle (EVA, MULTEX, LEPTOS, PDF-2) – Reconnaissance des optiques

     

    PELIICAEN

    Contact

    Responsable scientifique : Stéphane GUILLOUS

    Environnement expérimental

    • Environnement UHV (10⁻⁹ mbar), ensemble des éléments in-situ

    >> MEB : Faisceaux d’électrons focalisés

    Spécifications techniques

    Colonne de type ECLIPSE+ (Tescan France)

    • Energie 500eV - 25keV
    • Résolution jusqu’à 10nm
    • Intensité sur cible jusqu’à 100nA
    • Distance de travail de 23mm
    • Faisceau continu ou pulsé (20ns, max. 1MHz)

      Applications

      • Microscopie électronique (électrons secondaires)
      • Compensation de charges
      • Cathodoluminescence (CL)

      >> FIB : Faisceaux d’ions focalisés

      Spécifications techniques

      Source d’ions de type ECR (Nanogan)

      • Mono et multichargés (ex : Ar8+, Bi18+)
      • Production de l’hydrogène au bismuth à partir de gaz, four (1400°C) et cibles de pulvérisation
      • Energie des faisceaux de 1,5 à 30qkeV (q étant la charge de l’ion, soit environ 600keV max. pour les plus lourds)
      • Faisceaux séparés et sélectionnés par filtre de Wien
      • Faisceaux mélangés avec même rapport masse/charge possibles (Multi-FIB)

      Colonne Ionique EVOL de type COBRA-FIB (Tescan France)

        • Résolution jusqu’à 25nm en imagerie
        • Résolution 100nm en mode spot
        • Intensité sur cible jusqu’à 500nA
        • Flux max 1017ions/cm2/s
        • Distance de travail de 12mm
        • Faisceau continu ou pulsé (<2ns, max. 1MHz)
        • Implantation d’ion unique

        Applications

        • Implantation ionique (Implanting)
        • Micro- et nano-usinage (Milling)
        • Modifications structurales (Swelling)
        • Créations de structures creuses (Hollowing)
        • Microscopies de contrastes (électrons secondaires et ions rétrodiffusés)
        • Analyses par faisceaux d’ions (IBA)
        • Ionoluminescence (IL)

         

         

         

         

         

         

         

        >> Faisceaux lasers

        Spécifications techniques

        • 3 longueurs d’ondes disponibles : 405, 532 et 638nm
        • Faisceaux continus
        • Puissances max de 120mW (405nm) et 200mW
        • Résolution sur cible de 2 - 5µm
        • Focalisation par miroir métallique ½ parabolique
        • Temps d’exposition programmable

        Applications

        • Micro Photoluminescence (µPL)
        • Recuit thermique
        • Contrôle de diffusion
        • Activation de centres colorés

        >> SPM : Microscopies en champ proche (analyse de surface)

        Spécifications techniques

        Tête LiteScope UHV (Nenovision)

        • Scanners piézo XY 80µm x 80µm (rés. 2nm), z 15µm (rés. 100pm)
        • Macromoteurs piézo pour pointe position 11mm x 21 mm (rés. 1µm)
        • Modes tapping et contact
        • Microscopies corrélatives avec FIB, MEB et µPL
        • Enregistrements multicanaux simultanément
        • Modes mécaniques (topographie, élasticité, adhésion et friction)
        • Mode électromécanique (domaines piézoélectriques)
        • Modes électriques (conductivité, potentiels de surface, électrostatisme)
        • Mode magnétique

        Applications

        • Topographie (AFM)
        • Conductivité/résistivité (conductive-AFM)
        • Magnétisme (MFM)
        • Courant tunnel (STM)
        • Potentiel de surface (KPFM)
        • Piézoélectricité (PFM)

        >> Spectroscopies

        Spécifications techniques

        Spectromètre de luminescence : type SPARC-ATM (DELMIC)

        • Type Czerny-Turner
        • Plage de longueur d’onde 200nm – 1000nm
        • Résolution spectrale jusqu’à 0.09nm
        • Pilotage scanners FIB, MEB et SPM
        • Imagerie hyperspectrale
        • Cameras UV et VIS/NIR à haute efficacité quantique
        • Photo multiplicateur
        • Miroir ½ parabolique métallique pour collection et focalisation laser
        • Cartouches de filtres motorisés

        Applications

        • Temps de vol d’ions rétrodiffusés (TOF-L/MEIS)
        • Temps de vol d’ions secondaires (TOF-SIMS)
        • Photons induits par interaction He-He (FIBIP)
        • Luminescence hyperspectrale
        • Implantation ionique déterministe assistée par temps de vol (TOF-SII)
        • Courant-Tension (I-V)
        • Force-distance (F-z)

        >> Equipements transverses

        Détecteurs

        • Electrons secondaires (SED)
        • Galettes MCP pour TOF-LEIS
        • Faraday amplifiée pour TOF-SIMS
        • Mesures de courant sur échantillon (10⁻¹⁴ – 10⁻⁶ A)

        Tables de déplacements 4 axes

        • Déplacement ensemble SPM+échantillon (préc. 1µm)
        • Rotation de 90 à 0° avec l’axe faisceau d’ions (rés. 0,1°)

        SAS de transfert UHV

        • Insertion et retrait manuels par canne de transfert
        • Assistance par 4 caméras
        • Porte échantillon de type SHOS (Omicron)
        • Pas de remise à l’air de l’enceinte d’expérience
        Nanospace

        Contact

        • Responsable technique : Yann DOUBLET
        • Responsable scientifique : Fabrice GOURBILLEAU

         

        Spécifications techniques

        Dans un environnement UHV, la résolution en microscopie électronique à balayage est inférieure à 4 nm et elle est de 12 nm en FIB Xénon avec une vitesse d’abrasion 50 fois supérieure à celle d’une FIB Gallium.Pour ce qui est du TOF-SIMS, la résolution en masse est de 4500 sur le 28Si.La résolution en imagerie est inférieure à 60 nm sur un domaine en masse de 0 à 500u.

        Applications

        • Gravure avec un faisceau d'ions Xe (cas d'un dessin Bitmap)

        • Analyse par spectroscopie d'ions secondaires en temps de vol (TOF-SIMS) et cartographie 2D