Équipe MaCÉPV - Matériaux pour Composants Électroniques et Photovoltaïques

Caractérisations morphologiques

De Équipe MaCÉPV - Matériaux pour Composants Électroniques et Photovoltaïques
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Responsable : Jérémy BARTRINGER, Contact

 

Les principales techniques de caractérisation morphologique et structurelle disponibles au laboratoire sont :

Les trois premières sont brièvement décrites ci-dessous tandis que la dernière, entièrement développée au sein de l'équipe IPP puisque faisant l'objet d'un thème de recherche, est détaillée par ailleurs.

Une activité de services à l’intention d’autres laboratoires ou d’industriels est assurée dans la mesure du possible. La liste des utilisations possibles étant non exhaustive, il est recommandé de nous contacter pour toute application, même non mentionnée, du moment qu'il y a compatibilité avec les caractéristiques techniques des équipements. Les demandes peuvent simplement être adressées par courriel.

Profilométrie

Les profilomètres sont utilisés pour étudier la surface de matériaux. En l'occurrence il s'agit d'un profilomètre à stylet, encore appelé profilomètre à contact. Le stylet, une pointe de diamant, se déplace sur la surface de l'échantillon à analyser et la variation de sa hauteur est enregistrée.

Caractéristiques techniques

  • Marque Veeco, modèle Dektak 150
  • Gamme verticale de mesures : jusqu'à 1 mm
  • Résolution verticale : 1 nm
  • Gamme horizontale de mesures : jusqu'à 150 mm de côté
  • Résolution horizontale : 1 µm

Principales utilisations

  • rugosité des surfaces
  • hauteur et largeur de marches
  • contraintes
  • ...
Cellule photovoltaïque organique sur le plateau porte-échantillon du profilomètre

Microscopie à force atomique

La microscopie à force atomique (AFM pour « Atomic Force Microscopy ») permet d'étudier la surface des matériaux. Une très fine pointe se déplace au-dessus de la surface de l'échantillon à analyser. Les interactions atomiques entre l'échantillon et la pointe attirent ou repoussent cette dernière, ce qui fait varier sa hauteur. La mesure de ces variations permet de construire une image tridimensionnelle de la surface analysée.

Il est également possible de mesurer des grandeurs électriques telles que :

  • des densité de charge, en mode EFM (pour « Electrostatic Force Microscopy »)
  • des capacitances, en mode SCM (pour « Scanning Capacitance Microscopy »)
  • des résistances, en mode SRI (pour « Spreading Resistance Imaging »)

Caractéristiques techniques

  • Marque NT-MDT, modèle Smena
  • Gamme verticale de mesures : jusqu'à 2,5 µm
  • Résolution verticale : 1 Å
  • Gamme horizontale de mesures : jusqu'à 50 µm de côté
  • Résolution horizontale : 2-3 nm
Microscope à force atomique

Ellipsométrie

L'ellipsomètre utilisé est un ellipsomètre spectrocopique à modulation de phase qui permet de faire des mesures en fonction de la longueur d'onde. Un faisceau lumineux polarisé est dirigé sur l'échantillon à analyser. La variation de la polarisation après réflexion sur l'échantillon est mesurée en fonction de la longueur d'onde avec une certaine fréquence de modulation. Il est ainsi possible de déterminer les parties réelle et imaginaire de la fonction diélectrique de l'échantillon et d'en déduire des propriétés optiques et structurelles.

Caractéristiques techniques

  • Marque Horiba Jobin Yvon, modèle Uvisel
  • Source lumineuse : lampe au xénon de 75 W
  • Fréquence de modulation : 50 kHz
  • Gamme spectrale : 210-880 nm

Principales utilisations

  • mesure de l'épaisseur de couches minces
  • détermination des indices optiques (n,k)
  • étude de la composition de films minces (par exemple, présence de nanocristaux)
  • ...
Pathi Prathap, post-doctorant indien, devant l'ellipsomètre