Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Interférométrie pour la mesure de nano-déformations

Publié dans Ultramicroscopy

par Evelyne Prevots - publié le

Une nouvelle méthode d’interférométrie électronique a été développée au CEMES grâce au microscope I2TEM (in-situ interferometry transmission electron microscope). Cette méthode utilise un biprisme électrostatique situé avant l’échantillon. L’image de phase reconstruite à partir de l’hologramme est directement proportionnelle à la déformation de la maille cristalline.

L’holographie électronique est une technique d’interférométrie mise en œuvre dans un microscope électronique en transmission (MET) qui permet d’accéder à la phase et à l’amplitude de l’onde. Elle est utilisée pour cartographier des champs électrostatiques, magnétiques ou des déformations à l’échelle nanométrique.

Il existe différentes configurations optiques possibles pour l’holographie électronique [1]. La plus répandue, appelée mode « off-axis », consiste à utiliser un biprisme de Möllenstedt-Düker placé après l’échantillon de manière à interférer une onde objet et une onde de référence. Pour la cartographie des déformations [2], l’onde objet est issue de la diffraction par une région contrainte de l’échantillon et l’onde de référence provient de la diffraction par une région relaxée. L’hologramme est enregistré sur une caméra et une image de phase est reconstruite numériquement. Une carte de déformation est ensuite obtenue par différentiation de l’image de phase dans la direction définie par le vecteur du réseau réciproque.

Dans cet article, nous avons développé une configuration optique alternative appelée « contraste de phase différentielle » (DPC) [3] qui utilise un biprisme placé avant l’échantillon. Ce dernier permet de créer deux faisceaux incidents sur l’échantillon avec un angle légèrement différent. L’hologramme est enregistré dans un plan défocalisé où les faisceaux diffractés par des régions proches interfèrent. L’avantage de cette technique est que l’image de phase reconstruite est directement proportionnelle à la déformation. Un autre avantage est que la région de référence n’a pas besoin d’être aussi grande que la région d’intérêt. L’image jointe montre un hologramme ainsi qu’une carte de déformation obtenus sur un transistor contraint avec des sources/drains de SiGe. Le SiGe est utilisé pour compresser le canal et augmenter la mobilité des porteurs de charges [4].

 

[1] JM Cowley, Ultramicroscopy 41, 4 (1992), p. 335-348.

[2] M Hÿtch et al., Nature 453, 7198 (2008), p. 1086-1089.

[3] MR McCartney et al., Ultramicroscopy 65, 3-4 (1996), p. 179-186.

[4] SE Thompson et al., Electron Device Letters, IEEE 25, 4 (2004), p. 191-193.

 

 

Référence

T. Denneulin, F. Houdellier, M. Hÿtch, “Differential phase-contrast dark-field electron holography for strain mapping”, Ultramicroscopy, Volume 160, January 2016, Pages 98-109.

DOI : 10.1016/j.ultramic.2015.10.002

 

Contact

Dr. Thibaud Denneulin : thibaud.denneulin chez cemes.fr