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


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Premiers résultats sur le LT-UHV-4STM (4 pointes) du CEMES-CNRS

Publié dans Eur. Phys. J. Appl. Phys.

par Evelyne Prevots - publié le

La future course de molécule-voitures se déroulera sur cette machine.

Des chercheurs du CEMES ont récemment poussé aux limites leur tout nouveau microscope à effet tunnel basse température ScientaOmicron (LT-UHV 4-STM) installé en Octobre 2014 à Pico-Lab. Cette machine unique est équipée de 4 scanners STM capables de fonctionner sur une même surface et en parallèle. Sur la surface Au(111) et à 4.3 K, les chercheurs du CEMES ont réussi à reproduire pour la première fois toutes une série d’expériences désormais classique réalisés normalement sur les plus stables des LT-UHV STM à une pointe dans le monde. Les images STM produites par les 4 scanners sur la même surface (indépendamment ou en parallèle) présente une stabilité en DZ de mieux que 2 pm par scanner STM. La distance inter apex de pointe minimale est de quelques dizaines de nanomètres et est mesurée en utilisant le SEM haute résolution équipant également cette machine. Avec cette stabilité, des expériences de manipulations atome par atome ont été menées par scanner tout en enregistrant les signaux de manipulation permettant de retrouver les modes de manipulation en poussant, en tirant ou en faisant glisser l’adsorbat sous l’apex de la pointe du STM utilisé. Des expériences de contact électrique sur un seul atome ont également été menées permettant d’enregistrer la caractéristique courant-tension (I-V) d’un seul atome d’Au exactement en contact et montrant un quantum de conductance. Aucune moyenne sur de multiples caractéristiques I-V n’a été nécessaire pour ces mesures. Des mesures de conductance de surface à 2 pointes en flottant ont été également menées sur la surface Au(111) en utilisant la technique du lock-in pour localiser en énergie ses états de la surface proche du niveau de Fermi. Les résultats de ces chercheurs montrent comment ce nouvel instrument est exactement 4 fois un microscope à effet tunnel parmi les plus précis au monde. Un tel équipement va maintenant être utilisé pour mesurer la conductance électronique d’un fil atomique en configuration planaire et également la puissance motrice d’une molécule-moteur. La future course de molécule-voitures se déroulera sur cette machine.

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Une vue de dessus de la tête LT-UHV 4-STM utilisée dans ce travail et une image STM pseudo 3D (5.12 nm x 5.12 nm) de la lettre C construite atome par atome avec 6 ad- atome d’Au sur une Au (111) reconstruite. Les manipulations d’atomes et les images STM ont été obtenues sur le scanner 3 de cette machine pour I = 50 pA, V = 500 mV avec ΔZ = 0,12 nm. La résistance de la jonction tunnel pour toutes les manipulations d’atome est de 333 KΩ.
© CEMES-CNRS

 

Référence

Imaging, single atom contact and single atom manipulations at low temperature using the new ScientaOmicron LT-UHV-4 STM

Jianshu Yang1, Delphine Sordes1,2, Marek Kolmer3, David Martrou1 and Christian Joachim1,4a

1 Nanoscience Group & MANA Satellite, CEMES/CNRS, 29 rue Marvig, BP 94347, 31055 Toulouse Cedex, France

2 CEATech Midi-Pyrénées, Campus INSA, Bât. GM 135 avenue de Rangueil, 31400 Toulouse, France

3 Centre for Nanometer-Scale Science and Advanced Materials, NANOSAM, Faculty of Physics, Astronomy and Applied Computer Science, Jagiellonian University, Lojasiewicza 11, 30-348 Krakow, Poland

4 International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science (NIMS), 1-1 Namiki, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japan

Eur. Phys. J. Appl. Phys. (2016) 73 : 10702
http://dx.doi.org/10.1051/epjap/2015150489

 

Contact

Dr Christian Joachim : christian.joachim chez cemes.fr