Nous développons de nouvelles méthodes pour analyser les contraintes et déformations dans des hétérostructures épitaxiées dans lesquelles les zones actives sont nanométriques : puits quantiques, boîtes quantiques, îlots, nanofils… Elles sont basées sur :

• l'analyse par micro-spectroscopie Raman qui permet d’établir des cartographies de champ de déformation et dans certains cas, d'étudier des nano-objets uniques
• l'analyse par microscopie électronique en transmission que nous développons dans 3 directions

- adaptation à la TEM de la méthode de la courbure
- exploitation de diagrammes de diffraction électronique en faisceau convergent (CBED) : développement du logiciel TDDT
- imagerie haute résolution (HREM) pour mesurer les déformations

• des modélisations numériques par éléments finis (FEM), systématiquement couplées à la MET pour rendre compte des effets dits de relaxation de surface ou de lame mince en MET (à cause de l’amincissement, l’état de contrainte est modifié par rapport à la contrainte d’épitaxie initiale).

Ces approches sont principalement appliquées à des nanostructures épitaxiées de semiconducteurs III-V (GaN, GaAs, GaInAs, InP…) et Si/SiGe constituant des zones actives pour les composants opto et micro-électroniques. Les désaccords paramétriques sont de l’ordre de quelques pourcents, ce qui correspond à des niveaux de contrainte de l’ordre du GPa. Nous étudions également des oxydes et des métaux élaborés pour les dispositifs magnétiques.

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Collaborations et réseaux

• GDR CNRS 1380 MECANO (Mécanique des Nano-Objets)
• Réseau européen EESTEM
• Groupe Photonique du LAAS-CNRS (Toulouse)
• Laboratoire FOTON-INSA (Rennes)
• Groupe LASPE-IPEQ, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
• Laboratoire INAC-CEA-CNRS (Grenoble)
• Groupe NanoMir, IES (Montpellier)....

Thèses

• F. Houdellier, Thèse de Doctorat de l'Université Paul Sabatier de Toulouse (2006)
• M. Cabié, Thèse de Doctorat de l'Université Paul Sabatier de Toulouse (2005)

Références

• Chapitre de livre "Strain analysis in transmission electron microscopy: how far can we go?" A.Ponchet, C. Gatel, M.J. Casanove and C. Roucau in “Mechanical Stress on the nanoscale” Wiley-VCH Berlin (M. Hanbuecken, P. Müller, R. Wehrspohn, éditeurs), novembre 2011
• Double strain state in a single GaN/AlN nanowire: Probing the core-shell effect by ultravioletresonant Raman scattering, V. Laneuville, F. Demangeot, R. Pechou, P. Salles, A. Ponchet, G. Jacopin, L. Rigutti, A. de Luna Bugallo, M. Tchernycheva, F.H. Julien, K. March, L.F. Zagonel, R. Songmuang, Phys. Rev. B 83, 115417 (2011)
• Analysis by high resolution electron microscopy of elastic strain in thick InAs layers embedded in Ga_0.47In_0.53As buffers on InP(001) substrate, C. Gatel, H. Tang, C. Crestou, A. Ponchet, N. Bertru, F. Dore, and H. Folliot, Acta Materiala 58, 3238 (2010)
• Visualising alloy fluctuations by spherical-aberration-corrected HRTEM, M.J. Casanove, N. Combe, F. Houdellier, M.J. Hytch, EPL 91, 36001 (2010)
• Homogeneous and inhomogeneous linewidth broadening of single polar GaN/AlN quantum dots. F. Demangeot, D. Simeonov, A. Dussaigne, R. Butte, N. Grandjean. Physica Status Solidi C 6 S598 (2009)
• New approach for the dynamical simulation of CBED patterns in heavily strained specimens, Houdellier F, Altibelli A, Roucau C and Casanove MJ, Ultramicroscopy 108, 426-432 (2008)
• Effect of sample bending on diffracted intensities observed in CBED patterns of plan view strained samples, F. Houdellier, D. Jacob, MJ. Casanove and C. Roucau, Ultramicroscopy 108, 295-301 (2008)
• Strain relaxation of thick AlN layers for Stranski-Krastanov quantum dots formation in vapour phase epitaxy, D. Simeonov, E. Feltin, F. Demangeot, C. Pinquier, R. Butté, J.-F. Carlin, J. Frandon, N. Grandjean, J. Crystal Growth 299, 254 (2007)
• Convergent beam electron diffraction for strain determination at the nanoscale, Houdellier F, Roucau C and Casanove MJ, Microelectronic Engineering 84, 464-467 (2007)
• Quantitative analysis of HOLZ line splitting in CBED patterns of epitaxially strained layers, Houdellier F, Roucau C, Clement L, Rouvière JL and Casanove MJ, Ultramicroscopy 106, 951-959 (2006)
• Raman scattering study of wurtzite and rocksalt InN under high pressure, Pinquier C, Demangeot F, Frandon J, Chervin JC, Polian A, Couzinet B, Munsch P, Briot O, Ruffenach S, Gil B, Maleyre B, Phys. Rev. B 73, 115211 (2006)
• Electronic conductivity and structural distortion at the interface between insulators SrTiO₃ and LaAlO₃, J.-L. Maurice, C. Carretero, M.-J. Casanove, K. Bouzehouane, S. Guyard, É. Larquet, and J.-P. Contour, Phys. Stat. Sol. a 203, 2209-2214 (2006)
• Geometrical criteria required for the determination of the epitaxial stress from the transmission electron microscopy curvature method, M. Cabié, A. Ponchet, A. Rocher, L. Durand, and A. Altibelli, Appl. Phys. Lett. 86, 191901 (2005)
• Transmission Electron Microscopy and Raman measurements of the misfit stress in a Si tensile strained layer, M. Cabié, A. Ponchet, A. Rocher, V. Paillard and L. Vincent, Appl. Phys. Lett. 84, 870-872 (2004)
• TEM measurement of the misfit stress by a curvature method in semiconducting epitaxial system, A. Ponchet, M. Cabié and A. Rocher, Eur. Phys. J. Appl. Phys. 26, 87-94 (2004)
• Phonon deformation potentials in hexagonal GaN, F. Demangeot, J. Frandon, P. Baules, F. Natali, F. Semond et J. Massies, Phys. Rev. B 69, 155215 (2004)
• Raman scattering in hexagonal InN under high pressure, Pinquier C, Demangeot F, Frandon J, Pomeroy JW, Kuball M, Hubel H, van Uden NWA, Dunstan DJ, Briot O, Maleyre B, Ruffenach S, Gil B, Phys. Rev. B 70, 113202 (2004)