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Thermal characterization of nanostructures using scanning thermal microscopy : Caractrisation thermique des nanostructures avec une microscopie thermique balayage SThM

by Indrayush De

La caractrisation thermique est cruciale pour la conception et le dveloppement d'applications critiques dans divers domaines. Elle trouve son utilisation dans la dtection de dfauts et de points chauds dans la fabrication de semi-conducteurs, l'imagerie sous-sol ainsi que la recherche de transport thermique et de charge des longueurs infrieures 100 nm. La capacit de comprendre et de contrler les proprits thermiques des nanostructures un niveau de sous-micron est essentielle pour obtenir les performances souhaites. Pour atteindre cet objectif, la microscopie thermique balayage (SThM) est trs bien adapte pour cartographier la conductivit thermique la surface des matriaux et des appareils l'chelle nanomtrique.SThM est une technique d'imagerie "champ proche". C'est une mthode de contact, la sondetant en contact avec la surface une force contrle. STHM utilise une structure cantilever identique celle des sondes utilises dans un Microscope Force Atomique (AFM). La principale diffrence est le fait qu'un capteur thermique est intgr la pointe de la sonde. En outre, ce capteur peut galement tre utilis comme chauffage dans le cas d'lments thermorsistants tels que Pt ou Pd. Par consquent, le SThM est le rsultat d'un AFM quip d'une sonde thermique. Cet instrument fournit une rsolution sous-micromtre dans la rsolution spatiale, c'est--dire plus que la rsolution des techniques optiques dans la gamme de longueurs d'onde visible. La rsolution classique qui est ralise de nos jours est de l'ordre de moins de 100nanomtres alors que celle obtenue avec la premire sonde Wollaston tait environ 10 fois plus leve.Par consquent, mesurer la temprature et les proprits thermiques de la matire la microscales ont deux objectifs difficiles qui ont monopolis l'nergie et le temps de nombreux chercheurs partout dans le monde depuis plusieurs dcennies. Ces deux objectifs ne sont pas similaires. Tout d'abord, la mesure d'une temprature dans un domaine dont la dimension caractristique est infrieure au micromtre semble moins difficile que mesurer la conductivit thermique d'un matriau cette chelle. [...] The objective of this thesis is to master quantitative aspects when using nearfield thermal microscopy by using the scanning thermal microscopy technique (SThM). We start by taking an in-depth look into the work performed previously by other scientist and research organizations. From there, we understand the progress the SThM probes have made through the decades, understand the probe sensitivity to the range of conductivity of the materials under investigation, verify the resistances encountered when the probe comes in contact with the sampl and the applications of SThM.Then we look into the equipment necessary for performing tests to characterize material thermal properties. The SThM we use is based on atomic force microscope (AFM) with a thermal probe attached at the end. The AFM is described in this work along with the probes we have utilized.For the purpose of ourAdvisors/Committee Members: Battaglia, Jean-Luc (thesis director).