Microscopie à force atomique des surfaces douces : Caractérisation des éléments optiques holographiques

Atomic force microscopy of soft surface : Characterisation of holographic optical elements

• Auteur / Autrice : Moktar Lahrashe
• Direction : Dalibor Vukicevic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Photonique et Traitement des Images
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Strasbourg 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élasticité

Holographie

Microscopie à force atomique

Mots clés libres

Surfaces douces

Résumé

Les méthodes pour la measurement des surfaces ont progressé d’une façon significative les dernières années. Elles ont été favorisées par les besoins de lithographie avancée. Le but de cette thèse est d’appliquer les techniques récemment développées au problème spécifique de l'étude de la structure de surface des réseaux holographiques. Au début de cette thèse, nous avons fait une recherche bibliographique dans le but de trouver le meilleur dispositif pour notre travail. Le dispositif choisi est un microscope à force atomique (AFM). Ce dernier est un outil permettant une mesure localisée d’une résolution sans précédent. L'AFM fournit une image des structures de surface dans une plage de quelques nanomètres à quelques centaines de micromètres. Cette flexibilité permet de réaliser une analyse quantitative de la microrugosité des surfaces avec de grande sensitivité et précision. Plusieurs exemples de réseaux holographiques enregistrés sur les plaques sont étudiés. Nous avons procédé pour chaque type de plaque à l’analyse du profil du réseau, de sa profondeur, de sa rugosité et la mesuré de le module élastique a été effectue. En outre, le sondage AFM des structures sub-surfaciques a été réalisé pour les échantillons holographiques avec la gélatine comme étant la couche supérieure. Une méthode optique complémentaire nous a servit pour obtenir des informations sur les caractéristiques global des réseaux holographiques : Indice de réfraction, modulation d'indice de réfraction, période du réseau, épaisseur de l'émulsion et absorption et pertes de dispersion ont été mesuré.

Driven largely by the needs for advanced lithographic processes surface measurement methods have significantly advanced in the last decade. The aim of this thesis is to apply recently developed measuring techniques to the specific problem of investigating the surface structure of holographic recording gratings. At the start of thesis, search for relevant literature was given high priority, with the purpose to find the best measuring device suitable for this investigation. The device chosen was an atomic force microscope (AFM) which is a tool that enables the spatially localised measurements with unprecedented resolution. AFM provides high-resolution imaging of surface structures from few nanometres to hundreds of micrometres. This capability is useful for quantitative analysis of surface micro-roughness of technological surfaces with high sensitivity and accuracy. Various holographic gratings are studied, along with the sequence by which raw images are analysed for grating profile, profile consistency, grating depth, profile roughness and elastic modulus. In addition, AFM probing of subsurface structures has been achieved for holographic samples with gelatine - like top layers. The AFM characterisation is completed with optical characterisation of holographic gratings: i. E. The refractive index, the refractive index modulation, the groove period, the emulsion thickness and the absorption and the scattering losses are determined by this method.