Nanolithographie catalytique par microscopie à force atomique : étude des paramètres physico-chimiques

par Vincent Mesquita

Thèse de doctorat en Matière condensée et nanosciences

Sous la direction de Sylvain Clair.

Le président du jury était Conrad Becker.

Le jury était composé de Lionel Patrone, Olivier Chuzel.

Les rapporteurs étaient Stéphane Campidelli, Bernard Nysten.


  • Résumé

    Les procédés lithographiques sont de nos jours très utilisés au sein de l’industrie de la microélectronique pour réaliser des matériaux fonctionnels de taille nanométrique. L’obtention de composants de taille de plus en petite (<100 nm) nécessite la mise en œuvre de nouveaux procédés de fabrication. Les travaux de recherches réalisés dans cette thèse portent sur l’étude d’un nouveau concept de lithographie par microcopie à force atomique (AFM). L'objectif principal est d'utiliser la pointe d’un AFM comme outil pour promouvoir des réactions catalysées sur une zone bien définie d’une surface greffée. De cette manière, diverses molécules ont pu être greffées sélectivement et spatialement pour conduire à des objets finis en 3 dimensions. Afin de mieux comprendre le mécanisme réactionnel, différents paramètres physico-chimiques ont été étudiés dans la première partie : vitesse de balayage de la pointe, force appliquée, distance interligne lors de la gravure du motif, largeur de lignes limites, durée de vie de la pointe catalytique et influence de la flexibilité du catalyseur présent sur la pointe. La deuxième partie consiste à la réalisation de nanostructures avec des molécules aux propriétés physico-chimiques particulières (optique, électrique, catalytique) ainsi qu’à la construction de nanostructures tridimensionnelles. Quelques résultats marquants sont l’obtention d’une largeur de ligne limite de 25 nm, d’une surface de greffage minimum de 480 µm² et d’une structure de forme pyramidale composée de trois niveaux moléculaires distincts.

  • Titre traduit

    Catalytic atomic force microscopy nanolithography : study of physico-chemical parameters


  • Résumé

    Lithography processes are widely used in the microelectronics industry for the realization of functional materials of nanometric size. To obtain components increasingly small (<100 nm) the development of new manufacturing processes is requires. The research presented in this thesis concerns the study of a new concept of lithography by Atomic Force Microscopy (AFM). The main objective is to use the tip of an AFM as a tool to promote catalysed reactions on a well defined zone of a grafted surface. In this way, diverse molecules could be grafted selectively and spatially to form three dimensioned objects. To better understand the reaction mechanism, different physico-chemical parameters were studied in the first part: the scanning speed of the tip, the strength applied, the interline spacing during the engraving pattern, the width lines limits, the life time of the catalytic tip and the influence of the catalyst flexibility coated to the tip. The second part consists in the realization of nanostructures with molecules that have particular physico-chemical properties (optical, electric, catalytic) and the construction of three-dimensional nanostructures. Some pertinent results are the achievement of line width of 25 nm, a minimum grafted surface of 480 µm² and the formation of a structure of pyramidal shape constituted of three different molecular levels.


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  • Sous le titre : Nanolithographie catalytique par microscopie à force atomique : étude des paramètres physico-chimiques
  • Détails : 1 vol.(169p.)
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