NanoTecMat
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La plateforme NanoTecMat été créée en 2007 à l’IM2NP pour participer au regroupement et au renforcement des compétences en nanotechnologies et nanomatériaux au sein de l’Institut. NanoTecMat constitue l’une des trois composantes, avec les plateformes PLANETE (CINaM, Marseille) et CRHEATEC (CRHEA, Valbonne Nice), de la Centrale de Technologie Régionale CT-PACA, labellisée « Centrale de Proximité » (MESR, CNRS 2009) et adossée au réseau technologique national RENATECH.
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NanoTecMat est également labellisée "Plateforme Technologique Aix-Marseille" (AMU-CNRS-INSERM) et s’engage dans ce cadre à notamment respecter la charte associée.
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NanoTecMat a pour principales missions le soutien technologique aux recherches sur les nanomatériaux, l’apport de savoir-faire et d’expertise, le développement de partenariats, la formation des personnels et étudiants.
Pour la réalisation de ces missions, NanoTecMat mutualise en salle blanche une chaîne d’outils technologiques, avec un objectif majeur d’ouverture aux communautés académiques et industrielles, locales, nationales et internationales.
Outre la réalisation d’étapes technologiques standard, la technicité et la spécificité de la plupart des équipements à disposition ainsi que les expertises scientifiques et techniques associées permettent le développement de projets en partenariat sur des techniques et procédés avancés. Les applications concernent en particulier la micro/nano/opto-électronique, le photovoltaïque, les capteurs.
NanoTecMat est engagée dans la mise en place d’une démarche qualité (politique qualité à télécharger ici, avec l'accompagnement de la Direction de l'Amélioration Continue.
La plateforme NanoTecMat été créée en 2007 à l’IM2NP pour participer au regroupement et au renforcement des compétences en nanotechnologies et nanomatériaux au sein de l’Institut. NanoTecMat constitue l’une des trois composantes, avec les plateformes PLANETE (CINaM, Marseille) et CRHEATEC (CRHEA, Valbonne Nice), de la Centrale de Technologie Régionale CT-PACA, labellisée « Centrale de Proximité » (MESR, CNRS 2009) et adossée au réseau technologique national RENATECH.
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NanoTecMat est également labellisée "Plateforme Technologique Aix-Marseille" (AMU-CNRS-INSERM) et s’engage dans ce cadre à notamment respecter la charte associée.
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NanoTecMat a pour principales missions le soutien technologique aux recherches sur les nanomatériaux, l’apport de savoir-faire et d’expertise, le développement de partenariats, la formation des personnels et étudiants.
Pour la réalisation de ces missions, NanoTecMat mutualise en salle blanche une chaîne d’outils technologiques, avec un objectif majeur d’ouverture aux communautés académiques et industrielles, locales, nationales et internationales.
Outre la réalisation d’étapes technologiques standard, la technicité et la spécificité de la plupart des équipements à disposition ainsi que les expertises scientifiques et techniques associées permettent le développement de projets en partenariat sur des techniques et procédés avancés. Les applications concernent en particulier la micro/nano/opto-électronique, le photovoltaïque, les capteurs.
NanoTecMat est engagée dans la mise en place d’une démarche qualité (politique qualité à télécharger ici, avec l'accompagnement de la Direction de l'Amélioration Continue.
NanoTecMat est engagée dans le soutien technologique à différentes études menées dans les thématiques autour des nanomatériaux pour des applications principalement dans les domaines micro, nano et opto-électronique, photovoltaïque, capteurs.
Elle met à disposition de la communauté académique et industrielle une chaîne de compétences et d’outils technologiques allant de l’élaboration à la caractérisation de nanomatériaux.
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Les moyens et compétences de la PF permettent la réalisation d’étapes technologiques usuelles : |
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La technicité et la spécificité de certains équipements disponibles ainsi que les expertises scientifiques et techniques associées permettent également le développement de procédés avancés : |
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1. Croissance matériaux et nanostructures ; épitaxie par jets moléculaires
La PF bénéficie d’une expertise en croissance épitaxiale de matériaux de la filière Silicium - Germanium et composés, principalement pour des applications micro, nano et opto-électronique. Le savoir –faire concerne en particulier :
- L’élaboration d’hétérostructures et de nanostructures complexes : couches minces et multicouches, couches 2D, boites et puits quantiques, nanofils.
- L’auto-organisation des nanostructures
- Le dopage des structures
- Les procédés combinant épitaxie et nanostructuration FIB : ex réalisation de réseaux organisés de nano-objets.
Pour ces réalisations la PF dispose de deux bâtis d’épitaxie par jets moléculaires (EJM/MBE), taille wafer 2’’ et 8’’ (détails dans la rubrique « Equipements »)
2. Nanostructuration FIB
La PF dispose de moyens et compétences dans le développement de procédés de nanostructuration et de fonctionnalisation des matériaux, substrats et structures par l’utilisation des faisceaux d’ions focalisés (FIB).
- Micro-nano-lithographie ionique : gravure directe (sans résine ni masque), de l’échelle micrométrique à l’échelle nanométrique.
- Implantation ionique localisée ; ions : Ga, Au, Si, Ge.
- Dépôt de matériaux localisé à l’échelle nanométrique par injection de gaz (Gas Injection System, G.I.S) sous faisceaux : métaux, diélectriques.
- Nanomanipulation : préparation lames TEM
Pour ces réalisations la PF dispose de deux stations MEB/FIB (détails dans la rubrique « Equipements »). Une des stations dispose d'une colonne FIB équipée d'un filtre de masse. Celui-ci permet, outre la source de Ga usuellement employée dans les FIB « standard », d’utiliser également des sources d’alliages, apportant une grande versatilité dans les procédés avec un choix possible de l’espèce ionique (Au, Ge, Si,…)
3. Dépôts couches minces
La PF dispose d’équipements (cf rubrique « Equipements ») et savoir-faire pour le dépôt de matériaux en couches minces.
- Dépôt de couches minces ou multicouches de métaux. Les dépôts sont réalisés par voie physique en phase vapeur (PVD, évaporation), avec une large gamme de métaux disponibles. Les applications concernent en particulier la réalisation de contacts métalliques.
- Dépôt de couches minces ou multicouches de diélectriques. Les dépôts sont réalisés par voie chimique en phase vapeur assistée plasma (PECVD, évaporation). L’équipement permet le dépôt de matériaux nitrures, oxydes ou oxynitrures de silicium. Les dépôts sont utilisés par exemple pour la réalisation de couches de passivation, de masquage, de couches sacrificielles ou encore de couches optiques (antireflet, miroirs de Bragg, …)
4. Microfabrication-photolithographie
Equipements et compétences pour la réalisation de procédés de microfabrication par photolithographie UV sont disponibles au sein de la PF (cf détails techniques dans la rubrique « Equipements »).
Définition de motifs jusqu’à une résolution d’environ 1µm à partir de :
- Lithographie UV avec masque.
- Lithographie UV laser sans masque. (Dessins de motifs ad-hoc, prototypage,…)
5. Traitements chimiques & thermiques
Les traitements thermiques ou chimiques à partir des équipements disponibles (cf rubrique ressources) sont utilisés pour différentes opérations technologiques
- Traitements chimiques pour le nettoyage des substrats ou couches (acides, bases, solvants), gravure humide, amincissement.
- Traitement thermique : recuits/recuits rapides sous vide ou sous atmosphère contrôlée ; oxydation thermique du silicium.
6. Caractérisations
La PF dispose de différents moyens et compétences en caractérisations. Ceux-ci sont utilisés à différentes étapes technologiques principalement pour de la métrologie. Des outils de caractérisations avancés permettent également d’étudier différentes propriétés physico-chimiques des structures réalisées.
- Épaisseur, rugosité, composition des couches minces
- Morphologie-topographie, dimensions des (nano) structures
- Analyse de surfaces: rugosité, physicochimie,
- Propriétés optiques des structures
La plateforme NANOTECMAT met à disposition des équipements en salle blanche pour la réalisation d'étapes technologiques standards: procédés thermiques ou chimiques, dépôts couches minces, lithographies optiques/gravures, caractérisations de routine.
La plateforme dispose également d'équipements plus spécifiques et de haute technicité (épitaxie, nanostructuration FIB/GIS, caractérisations optiques avancées, ...) pour l'élaboration et la caractérisation de nanostructures avancées.
Les domaines d'application concernent notamment l'électronique, le photovoltaïque, optoélectronique, photonique, capteurs...
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SALLE BLANCHE |
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La plupart des équipements de la plate-forme sont localisés en salle blancheSURFACE ~150m2, classe ISO6/7 avec certains postes de travail en ISO5Utilités associées : réseau air sec, réseau N2 liquide/gaz, boucle de refroidissement |
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DEPOTS COUCHES MINCES |
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MICROFABRICATION - PHOTOLITHOGRAPHIE |
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Lithograhie UV par écriture laser directeSystème : DILASE 250, Sté KLOE
Caractéristiques : Laser 375nm, taille de spot ~ 1à 50µm
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Aligneur de masqueSystème : UV-KUB 3, Sté KLOE
Caractéristiques : UV LED, longueur d’onde 365nm, 30mW/cm2
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Hotte chimique équipéeHotte chimique,
Tournette (POLOS SPIN 150, Sté SPS), Eau DI, plaque chauffante
Applications : épandage/révélation résines ; nettoyage échantillons |
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CHIMIE |
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Banc de chimie équipéHotte sous flux laminaire classe 100/ISO 5 (Sté AEROFLUX) Station d’ultra-purification eau : 18,2 MΩ, C.O.T <5 ppb, (Elix essential - Milli-Q IQ 7000, Sté Merck Millipore) Tournette pour wafer jusqu’à 200mm (POLOS 200, Sté SPS) Petits équipements : Plaque chauffante, bain ultrasons, balance de précision, binoculaire, …
Applications : Nettoyage et traitement chimique des substrats et structures à différentes étapes des procédés. Traitement par acides (dont HF), bases, solvants. |
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TRAITEMENTS THERMIQUES |
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Four de recuit rapideSystème : JETFIRST 200, Sté Jipelec
Caractéristiques : Température jusqu’à 1200°C, rampe de température jusqu’à 300°C/s
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CROISSANCE MATERIAUX |
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Cluster tool d'épitaxie par jets moléculaires 2"Système : MBE 32, Sté Riber
Caractéristiques : Sources : Si, Ge, Sb, B, C
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Cluster tool d'épitaxie par jets moléculaires 8"Système : SG800, Sté DCA instruments
Caractéristiques : Sources : Si, Ge, Sb, B, plasma H
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NANOSTRUCTURATION FIB |
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Station FIB/MEB/GIS Système : NOVA NANOLAB 600, THERMOFISHER – FEI COMPANY
Optique électronique : Source FEG
Optique ionique : Source Ga LMIS
Système Omniprobe 100.7 nanomanipulateur pour la récupération in-situ de lames TEM.
Pression chambre : 4.10-7 mbar
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Station FIB/MEB/GIS Système : LYRA LXMH, Sté TESCAN-ORSAY PHYSICS
FIB : Colonne filtrée en masse, source d’ions Ga, AuSi, AuGe, autres
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CARACTERISATION |
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Microscope à force atomique, AFMSystème : NX20, ParkSystems Caractéristiques : Modes contact, non-contact, tapping, Pinpoint ; Modes électriques : C-AFM, KPFM, EFM, SCM, SSRM ; Modes nano-mécaniques
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Banc de photoluminescence* PLCaractéristiques : Sources : 375, 473, 532 et 638nm
(*) équipement hors salle blanche |
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Analyses de surface sous UHVSystème : Multitechniques XPS/UPS/AES/LEED Caractéristiques : Spectroscopies et diffraction électroniques ; Analyseur d’électrons hémisphérique ; optique LEED
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Ellipsomètre spectroscopiqueSystème : M2000D, J.A. Wollam Gamme spectrale 193-1000nm (500 longueurs d'onde) Goniomètre automatisé (angle variable 45°-90°) Taille échantillon jusqu'à 200nmx200nm, cartographie d'analyses (platine motorisée 200nmx200nm) ; Spot d'analyse focalisable (150-300 µm axe court)
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Projets adossés aux moyens de la plateforme
période 2016-2022 :
- Contrat STRIPE dans le plan NANO 2017 (2014-17)
- PHC TASSILI (2016)
- FUI ULTINATOOL (2014-18)
- ANR ULYSSES (2015-20)
- APO PF CR-PACA COCAX (2018-19)
- ANR OCTOPUS (2018-22)
- Projet IPVF (2017-19)
Contrat GEMINI dans le plan NANO 2022 (2019-22) - Projet européen FET OPEN NARCISO (2019-2022)
- APO Région Sud PLAGGE (2020-2022)
en cours :
- ANR COMEON (2022-2026)
- ANR COMUCAT (2022-2026)
- APO Région Sud INTENSITY (2022-2024)
- IPCEI SIRIUS (2023-2026)
- Contrats CIFRE ST Microelectronics (x3>2026)
Publications de ces 5 dernières années (issues de travaux adossés, en partie ou en totalité, aux moyens de la plateforme) :
- Y. Baron et al, « Single G centers in silicon fabricated by co-implantation with carbon and proton », Appl. Phys. Lett 121 (2022) 084003
- Z. Chehadi et al, « Soft Nano-Imprint Lithography of Rare-Earth-Doped Light-Emitting Photonic Metasurface », Advanced Optical Materials 10 (2022) 2201618
- M. Aoussa et al, « High-sensitive MIS structures with silicon nanocrystals grown via solid-state dewetting of silicon-on-insulator for solar cell and photodetector applications » J Mater Sci: Mater Electron 33, (2022) 19376
- M. Khoury et al, « Light Emitting Si-Based Mie Resonators: Toward a Huygens Source of Quantum Emitters », Advanced Optical Materials 10 (2022) 2201295
- Z. Ben Jabra et al « Van der Waals Heteroepitaxy of Air-Stable Quasi-Free-Standing Silicene Layers on CVD Epitaxial Graphene/6H-SiC » ACS Nano 16 (2022) 5920
- E. Assaf et al, « Local defect-free elastic strain relaxation of Si1-xGex embedded into SiO2 », Appl. Surf. Sci. 590 (2022) 153015
- M. Modaresialam et al, « Enhanced Refractive Index Sensitivity through Combining a Sol-Gel Adsorbate with a TiO2 Nanoimprinted Metasurface for Gas Sensing », ACS Appl. Mater. Interfaces 13 (2021) 53021
- J.A. Garcia et al, « Quasi-Guided Modes in Titanium Dioxide Arrays Fabricated via Soft Nanoimprint Lithography » ACS Appl. Mater. Interfaces 13 (2021) 47860
- M. Modaresialam et al, « Nanoimprint Lithography Processing of Inorganic-Based Materials » Chem. Mater. 33 (2021) 5464
- M. Aouassa et al « Fabrication of MIS photodetector with Ge nanocrystals grown by MBE » J Mater Sci: Mater Electron 32 (2021)16800
- P. Roy et al, « Preventing Corrosion of Aluminum Metal with Nanometer-Thick Films of Al2O3 Capped with TiO2 for Ultraviolet Plasmonics » ACS Appl. Nano Mater. 4 (2021) 7199
- A. Durand et al, « Broad Diversity of Near-Infrared Single-Photon Emitters in Silicon » Phys. Rev Lett 126 (2021) 083602
- T. David et al, « New Strategies for Engineering Tensile Strained Si Layers for Novel n-Type MOSFET » ACS Appl. Mater. Interfaces 13 (2021) 1807
- M. Modaresialam et al, « Methylated Silica Surfaces Having Tapered Nipple-Dimple Nano-pillar Morphologies as Robust Broad-Angle and Broadband Anti-Reflection Coatings » Proc. SPIE 11769, Metamaterials XIII, 117690Z (2021)
- M. Salvalaglio et al, « Hyperuniform Monocrystalline Structures by Spinodal Solid-State Dewetting » Phys. Rev. Lett. 125 (2020) 126101
- M. Bochet-Modaresialam et al, «Methylated Silica Surfaces Having Tapered Nipple-Dimple Nanopillar Morphologies as Robust Broad-Angle and Broadband Antireflection Coatings » ACS Appl. Nano Mater. 3 (2020) 5231
- D. Toliopoulous et al, « Fabrication of spectrally sharp Si-based dielectric resonators: combining etaloning with Mie resonances » Optics Express 28 (2020) 37734-37742
- V. Poborchii et al, « Raman microscopy and infrared optical properties of SiGe Mie resonators formed on SiO2 via Ge condensation and solid state dewetting » Nanotechnology 31 (2020) 195602
- I. Suarez et al, « Enhanced nanoscopy of individual CsPbBr3 perovskite nanocrystals using dielectric sub-micrometric antennas » APL Mater. 8,(2020) 021109
- A. Benali et al, « Flexible photonic devices based on dielectric antennas » J. Phys. Photonics 2 (2020) 015002
- M. Bollani et al, «Templated dewetting of single-crystal sub-millimeter-long nanowires and on-chip silicon circuits» Nature Communications 10 (2019) 5632
- C. Ben Alaya et al, «Effect of texturization on a-Si: H/c-Si hetero-junctions investigated by PCD and mu W-PCD mapping of minority carrier's lifetime » Surface Topography-Metrology and Properties 7 (2019) 045003
- M. Naffouti et al, «Deterministic three-dimensional self-assembly of Si through a rimless and topology-preserving dewetting regime » Physical Review Materials 3 (2019) 103402
- S. Checcucci et al, « Multifunctional Metasurfaces Based on Direct Nanoimprint of Titania Sol-Gel Coatings » Advanced Optical Materials 7 (2019) 1801406
- KL Liu et al « Capillary-driven elastic attraction between quantum dots » Nanoscale 11 (2019) 7798
- T. Bottein et al, « Large Scale Self-Organization of 2D Hexagonal Ge and Au Nanodots on Patterned TiO2 for Optoelectronic Applications » ACS Applied Nanomaterials 2 (2019) 2026
- M. Aouassa et al, «Role of surface passivation on visible and infrared emission of Ge quantum dots formed by dewetting » Bulletin of Materials Science 42 (2019) UNSP69
- KL Liu et al, «Self-organization of SiGe planar nanowires via anisotropic elastic field » Physical Review Materials 3 (2019) 023403
- F. Atteia et al.,, "Black silicon (BS) using room-temperature reactive ion etching (RT-RIE) for interdigitated back contact (IBC) silicon solar cells," Proc. SPIE 10913, Physics, Simulation, and Photonic Engineering of Photovoltaic Devices VIII, 109130U (2019)
- A. Aissat et al, « Influence of ion species of AuSi liquid metal alloy source-focused ion beam on SiO2/Si nanopatterning » Thin Solid Films 669 (2019) 215
Brevets, période 2016-2020
-D. Duche, U.Palanchoke, L.Escoubas, J-J. Simon, S.Balaban, “ Plasmonic rectenna device and method of manufacturing “, dépôt 2017, n° 17306695.2
-T. Bottein, L. Favre, D. Grosso, « Procédé de formation d’un réseau organisé de nanoparticules ou nanofils semiconducteurs sur un substrat de silicium », dépôt 2018, n°18153070.0
-I. Berbezier, L. Favre, A. Ronda, « Hétérostructures de silicium-germanium », dépôt 2019 n° EP19150602
Ouverture-souplesse –versatilité
NanoTecmat est ouverte aux communautés académiques et industrielles, locales, nationales et internationales (charte)
Mise à disposition des moyens de la PF dans différents cadres:
- Utilisation d’équipements libre (après formation) ou encadrée
- Projets de recherche, contrats de collaboration
- Prestations de service
- Conseil
- Actions de formation
INFORMATIONS : nanotecmat@im2np.fr
PERSONNEL |
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Antoine RONDA |
Ingénieur de recherche CNRS Responsable de la PF antoine.ronda@im2np.fr tel. 0491289162 |
Drisse HANNANI |
Ingénieur d’études CNRS Responsable Pôle Microfabrication |
Mathieu KOUDIA |
Ingénieur de recherche CNRS Responsable Pôle Caractérisations |
ACCES :
