Academic literature on the topic 'Micropointe'

La substitution des filaments chauffants par des micropointes a effet de champ comporte des avantages dans plusieurs applications d'electronique: le leti a deja prouve l'interet de ce principe pour les ecrans plats; de nombreuses personnes croient que les micropointes pourraient fournir des sources micro-ondes innovantes. De plus, les proprietes de l'emission permettent d'aller plus loin en envisageant des applications d'optique electronique que n'etaient pas possible avec les filaments chauffants. En vue d'evaluer les potentialites des micropointes fabriquees au leti pour de telles applications, une experience d'interferometrie avec des electrons lents a ete imaginee, concue, realisee et caracterisee. L'instrumentation developpee est composee d'un biprisme de mollenstedt, d'un systeme de lentilles electrostatiques et d'un systeme d'imagerie compose de plaques de deflexion, d'un diaphragme de petite taille (1 m) et d'un multiapplicateur d'electrons. Des effets ondulatoires ont ete observes confirmant les bonnes proprietes de coherence de la source. L'experience permet par ailleurs potentiellement d'avancer dans la comprehension de phenomene d'emission par les pointes fabriquees au leti, et d'envisager des ameliorations technologiques pour les applications visees. Elle doit egalement permettre d'etudier l'application a l'holographie electronique, et par la suite d'imaginer des dispositifs d'optique electronique compacts tenant compte des proprietes ondulatoires des electrons emis par les micropointes

Les feds (field emission displays) utilisent des millions de microcanons a electrons : les micropointes. L'uniformite et la stabilite de ces micropointes sont des qualites indispensables pour la fabrication optimisee des emetteurs et la performance des feds. L'objectif de cette etude est d'evaluer precisement les proprietes emissives de cathodes a micropointes fabriquees pour les ecrans plats. Il s'agit de correler les modeles developpes a partir de la simulation de micropointes avec les caracteristiques experimentales observees sur ces memes micropointes. Le travail est scinde en trois parties que nous avons comparees entre elles, afin d'obtenir la correlation globale des resultats de cette etude. Pour commencer, nous avons etudie et simule l'emission du courant de monopointes (en fonction de differents parametres geometriques) par la modelisation du parametre de champ , decrivant la finesse d'une pointe. Nous avons montre qu'un modele proche de la realite geometrique des pointes, (ne comportant qu'un seul site emetteur), permet d'evaluer l'influence des parametres geometriques et valide les resultats experimentaux obtenus pour la plupart des monopointes : voir courbes courant tension i(v). Dans un deuxieme temps, nous avons caracterise les proprietes emissives de monopointes, par des observations en microscopie a force atomique (afm), l'analyse des courbes i(v), et la mesure des spots produits par les faisceaux d'electrons ainsi que leurs angles d'ouvertures. Dans le cas de pointes particulierement emissives, nos resultats experimentaux (confrontes aux simulations) montrent que la structure nanometrique, des sites emetteurs, confere aux pointes des proprietes remarquables et que l'emission se distingue d'une emission fowler-nordheim pure. Enfin, la troisieme partie de cette these est consacree a l'evaluation des proprietes statistiques de l'emission de cathodes (avec une densite de pointes de plusieurs 10#4 ptes/mm#2) dont la structure est identique a celle des feds. Ainsi, nous avons mis au point un montage experimental appele projecteur a lentilles electrostatiques, pour comptabiliser directement le nombre d'emetteurs actifs d'une cathode en fonction du potentiel applique entre la grille d'extraction et les pointes, de l'environnement (gaz), de differents traitements ou du temps. Les resultats obtenus avec cet instrument montrent que plus de 50% des micropointes sont actives et que la deviation de l'emissivite est largement imputable aux dispersions geometriques des emetteurs. Un modele d'analyse statistique semi-empirique a ete developpe pour correler ces resultats experimentaux avec les simulations et les observations afm de la dispersion des parametres geometriques des pointes. Mots cles : emission par effet de champ, cathodes a micropointes, simulations de micropointes, optique electrostatique, instrumentation, feds (field emission displays), mesures topographiques afm

L'etude d'un laser a semiconducteur de type a pompage electronique est presentee. Le but de ce travail est la realisation d'un laser compact emettant dans le visible (bleu). Deux aspects distincts ont ete consideres. 1 le pompage electronique du laser ainsi que la realisation d'un dispositif compact. Le faisceau d'electrons permettant le pompage du laser est obtenu a partir d'une cathode comportant des micropointes. Ce composant est une source d'electrons froide, utilisant le principe de l'emission par effet de champ, realise grace aux procedes de la microelectronique conventionnelles et deja utilise dans la fabrication d'ecrans plats. Les travaux presentes relatent l'etude des caracteristiques de ces sources et de leur interet dans le cadre de ce projet. La focalisation du faisceau d'electrons est decrites dans plusieurs cas de figure, et la realisation d'un dispositif compact scelle sous vide statique fonctionnant en mode cathodoluminescent est rapportee. 2 laser semiconducteur ii-vi a grand gap permettant l'emission lumineuse dans le visible. Les heterostructures laser doivent etre specialement adaptees au pompage electronique a cause de la relativement faible profondeur de penetration des electrons pour les energies considerees. La description du fonctionnement des lasers semiconducteurs est donnees dans un premier temps. Il apparait que pour notre application, les structures laser doivent etre de type grinsch (heterostructure a gradient de composition et a separation des confinements) a puits quantiques. Dans un deuxieme temps, les resultats de caracterisation des materiaux laser, par les techniques de cathodoluminescence, de microscopie, de spectroscopie de masse des ions secondaires (sims) et de pompage electronique sont donnes. L'evolution des seuils en fonction de la temperature et les problemes de duree de vie en fonctionnement des lasers semiconducteurs sont plus particulierement traites. Ces resultats sont compares a ceux des diodes laser ii-vi actuelles

Ce mémoire présente les premiers résultats d'une étude visant la réalisation d'un laser UV continu, compact, de faible puissance (1̃0mW) dans la gamme de longueur d'onde 250-350nm. Dans ce dispositif, la structure laser à émission latérale est à base de nanostructures (puits ou boîtes quantiques) de semiconducteurs nitrures (Al,Ga)N. Le pompage est assuré par des électrons énergétiques (1̃0keV) émis par des cathodes à micropointes. L'étude séparée des éléments du laser a permis de déterminer les capacités et les limites actuelles des technologies utilisées. Le développement d'un canon à électrons miniature a bénéficié de l'étude d'un procédé de focalisation magnétique simple à base d'aimants permanents, et de matrices de micropointes adaptées à l'émission de forts courants (Ã. Cm-2) dans un cône d'émission réduit. L'ensemble du dispositif de pompage a permis d'atteindre une densité de puissance de 12kW. Cm-2 à 10kV sur la puce laser. Des hétérostructures laser à confinements séparés pour les porteurs et la lumière ont été réalisées en épitaxie par jets moléculaires à source plasma radiofréquence sur des substrats de SiC. L'effet laser a été obtenu à la température ambiante à 331nm à partir de boîtes quantiques GaN/AlxGa1-xN. Une étude expérimentale a permis d'attribuer l'origine des seuils encore trop élevés pour le pompage par micropointes, aux fortes pertes optiques internes des guides ternaires AlxGa1-xN/AlyGa1-yN (200cm-1). Un ensemble de procédés technologiques (gravure, clivage, polissage, miroirs diélectriques Hf02/SiO2) a été développé pour permettre la réalisation de cavités optiques à faibles pertes, adaptées au laser à boîtes quantiques<br>This report presents the first results of a study aiming at the realization of a continuous, compact, low power (1̃0mW) laser in the UV wavelength range 250-350nm. In this device, the edge emission laser cavity contains nanostructures (quantum wells or dots) of (Al,Ga)N nitride semiconductors. Pumping is ensured by energetic electrons (1̃0keV) emitted by microtip cathodes. A separate study of the laser elements is presented to determine the capabilities and the current limits of the used technologies. (. . . )

Ces dernieres annees les densites de stockage n'ont cesse d'augmenter. Cependant, les systemes actuels presentent des limites technologiques et physiques qui seront prochainement atteintes. Pour enregistrer des bits de quelques nanometres, de nouvelles solutions a base de micropointes sont etudiees. Les limites des techniques actuelles ainsi que l'etude bibliographique des techniques futures sont presentees dans cette these. L'utilisation de micropointes conductrices est etudiee sur les materiaux a changement de phase. Ces materiaux presentent une transition reversible, induite thermiquement, entre leurs etats amorphe et cristallise. Ils semblent capables de supporter un enregistrement reversible a tres haute densite. L'idee est d'induire et de detecter electriquement cette transition a l'aide de nanosondes telles que les pointes des microscopes a effet tunnel ou a force atomique. Les resultats en mode tunnel, ont montre les possibilites de modifier le substrat a l'aide du courant apportee par la pointe. Cette etude a egalement permis de souligner les difficultes a obtenir, avec l'effet tunnel, une transition amorphe/cristallin dans le materiau et a en detecter les effets. Des techniques de microscopies a force atomique et a force electrostatique ont prouve la faisabilite d'une lecture electrique, sans contact, des zones amorphes et cristallisees. Des pointes conductrices, en mode contact, permettent une ecriture thermique et une lecture resistive de domaines cristallises de diametre inferieur a 20 nm (60 gbit/cm 2). Toutes les transformations envisageables ont ete demontrees ; cependant l'amorphisation necessitera l'utilisation d'une structure amelioree. L'utilisation des micropointes conductrices avec les materiaux a changement de phase est adaptee au developpement de systemes d'enregistrement par matrice de micropointes necessaires pour garantir des debits de donnees suffisants.

Ce travail concerne l'étude des potentialités de réseaux de microémetteurs à émission effet de champ réalisés sur GaAs pour les applications de puissance en hyperfréquences dans les tubes à ondes progressives. Stimulées par les avancées de la microtechnologie, des micro-sources électroniques, basées sur une émission par effet de champ, ont émergé donnant naissance à la microélectronique du vide. Si la première illustration industrielle en est la réalisation d'écrans plats à micropointes, cette discipline continue à être le théâtre d'innovations importantes. Ainsi, dans le domaine de l'amplification de puissance pour systèmes embarqués de télécommunications la substitution de l'émission thermoionique par une émission froide enregistre un vif intérêt notamment en raison du gain énergétique potentiel, de la montée en fréquence et de la réduction du poids et de l'encombrement de ces composants. La réalisation technologique et la modélisation de microcathodes froides sur GaAs sont étudiées ici en vue de montrer les avantages d'une émission à partir de ce matériau. Dans une démarche théorique, une modélisation de l'émission par effet de champ appliquée aux semiconducteurs a permis d'estimer et de quantifier les différents phénomènes mis en jeu à l'interface matériau-vide. La mise en œuvre technologique de microcathodes nous a conduit à mettre en évidence le rôle de la densité d'électrons sur le mécanisme d'émission afin d'exalter le niveau de courant extrait. Les résultats obtenus fort encourageants positionnent le GaAs comme un candidat attractif pour la réalisation de microcathodes froides destinées à des fonctionnalités en micro-ondes.

Le travail présenté dans ce rapport a pour objectif d'étudier la faisabilité d&rsquo;un laser à semi-conducteurs III-nitrures pompé par cathode à micropointes émettant dans l'UV lointain (250350 nm). La structure laser, élaborée en EJM, est une hétérostructure à confinement séparé dont la zone active est constituée de puits (ou boîtes) quantiques de GaN dans une barrière d'AlxGa1-xN. Elle est pompée par un faisceau d'électrons énergétiques (~10 keV) générés par une cathode à micropointes. Le faisceau électronique converge sur la structure laser grâce à des aimants permanents qui impriment aux électrons un mouvement cyclotron. Cette étude a mis en évidence deux verrous technologiques dans la réalisation de ce laser. Premièrement, le seuil laser est très élevé (~10 MW/cm 2 en pompage optique). En effet, la qualité des alliages AlxGa1-xN constituant la barrière est insuffisante, ce qui se traduit par un faible transfert des porteurs vers les puits quantiques. Des mesures de cathodoluminescence ont été couplées à des simulations pour étudier la diffusion ambipolaire dans les hétérostructures. La longueur de diffusion varie sur trois ordres de grandeur (~nmæ m) selon la couche étudiée. Elle est la plus faible dans la barrière d'Al0. 1Ga0. 9N. L'utilisation de substrats de SiC face carbone a permis d'améliorer la qualité des échantillons. Deuxièmement, le courant émis par les micropointes (~A/cm 2 ) est insuffisant pour atteindre le seuil laser. Un dispositif de dépôt de césium sur les micropointes a été mis au point afin de réduire le travail de sortie des électrons. On a ainsi pu multiplier le courant émis par un facteur 50 pour une tension grillecathode de 70 V mais le dépôt de césium est inhomogène et instable<br>The main objective of this work is to study the feasibility of a Group III-nitride semiconductor laser pumped by a microtip cathode and emitting in the far UV (250350 nm). The laser is a separate confinement heterostructure with an active layer made up of MBE-grown GaN quantum wells (or dots) in an AlxGa1-xN barrier. A 10 keV e-beam generated by a microtip cathode is focused onto the laser structure by cyclotron motion using permanent magnets. This study showed the existence of two major technological hurdles. Firstly, the laser threshold is very high (~10 MW/cm 2 in optical pumping). This is due to the inadequate quality of the AlxGa1-xN barrier which results in low carrier collection in the quantum wells. Ambipolar diffusion was studied by combining cathodoluminescence measurements with the results of a simulation program. It was found that the diffusion length varies over three orders of magnitude (~nmæ m) depending on the layer concerned. It is shortest in the Al0. 1Ga0. 9N barrier. Use of carbon-face SiC substrates gave some improvement in the quality of our samples. Secondly, the current emitted by the microtips (~A/cm 2 ) is well below the laser threshold. A cesium deposition device was constructed to reduce the electron work function of the microtips. The current was increased by a factor of 50 for a gridcathode voltage of 70V. However, the cesium deposit proved to be both inhomogeneous and unstable

Ce projet s'inscrit dans le cadre des microtechnologies et de leurs applications. L'application visée ici est la mesure de flux de chaleur (10 mW) à des échelles réduites (<100 nm) afin d'obtenir les caractéristiques thermiques locales de solides. Le microfluwmètre réalisé est constitué d'un actionneur 3D en silicium sur lequel sont intégrés une micropointe de chrome et un système de régulation thermique. Le déplacement dans les trois directions de l'espace est commandé par voie électrostatique et contrôlé par mesure capacitive. La première partie dresse l'état de l'art de la microscopie thermique et la deuxième décrit la conception du dispositif. Les troisième et quatrième parties illustrent la microfabrication du dispositif. La cinquième partie est consacrée au système de commande et de mesure électronique du déplacement. La sixième partie présente les premières caractérisations des prototypes réalisés.