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Faculté des Sciences appliquées
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Mémoire

Laser-tip interactions in the laser-assisted atom probe tomography technique: the case of III-V semiconductors

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Hanus, Romain ULiège
Promoteur(s) : Vanderheyden, Benoît ULiège
Date de soutenance : 6-sep-2018/7-sep-2018 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/5523
Détails
Titre : Laser-tip interactions in the laser-assisted atom probe tomography technique: the case of III-V semiconductors
Titre traduit : [fr] Interactions laser-pointe pour la technique tomographique sonde-atome par assistance laser: le cas des semi-conducteurs III-V
Auteur : Hanus, Romain ULiège
Date de soutenance  : 6-sep-2018/7-sep-2018
Promoteur(s) : Vanderheyden, Benoît ULiège
Membre(s) du jury : Nguyen, Ngoc Duy ULiège
Gommes, Cédric ULiège
Bodganowicz, Jansuz 
Langue : Anglais
Nombre de pages : 91
Discipline(s) : Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre > Physique
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil physicien, à finalité approfondie
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] With the scaling down of semiconductor device dimensions to achieve improved performance, alternative materials and novel device architectures are being explored. III&V materials exhibit high electron mobilities and are being used instead of silicon as the channel material in new device architectures such*as*FinFETs*and*nanowires.*Consequently*there*is*a*growing*need*for*metrology* techniques*that*can*provide*accurate*information*at*the*sub&nm*scale*about*parameters*critical*to* device*performance*such*as*composition,*doping*levels,*layer*thicknesses,*dopant*distribution,*etc.* Atom*probe*tomography*(APT)*is*a*powerful*metrology*technique*that*can*offer*3D*information*with* near&atomic*spatial*resolution*(~0.2&0.3*nm)*and*high*chemical*sensitivity*(10*ppm).*It*is*based*on* controlled*field*evaporation*of*atoms*from*a*needle*shaped*specimen*(apex*~100*nm).*Voltage*or* laser*pulses*are*used*to*trigger*the*field*evaporation*of*atoms*which*are*then*collected*on*a*position* sensitive*detector.*Using*the*(x,y)*position*and*the*sequence*of*evaporated*ions,*we*obtain*a* reconstructed*image*of*the*specimen*wherein*the*time&of&flight*is*used*to*extract*the*chemical* identity*of*individual*ions.**
In*this*project,*we*propose*to*look*experimentally*and*theoretically*at*the*interactions*of*III&V* semiconducting*tips*with*the*laser*as*used*in*laser&assisted*APT*(LA&APT),*with*a*particular*focus*on* InGaAs*and*InAlAs*illuminated*by*light*from*the*ultraviolet*to*the*near&infrared.*The*way*these*highly* absorptive*materials*(narrow*and*direct*bandgap)*interact*with*light*when*shaped*like*an*atomprobe* needle*is*yet*to*be*fully*understood.*Experimentally,*this*project*will*look*at*the*impact*of*laser* wavelength*and*power*on*the*hit&maps,*which*deliver*local*information*of*the*light*absorption*in*the* tip*apex.*We*will*also*look*at*the*shape*of*the*mass*spectra**as*these*contain*very*valuable* information*of*the*heat*transport*and*dissipation*inside*the*tip.*Finally,*also*the*impact*of*the*tip* preparation*with*focused*ion*beam*(FIB)*will*be*looked*at*as*it*has*recently*been*demonstrated*to* dramatically*change*the*optical*absorptivity*of*these*nanoscale*objects.*Theoretically,*this*project* will*make*use*of*the*Amsterdam*Discrete*Dipole*Approximation*(ADDA)*simulation*software*to* evaluate*the*light*absorption*inside*the*tips*as*a*function*of*their*shape*and*FIB*preparation*as*well* as*the*excitation*wavelength.*The*transport*of*the*generated*heat*inside*the*tip*will*be*evaluated* using*simple*to*more*complex*heat*diffusion*models*as*the*elongated*tip*geometry*as*well*as*the* nanoscale*dimensions*may*significantly*alter*the*thermal*properties.*
* Besides*the*obvious*interesting*physics*this*project*should*shed*light*on,*the*better*understanding*of* the*laser*light*absorption*and*heat*diffusion*in*InGaAs*and*InAlAs*tips*during*LA&APT*is*expected*to* significantly*improve*the*capabilities*of*this*technique*for*the*analysis*of*III&V*materials.**

[fr] Avec la constante diminution d'échelle


Fichier(s)

Document(s)

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Access TFE_HANUS_ROMAIN.pdf
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Taille: 21.05 MB
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Description: -
Taille: 21.35 MB
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Auteur

  • Hanus, Romain ULiège Université de Liège > Master ingé. civ. phys., à fin.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Nguyen, Ngoc Duy ULiège Université de Liège - ULiège > Département de physique > Physique des solides, interfaces et nanostructures
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Gommes, Cédric ULiège Université de Liège - ULiège > Department of Chemical Engineering > Department of Chemical Engineering
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Bodganowicz, Jansuz IMEC








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