Projet ANR-10-JCJC-0405 – TIPSTEM : Application de la technique STEM HAADF sur des échantillons de géométrie connue pour la détermination de la composition chimique des colonnes atomiques, la détection d'atomes uniques et la tomographie atomique
Programme : JCJC : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Constituants fondamentaux de la matière, physique de la matière condensée (JCJC SIMI 4) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Williams Lefebvre (UNIVERSITE DE ROUEN [HAUTE-NORMANDIE])
Partenaires : Groupe de Physique des Matériaux
Montant : 185000.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : Si la caractérisation ultime des matériaux peut être décrite comme la détermination parfaite de la structure et de la composition e la matière résolue à l’échelle atomique, force est de constater que les récents développements en microscopie électronique ont permis une percée considérable dans ce sens. La barrière de 1 Å, jusqu’ici considérée infranchissable à largement été dépassé et il n’est pas rare désormais de voir figurer des échelles exprimées en picomètre sur les micrographies. De plus, quelques travaux ont déjà donné un aperçu de ce que sera probablement la microscopie électronique de résolution ultime par la mise en évidence de :
-	la détection d’un unique atome ;
-	la spectroscopie de perte d’énergie résolue sur une colonne atomique ;
-	considérables avancées dans le domaine de l’holographie ;
-	méthodes devant permettre la tomographie électronique à l’échelle atomique.
En conséquence du développement de la tomographie électronique, les techniques de (S)TEM (microscopie électronique en transmission (en mode balayage)) et la sonde atomique tomographique (APT) ne sont plus considérées comme des techniques avec des capacités distinctes, dans la mesure où elles rivalisent maintenant sur le même champ d’investigation. Le projet TIPSTEM propose une approche originale consistant dans la combinaison des deux techniques pour l'accomplissement d'une technique de Tomographie Electronique de Résolution ultime (URET).
La conception de nouveaux matériaux (e.g. les nano-fils semi-conducteurs, les composantx miniaturisés et intégrés pour la photonique) génère un besoin en terme de techniques de caractérisation ultime permettant de dénombrer des atomes et déterminer leurs positions précises et respectives dans en 3 dimensions. De telles techniques n'existent pas aujourd'hui et le but principal de TIPSTEM est de concevoir une nouvelle technique de résolution ultime grâce à une approche originale combinant l'utilisation en série d'outils de caractérisation de pointe (FIB/SEM, APT, Cs-probe corrected STEM) et le choix d’échantillons de géométrie originale. 
La réalisation de ce projet implique la réalisation d’échantillons sous forme de pointe par abrasion ionique et le transfert des échantillons sur des porte-objets « versatiles » permettant l’analyse successive en STEM et sonde atomique tomographique. Une part considérable de ce projet portera sur le développement de méthodes d’investigation fiables et routinières pouvant conduire à des transferts de technologie ou à des dépôts de brevets. Une part très importante du projet sera par ailleurs consacrée au développement de méthodes de simulation et de traitement d’image, ce qui sera entrepris en interagissant des groupes leaders dans le domaine de la caractérisation par STEM, tels que le Laboratoire de Physique des Solides (Université Paris Sud) et le groupe EMA de l’université de Anvers.
Les objectifs scientifiques et techniques du projet TIPSTEM :
L’objectif de ce projet est de conduire à une avancée significative dans l'accomplissement d'une technique de Tomographie Electronique de Résolution ultime au moyen de la technique HAADF-STEM. Les objectifs principaux du projet de TIPSTEM se déclinent comme suit :
-	mise au point de méthodologies pour une maîtrise parfaite des corrélées combinant sonde atomique tomographique et le STEM, impliquant la réalisation d’un nouveau porte-objet pour la sonde atomique tomographique ;
-	mise au point d’une méthodologie rendant possible la détection et le positionnement précis d'un atome unique dans un cristal;
-	mise au point d'une méthodologie conduisant à la Tomographie Electronique de Résolution ultime