Publications

2007

• Imagerie et spectroscopies en champ proche optique : de la nano-sonde à la caractérisation de matériaux
  
  • Chaigneau Marc
  , 2007. Les propriétés singulières des ondes évanescentes ont permis le développement de la microscopie en champ proche optique, mais également l'émergence de capteurs moléculaires basée sur l'excitation de plasmons de surface. Ce travail de thèse est consacré au développement de nano-sondes à base de fibres optiques destinées à ces deux applications. Après un état de l'art des différents procédés de la littérature, ce travail aborde une nouvelle approche pour créer des nano-sondes optiques. La gravure chimique, pour créer une pointe à l'extrémité d'une fibre conique, est premièrement optimisée. Les étapes suivantes sont réalisées dans un dispositif plasma original, basé sur une décharge en régime de cathode creuse cylindrique. Pour finaliser la fabrication des sondes, les pointes métallisées sont ouvertes in situ avec une micro-étincelle obtenue via une décharge couronne en configuration pointe-plan. Notre microscope est ensuite détaillé et une étude paramétrique est menée afin d'optimiser la formation des images, les capacités de résolution du sont discutées. A titre d'exemple, le microscope est ensuite appliqué à la science des nano-matériaux, et quelles pistes d'investigation de nano-structures sont explorées, ainsi que le potentiel de spectroscopie Raman en champ proche. La spectroscopie résonante des plasmons de surface est aussi abordée. Les sondes spécialement modifiées sont ici destinées à la détection moléculaire en milieu aqueux. Les capteurs ainsi élaborés sont testés dans des microvolumes de solution, et leur capacité d'exaltation du signal Raman est présentée.
• Imagerie polarimétrique : développements instrumentaux et applications biomédicales.
  
  • Anastasiadou Makrina
  , 2007. Ce travail a été consacré au développement d'instrumentation optique pour des applications biomédicales. La technique que nous utilisons est la polarimétrie. Nous avons développé deux instruments : un polarimètre de Mueller en réflexion et un appareil médical dédié à l'examen du col utérin (colposcope) pour l'imagerie en degré de polarisation en temps réel. Les applications ont été de deux types : la visualisation des brûlures radiologiques à un niveau infraclinique et l'amélioration du diagnostic du cancer du col utérin.
• Comparative study of atomic force mode and tunneling mode tip-enhanced Raman spectroscopy
  
  • Picardi Gennaro
  • Nguyen Quang
  • Schreiber Joachim
  • Ossikovski Razvigor
  European Physical Journal: Applied Physics, EDP Sciences, 2007, 40, pp.197-201. In Tip-Enhanced Raman Spectroscopy (TERS) a metal (or metallized) sharp tip is used to enhance the electromagnetic field by a localized surface-plasmon excitation. Two different modes - atomic force mode (AFM) and scanning tunneling mode (STM) - together with their respective types of probe tips are used in TERS experiments. We have compared the efficiency in enhancing the Raman signal on a thin dye layer for metal-coated AFM tips as well as for electrochemically etched metal STM tips. A much higher enhancement factor and better reproducibility were found when using STM tips. The very different performance is mainly attributed to the more efficient plasmonic excitation when using bulk-metal tips and possibly to the morphological differences in the tip and apex shapes existing between the two tip types. (10.1051/epjap:2007144)
  DOI : 10.1051/epjap:2007144
• Polarization Properties of Oblique Incidence Scanning Tunneling Microscopy-Tip-Enhanced Raman Spectroscopy
  
  • Picardi Gennaro
  • Nguyen Quang
  • Ossikovski Razvigor
  • Schreiber Joachim
  Applied Spectroscopy, Society for Applied Spectroscopy, 2007, 61 (12), pp.1301. We used scanning tunneling microscopy-tip-enhanced Raman spectroscopy (STM-TERS) to study the polarization properties of near-field scattering on a crystalline material as well as on a dye adsorbate. The measurements on a (111)-oriented c-Si sample were found to be well described by a recently proposed model for TERS and allowed for a characterization of the polarization properties of the tips used. The tip enhancement was stronger for excitation radiation having a field component along the tip axis for both types of samples. A non-negligible enhancement was also found for the field component perpendicular to the tip axis.
• Influence of the sp2/sp3 nature of the nanostructured carbon on the insertion of nitrogen atoms : from the PLC and DLC to the carbon nanotubes
  
  • Bouchet-Fabre B.
  • Minéa T.
  • Ewels Christopher
  • Ballutaud D.
  • Zellama K.
  • Reynaud C.
  • Godet C.
  , 2007.
• Speckle pattern characterization by circular statistics
  
  • Péron M.
  • Deléchelle Eric
  • Guyot S.
  , 2007, pp.662904. It is well known that the interaction between coherent monochromatic radiation and a scattering medium induce a speckle phenomenon. The direct exposure of a photographic film, without a lens to the transmitted radiation, gives speckle pattern. The main problem lies in the determination of parameters which can efficiently characterize this pattern and can be correlated with the optical properties of the medium. In this paper, we present a circular statistics approach to differentiate media. (10.1117/12.728858)
  DOI : 10.1117/12.728858
• Vers une ingénierie de bandes des cellules solaires à hétérojonctions a-Si:H / c-Si. Rôle prépondérant de l'hydrogène.
  
  • Damon-Lacoste J.
  , 2007. Cette thèse a initié en France la thématique des cellules solaires à hétérojonctions a-Si:H/c-Si. Cette technologie consiste à déposer des couches de silicium amorphe sur des substrats de silicium cristallin ce qui présente l'avantage (par rapport aux homojonctions) de fabriquer des cellules solaires à haut rendement entièrement à basse température (< 200 °C). Elle permet aussi de réaliser plus aisément des cellules sur substrats c-Si très minces (< 150 μm). Les substrats utilisés sont ici essentiellement des c-Si de type p. Les couches a-Si:H, pm-Si:H ou μc-Si sont déposées par RF-PECVD. Une attention particulière est portée au dépôt d'ITO, aux étapes de nettoyage et à la reproductibilité. Les cellules solaires ont été développées dans un souci constant d'industrialisation : grande surface (25 cm2) et métallisations bas coût sérigraphiées. Malgré cela, les rendements ont progressé de 9 % à 17 % avec les meilleurs Vco compris entre 660 mV et 677 mV (à l'époque un record). Une excellente passivation a été obtenue avec une vitesse de recombinaison de 16 cm/s moyennée sur 25 cm2. Un travail plus théorique associant mesures ellipsométriques in situ, mesures HR-TEM et mesures de capacité, SIMS et simulations a permis d'obtenir plusieurs résultats originaux et de montrer que la physique des cellules à hétérojonctions a-Si:H/c-Si était encore mal comprise. Des paradoxes ont été découverts et élucidés concernant le rôle du « bombardement ionique », de la croissance épitaxiale et des discontinuités de bande. Une conclusion essentielle est que les discontinuités de bande du système a-Si:H/c-Si ne sont pas constantes et que leur valeur dépend (notamment) du contenu en hydrogène. Cela ouvre la voie à une ingénierie des discontinuités de bande des cellules solaires à hétérojonctions.
• Dépôt de couches minces de silicium à grande vitesse par plasma MDECR.
  
  • Dao Thien Hai
  , 2007. Dans cette thèse, les caractéristiques des plasmas MDECR ont été étudiées en utilisant des mesures d'émission optique (OES), de spectroscopie de masse (QMS) et de sonde Langmuir plane. Ces techniques combinées avec des observations sur la pression avec et sans plasma nous ont permis de construire une image assez claire sur les propriétés chimiques et physiques des plasmas MDECR, notamment des plasmas de silane. A cause des conditions de fonctionnement à faible pression (~ mTorr), grande puissance (~kW) et à cause du confinement électronique dû à l'effet ECR, la distribution électronique dans le plasma est divisé en deux familles : une famille d'électrons rapides et une autre d'électrons froids. Les mesures OES des plasmas d'argon et de silane ont montré le confinement des électrons rapides dans les zones ECR autour de chaque antenne, toute la chimie du plasma (la dissociation, l'excitation et l'ionisation) se produit essentiellement dans ces zones. Les mesures par sonde Langmuir plane ont montré que la température des électrons froids est dans la gamme 1-2 eV qui est en bon accord avec les résultats de l'équipe de S. Béchu. Ces mesures (OES, QMS, sonde Langmuir) et les mesures de la pression ont montré la présence très importante d'hydrogène atomique et ionique dans un plasma de silane. Les mesures de spectroscopie de masse ont montré que dans un plasma de silane, la présence des radicaux et d'ions à base de Si, SiH et SiH2 est aussi importante que celle des radicaux SiH3. La contribution de ces radicaux et ions avec un grand coefficient de collage à la croissance du film a également été observée par des études de dépôt à travers un masque contenant des petits orifices. Toutes les mesures ont montré que pour un plasma de silane, un rapport «puissance totale/débit du gaz» faible est favorable à la formation de radicaux SiH3, tandis qu'un rapport «puissance/débit du gaz» grand rend le rapport [SiH*]/[Hα] petit. Cela suggère que les conditions de fortes puissances, faibles débits de silane favorisent le dépôt du matériau microcristallin tandis que les conditions de faibles puissances, forts débits de gaz devraient favoriser la formation d'un matériau amorphe.
• The deposition of multilayer and gradient index thin films by Matrix Distributed Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition MDECR-PECVD.
  
  • Haj Ibrahim Bicher
  , 2007. This work is devoted to the study of the deposition of optical thin films and to the control of this process. Initially, the task was to develop a robust ellipsometric control technique for gradient refractive index layers. During the course of the work, it has evolved towards the broader area of ECR PECVD research and multilayer optical filter ellipsometry control. Despite the fact that HDP-PECVD is used routinely in microelectronic fabrication, many questions about this technique are still unanswered. We have investigated aspects of this technique with the aim of gaining new insights on the physical processes involved. In the thesis, the following parts of the work will be discussed, in order to present a coherent view of the subject: 1. Optical thin films, plasmas and plasma deposition technology. 2. ECR-PECVD features and development. 3. The MDECR deposition system Venus and the characterization of deposition plasmas. 4. Deposition of optical filters based on silicon oxynitride alloys, and several characterization techniques such as spectroscopic ellipsometry. 5. Kinetic ellipsometry and ellipsometric control of optical thin films. 6. Conclusion and recommendations for future work. These points represent the structure of this document. They will be detailed in the next sections and expanded upon in the following chapters.
• Simple model for the polarization effects in tip-enhanced Raman spectroscopy
  
  • Ossikovski Razvigor
  • Nguyen Quang
  • Picardi Gennaro
  Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015), American Physical Society, 2007, 75, pp.045412. The paper addresses the polarization properties of tip enhanced Raman spectroscopy TERS through an experimental study on 001 - and 111 -oriented crystalline Si samples and quantitatively describes them by using a simple phenomenological model. The model, conceptually similar to that used in surface-enhanced Raman scattering SERS , is based on the introduction of a phenomenological tip-amplification tensor accounting for the interaction of the tip with the electromagnetic field. It was found to be in a good agreement not only with our experimental data but also with the measurements and numerical simulations of other groups. (10.1103/PhysRevB.75.045412)
  DOI : 10.1103/PhysRevB.75.045412
• Metrology of Replicated Diffractive Optics with Mueller Polarimetry in Conical Diffraction
  
  • Novikova Tatiana
  • de Martino Antonello
  • Bulkin Pavel
  • Nguyen Q.
  • Drevillon Bernard
  • Popov V.
  • Chumakov A.
  , 2007, pp.65184E.
• CERAMIQUES A BASE DE TITANATE DE BARYUM DOPE AU LANTHANE, PROCEDE DE PREPARATION ET UTILISATIONS
  
  • Guillemet-Fritsch S.
  • Durand B.
  • Boulos M.
  • Nguyen Q.
  • Lebey Thierry
  , 2007.
• Hybrid solar cells based on thin-film silicon and P3HT
  
  • Alet Pierre-Jean
  • Palacin Serge
  • Roca I Cabarrocas Pere
  • Kalache Billel
  • Firon Muriel
  • de Bettignies Rémi
  European Physical Journal: Applied Physics, EDP Sciences, 2007, 36, pp.231. Hybrid concepts based on a nanoscale combination of organic and inorganic semiconductors are a promising way to enhance the cost efficiency of solar cells through a better use of the solar spectrum, a higher aspect ratio of the interface, and the good processability of polymers. A new type of solar cells has been investigated. It is based on a heterojunction between regio-regular poly(3-hexylthiophene) as an organic electron donor and silicon as an inorganic electron acceptor. In a first step towards nanostructured devices, cells made of flat thin films of these materials have been studied as a model case of the heterojunction. The materials were characterized through ellipsometry and absorption spectroscopy. The devices were studied by means of their spectral response and their I-V characteristics. By combining these results, the contribution of each layer and the mechanisms of photocurrent generation are explained. The best cells to-date show a power conversion efficiency of 1.6% under AM 1.5 illumination, with a Voc of 0.704 V and a Jsc of 4.22 mA/cm2. (10.1051/epjap:2006145)
  DOI : 10.1051/epjap:2006145
• Optimization of electroluminescent diodes based on pm-SiC:H deposited at low temperature
  
  • Stenger I.
  • Nguyen-Tran Th.
  • Abramov A.
  • Barthou Carlos
  • Roca I Cabarrocas Pere
  , 2007.
• Metrology of Replicated Diffractive Optics with Mueller Polarimetry in Conical Diffraction
  
  • Novikova Tatiana
  • de Martino Antonello
  • Bulkin Pavel
  • Nguyen Q.
  • Drevillon Bernard
  • Popov V.
  • Chumakov A.
  Optics Express, Optical Society of America - OSA Publishing, 2007, 15 (5), pp.2033.
• Carbon Nanotubes and Semiconductor Nanowires for Active Matrix Backplanes
  
  • Pribat Didier
  • Cojocaru Costel Sorin
  • Gowtham Manoraham
  • Eude Laurent
  • Bondavalli Paolo
  • Legagneux Pierre
  Journal of the Society for Information Display, Society for Information Display(AIP), 2007, 15, pp.595-600. Carbon nanotubes (CNTs) and semiconductor nanowires (NWs) are a new class of materials currently being studied within the context of molecular electronics. Because of their excellent characteristics, CNT- and NW-based transistors could become the workhorse of the post CMOS era. Since CNTs as well as Si or Ge NWs can be grown at low temperature and on non crystalline and non refractory substrates, they could certainly be used in the near future for TFT and active matrix backplane fabrication. However, the development of these materials is hampered by the general problems posed by their manipulation, their placement and their inplane organisation. In this paper, we first review the possible use of CNT random networks (that do not need to be organised) for the fabrication of thin film transistors (TFTs). We then present a new way of organising semiconductor NWs in a TFT, based on the use of lateral porous anodic alumina templates. (10.1889/1.2770861)
  DOI : 10.1889/1.2770861
• On the use of the thermal step method as a tool for study of space charge in semiconductor gallium nitride: GaN
  
  • Bergaoui M.S.
  • Matoussi A.
  • Chaabane N.
  • Guermazi S.
  • Toureille A.
  • El Jani B.
  Physica Status Solidi C: Current Topics in Solid State Physics, Wiley, 2007, 4 (1), pp.212-215. Thermal step method (TSM) is a non destructive technique which measures the distribution of electric field and the space charge density across a solid insulators. In this paper, we report the experimental results obtained by the Thermal step method (TSM) and The capacitive voltage (C-V) characterisations of the gallium nitride films grown by the Metal Organic Vapour Phase Epitaxy on silicon substrate. The C-V curves shows a MOS structure behaviours, this was attributed to the existence of an SiO2 insulator between silicon and GaN. Experimental results were in good accordance with TSM measurements. These where performed under different applied bias voltage, remnant saturation current indicate a sign inversion above -75 mV (10.1002/pssc.200673533)
  DOI : 10.1002/pssc.200673533
• Deposition of Ge-doped silica thin films for an integrated optic application using a matrix distributed electron cyclotron resonance PECVD reactor
  
  • Bulkin Pavel
  • Botha Roelene
  • Swart P. L.
  Optical Materials, Elsevier, 2007, pp.244-247.
• Correlation of side-lobe suppression between rugate filters and multilayer mirrors
  
  • Haj Ibrahim Bicher
  • Botha Roelene
  • Bouree J.E.
  • Bulkin Pavel
  • Drévillon Bernard
  Applied optics, Optical Society of America, 2007, pp.7776-7779.
• Deposition of dielectrics using a matrix distributed electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition system
  
  • Botha Roelene
  • Haj Ibrahim Bicher
  • Bulkin Pavel
  • Drévillon Bernard
  Thin Solid Films, Elsevier, 2007, pp.7594-7597.
• Optics of nanogratings
  
  • Foldyna Martin
  • Postava Kamil
  • Ossikovski Razvigor
  • de Martino Antonello
  • Garcia-Caurel Enric
  • Drevillon Bernard
  • Pitora J.
  Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, SPIE, The International Society for Optical Engineering, 2007, 6609, pp.660903.