Le principe du processus de dépôt local qui est induit avec un faisceau d'électrons focalisé (en bref, FEBIP) :les molécules issues d'un système d'injection de gaz se déposent à la surface de l'échantillon de manière réversible. Le faisceau d'électrons focalisé dissocie les molécules de gaz adsorbées. Les composés non volatils résultants restent en permanence sur l'échantillon.
Les microscopes électroniques utilisent des faisceaux d'électrons focalisés pour rendre visibles des objets extrêmement petits. En combinant l'instrument avec un système d'injection de gaz, des échantillons de matériaux peuvent être manipulés et des structures de surface mesurant seulement des nanomètres de diamètre peuvent être "écrites". Chercheurs suisses à l'EMPA, avec des scientifiques de l'EPFL, utilisé cette méthode pour améliorer les lasers.
Le laser à cavité verticale à émission de surface (VCSEL) est un laser à semi-conducteur qui est souvent utilisé dans la transmission de données pour les liaisons à courte distance comme le Gigabit Ethernet. Ces lasers sont très populaires dans les télécommunications car ils consomment peu d'énergie et peuvent être fabriqués simplement en volumes de plusieurs dizaines de milliers sur une même plaquette. Cependant, ces VCSELs peuvent présenter une faiblesse :en raison de la structure cylindrique dans laquelle les lasers sont construits sur la plaquette, la polarisation de la lumière émise peut parfois changer pendant le fonctionnement. La polarisation est une propriété de certaines ondes, comme les ondes lumineuses, et il décrit la direction de l'oscillation. Une polarisation stable est nécessaire afin de réduire les erreurs de transmission et d'utiliser les VCSEL dans la future photonique sur silicium.
L'équipe dirigée par le chercheur de l'Empa Ivo Utke, en collaboration avec des scientifiques du Laboratoire de Physique des Nanostructures de l'EPFL, pourrait apporter une aide en utilisant une méthode appelée FEBIP (traitement induit par faisceau d'électrons focalisés). « Nous avons écrit des structures de réseau plat sur les VCSEL avec un faisceau d'électrons, " dit Utke en décrivant leur solution, « Et les réseaux ont été efficaces pour stabiliser la polarisation. » L'étude a récemment été publiée dans la revue scientifique « Nanoscale » en tant que publication en ligne avancée.
Le résultat est une nanostructure - par exemple un réseau de polarisation sur un VCSEL (laser à émission de surface à cavité verticale). Ce sont des lasers à semi-conducteurs fréquemment utilisés dans la transmission optique de données.
Petit, un peu envahissant, direct
FEBIP est adapté au prototypage de nanocomposants, afin de résoudre des questions et problèmes spécifiques en nanoélectronique appliquée, nanophotonique et nanobiologie. Des molécules de gaz appropriées sont injectées à proximité d'un échantillon qui se trouve déjà dans la chambre à vide du microscope. Ceux-ci s'adsorbent sur l'échantillon de manière réversible. Le faisceau d'électrons focalisé, qui sert normalement à rendre les objets visibles, induit maintenant à la place des réactions chimiques des molécules de gaz adsorbées, mais seulement à l'endroit où le faisceau frappe la surface. Les fragments moléculaires non volatils résultants restent alors en permanence sur l'échantillon tandis que les fragments volatils sont éliminés par le système de vide. "Avec l'aide d'un faisceau d'électrons positionné avec précision, il est possible de retirer ou d'appliquer des structures de surface avec une précision nanométrique et dans pratiquement toutes les formes tridimensionnelles souhaitées, », explique Utke. « La FEBIP pourrait bientôt devenir une véritable plateforme de nanofabrication pour le prototypage rapide de nanostructures de manière mini-invasive, sans nécessiter le gros investissement d'une salle blanche.
