Modélisation numérique de l’éjection par effet de champ assistée par impulsions laser ultra-brèves : pousser la sonde atomique tomographique au-delà de ses extrêmes limites – Ultra-Sonde

Le projet est axé sur l’amélioration de l’APT assisté par laser et l’élargissement de ces capacités en termes de la résolution, taille et la région analysé, matériaux à analyser, et la précision. L’objective principale est d’établir la relation entre (i) les caractéristiques d illuminations, (ii) les propriétés des matériaux, (iii) les mécanismes d’excitation des électrons, paires électron-trous, la dynamique des porteurs (iv) l’éjection de la matière. Pour arriver à cette objective, une meilleure comparaison est requise des interactions femtosecondes et, à la fois, l’extraction par le champ. Plus particulièrement, cette compréhension doit fournir une possibilité à expliquer le spectrum du temps du vol en se basant sur la confrontation des résultats expérimentaux et modèles numériques; une possibilité d’étudier l’excitation électronique, l’ionisation et la recombinaison dans les diélectriques et semi-conducteurs en étudiant l’évaporation des ions ; une possibilité de réduire l’absorption et l’endommagement en optimisant les paramètres laser en accord avec les calculs de l’absorption et de l’évolution de la de la pointe ; une possibilité d’augmenter l’évaporation en variant les paramètres laser (longueur d’onde, polarisation, durée d’impulsion) et en comparant à la théorie de l’extraction par le champ. Le challenge principal de ce projet est dans le développement d’un protocole d’analyse des matériaux et les nouveaux composant nanoélectroniques avec une résolution atomique en espace. Toutes les diagnostiques néssecitent un support théorique pour déterminer les the mécanismes de l’ejection atomique et augmenter le flux.
Les objectives de ce projet soulèvent les questions suivantes: (i) la détermination des mécanismes de l’excitation et de l’ionisation durant l’impulsion (~100 fs) en présence d’un champ externe; (ii) relaxation de l’énergie d’électrons, interactions électron-ion/martiaux, chauffage (échèles femto- to picosecondes, ~1 ps); (iii) l’éjection de la matière et l’extraction par le champ (les nanosecondes). Ces processus ont lieu sur les échelles du temps différentes, de quelques femtosecondes à quelques nanosecondes. Ainsi, les modèles numériques correspondants seront développés pour effectuer une modélisation multi-échelle des processus physiques mis en jeu, et, mettre en évidence les mécanismes principaux de l’extraction de la matière. Plus particulièrement, telles techniques numériques que les calculs détaillés ab initio de la densité d’état et des propriétés du système électronique, modèles cinétiques de l’excitation laser et du transport électronique, modèle à deux températures, calculs thermomécaniques, les calculs hydro et dynamique moléculaire de l’éjection de la matière. Cette modélisation va permettre une meilleure interprétation des résultats expérimentaux.