Manipulation de surfaces par thermomigration: vers les pincettes thermiques – THERMOTWEEZ

Les gradients thermiques sont connus pour affecter la diffusion atomique de volume des matériaux multicomposants, conduisant au phénomène connu de thermomigration. La thermomigration de surface a cependant été peu étudiée. Notre but, dans ce projet, est d’analyser théoriquement et expérimentalement les phénomènes de thermomigration avec pour but ultime d’utiliser la thermomigration pour contrôler les morphologies de surface. Nous proposons une stratégie en deux parties : (i) Nous étudierons par microscopie électronique à basse énergie (LEEM), en temps réel, le mouvement et le changement de forme d’ilots 2D sur des surfaces de Si et Ge induits par la thermomigration. L’évolution de domaines 2D et les gouttes 3D d'Au sur Si et Ge sous gradient thermique seront également étudiés. Pour créer un gradient thermique, un nouveau porte-échantillon LEEM sera développé et un laser avec une optique appropriée sera mis en œuvre sur le microscope. Des simulations atomistiques utilisant la méthode Monte Carlo cinétique aideront à l'interprétation des expériences et un modèle continu sera développé dans le cadre du formalisme Burton-Cabrera-Franck pour décrire le mouvement des marches atomiques et des ilots 2D. (ii) Nous utiliserons la thermomigration pour déplacer et modifier la forme de nanostructures afin de modeler les surfaces des matériaux. Nous avons ainsi l'ambition de développer une « pince thermique », instrument théoriquement décrit : à l'aide d'un faisceau laser et d'une optique spéciale, nous déplacerons une nanostructure le long d'une trajectoire pré-identifiée et la positionnerons précisément sur une surface.