Croissance de graphène sur un substrat métallique

Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)

ORSAY CEDEX

The C2N - Centre for Nanosciences and Nanotechnology develops research in the field of material science, nanophotonics, nanoelectronics, nanobiotechnologies and microsystems, as well as in nanotechnologies. In all these fields, its research activites cover all the range from fondamental to applied science. The C2N Technological Facility technology facility are hosted in a clean room of 2 900 sqm, dedicated to micro and nanofabrication processes, to the growth, the epitaxy and the characterization of materials.

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Intérieur de la chambre du microscope à doubles faisceaux Scios Thermo Fischer de la plateforme NANOTEM du C2N (Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies). L'échantillon massif dans lequel sera extrait l'échantillon ultra-mince est placé au centre de la platine. NANOTEM est la plateforme de microscopie électronique de l'Equipex TEMPOS (Transmission Electron Microscopy at Palaiseau, Orsay et Saclay). Elle regroupe deux microscopes de dernière génération : Scios, un microscope à doubles…

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Intérieur de la chambre du microscope à doubles faisceaux Scios Thermo Fischer
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Mise en place d'un échantillon dans le porte-objet double-tilt du microscope électronique en transmission Titan Themis Thermo Fischer de la plateforme NANOTEM du C2N (Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies). NANOTEM est la plateforme de microscopie électronique de l'Equipex TEMPOS (Transmission Electron Microscopy at Palaiseau, Orsay et Saclay). Elle regroupe deux microscopes de dernière génération : Scios, un microscope à doubles faisceaux (ionique et électronique) dédié à la…

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Échantillon mis en place dans le porte-objet d'un microscope électronique en transmission
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Observation d'un échantillon contenant une hétérostructure à base de cristal de semiconducteur arséniure de gallium (GaAs) dans le microscope électronique Titan Themis Thermo Fischer de la plateforme NANOTEM du C2N (Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies). L'analyse chimique par spectroscopie X, réalisée au sein du microscope Titan Themis, permet de différencier les colonnes d'atomes de gallium (en rouge) des colonnes d'atomes d'arsenic (en vert). NANOTEM est la plateforme de microscopie…

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Observation d'un échantillon dans le microscope électronique Titan Themis Thermo Fischer
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Analyses spectroscopiques de la photoluminescence et de l'électroluminescence d'une diode électroluminescente à nanofils de nitrure de gallium-indium/nitrure de gallium (InGaN/GaN). L'analyse de la réponse spectrale de l'échantillon donne des informations sur sa structure et sa composition. La réalisation de ces diodes électroluminescentes à nanofils répondent à un double objectif : améliorer leur rendement et réaliser des dispositifs mécaniquement souples.

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Analyses spectroscopiques d'une diode électroluminescente
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Étude des effets d'une transition de phase très rapide lors d'une interaction laser-surface. Le matériau de choix est le silicium (cristal parfait, applications potentielles) ainsi que le germanium et les alliages de la colonne IV. Le chercheur optimise le réglage optique pour homogénéiser l’énergie du faisceau laser à moins de 1% de variation d’énergie sur un spot de 2 mm x 2 mm. Cette étude est réalisée dans le cadre du dopage laser (GILD : Gaz immersion laser doping).

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Étude des effets d'une transition de phase très rapide lors d'une interaction laser-surface
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Cryostat dans lequel un dispositif de pompage optique dans un système polaritonique inter-sous-bande est inséré et refroidi à une température cryogénique de 78 kelvins (-195 °C ). Les polaritons inter-sous-bande sont des quasi-particules issues du régime de couplage fort entre le mode optique résonant d'une micro-cavité et la transition électronique entre les états confinés de la bande de conduction d'un puits quantique à semi-conducteurs. Ces travaux se font dans la gamme spectrale du moyen…

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Cryostat dans lequel est inséré un dispositif de pompage optique
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Cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques (CBE : Chemical Beam Epitaxy) de l'équipe HETERNA du Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N). Cet équipement réalisé en interne permet la croissance des matériaux IV-IV et III-V sur des substrats (wafers) de 4 pouces et 8 pouces. Cette installation est composée de 4 différentes chambres : un sas d'introduction pouvant contenir 5 wafers (de 4" ou 8 ''), deux chambres de croissance CBE et une chambre utilisée pour les caractérisations in…

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Cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques
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Chercheur optimisant la collection du signal en sortie d'un dispositif de pompage optique dans un système polaritonique inter-sous-bande. Les polaritons inter-sous-bande sont des quasi-particules issues du régime de couplage fort entre le mode optique résonant d'une micro-cavité et la transition électronique entre les états confinés de la bande de conduction d'un puits quantique à semi-conducteurs. Ces travaux se font dans la gamme spectrale du moyen infrarouge et visent des applications en…

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Chercheur optimisant la collection du signal en sortie d'un dispositif de pompage optique
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Étude des effets d'une transition de phase très rapide lors d'une interaction laser-surface. Le matériau de choix est le silicium (cristal parfait, applications potentielles) ainsi que le germanium et les alliages de la colonne IV. Le chercheur optimise le réglage optique pour homogénéiser l’énergie du faisceau laser à moins de 1% de variation d’énergie sur un spot de 2 mm x 2 mm.

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Étude des effets d'une transition de phase très rapide lors d'une interaction laser-surface
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Différentes optiques servant à guider la lumière de pompe vers un dispositif polaritonique inséré dans un cryostat. La lumière émise par le dispositif étudié est envoyée dans l'orifice d'entrée d'un spectromètre à transformée de Fourier permettant son analyse spectrale. Il s'agit d'une expérience de pompage optique dans un système polaritonique inter-sous-bande. Les polaritons inter-sous-bande sont des quasi-particules issues du régime de couplage fort entre le mode optique résonant d'une micro…

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Différentes optiques servant à guider la lumière de pompe vers un dispositif polaritonique
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Chambre de caractérisation in situ du cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques (CBE : Chemical Beam Epitaxy) de l'équipe HETERNA du Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N). Elle comprend un spectromètre électronique, un canon à électrons focalisé pour la microscopie électronique à balayage et la microscopie Auger, et une source de rayons X permettant de réaliser des mesures de spectroscopie de photoélectrons (XPS) résolue en angle. Le cluster-tool CBE est un équipement…

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Chambre de caractérisation in situ du cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques
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Chercheurs alignant les différentes optiques servant à guider la lumière de pompe vers un système polaritonique. Il s'agit d'une expérience de pompage optique dans un système polaritonique inter-sous-bande. Les polaritons inter-sous-bande sont des quasi-particules issues du régime de couplage fort entre le mode optique résonant d'une micro-cavité et la transition électronique entre les états confinés de la bande de conduction d'un puits quantique à semi-conducteurs. Ces travaux se font dans la…

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Chercheurs alignant les optiques guidant la lumière de pompe vers un système polaritonique
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Un wafer de 4’’ est introduit dans la chambre à ultravide (pression de travail de 10-9 mbar) et déplacé en 3 dimensions (x, y et z). Un échantillon est simplement posé sur ce support (pour, entre autres, éviter les contaminations pendant le dopage dues à la graisse à vide, résines collantes, etc.). Cette étude est réalisée dans le cadre du dopage laser (GILD : Gaz immersion laser doping).

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Un wafer de 4’’ est introduit dans la chambre à ultravide
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Cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques (CBE : Chemical Beam Epitaxy) de l'équipe HETERNA du Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N). Cet équipement réalisé en interne permet la croissance des matériaux IV-IV et III-V sur des substrats (wafers) de 4 pouces et 8 pouces. Cette installation est composée de 4 différentes chambres : un sas d'introduction pouvant contenir 5 wafers (de 4" ou 8 ''), deux chambres de croissance CBE et une chambre utilisée pour les caractérisations in…

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Cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques
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Montage optique pour l’homogénéisation du faisceau laser : doublets de lentilles de grand diamètre pour la correction des aberrations et adaptées aux fortes puissances (200 millijoules émis en 25 nanosecondes) ; fly-eye homogeneizer pour obtenir moins d'1% de variation d’énergie sur un spot de 2 mm x 2 mm. Cette étude est réalisée dans le cadre du dopage laser (GILD : Gaz immersion laser doping).

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Montage optique pour l’homogénéisation du faisceau laser
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Chambre de caractérisation in situ du cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques (CBE : Chemical Beam Epitaxy) de l'équipe HETERNA du Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N). Elle comprend un spectromètre électronique, un canon à électrons focalisé pour la microscopie électronique à balayage et la microscopie Auger, et une source de rayons X permettant de réaliser des mesures de spectroscopie de photoélectrons (XPS) résolue en angle. Le cluster-tool CBE est un équipement…

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Chambre de caractérisation in situ du cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques
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Open media modal

Chercheur optimisant l'alignement des différentes optiques d'un dispositif de pompage optique dans un système polaritonique inter-sous-bande. Les polaritons inter-sous-bande sont des quasi-particules issues du régime de couplage fort entre le mode optique résonant d'une micro-cavité et la transition électronique entre les états confinés de la bande de conduction d'un puits quantique à semi-conducteurs. L'étude de ces systèmes vise à démontrer des effets de diffusion stimulée qui permettront par…

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Chercheur optimisant l'alignement des différentes optiques d'un dispositif de pompage optique
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Open media modal

Un wafer de 4’’ est introduit dans la chambre à ultravide (pression de travail de 10-9 mbar) et déplacé en 3 dimensions (x, y et z). Un échantillon est simplement posé sur ce support (pour, entre autres, éviter les contaminations pendant le dopage dues à la graisse à vide, résines collantes, etc.). Cette étude est réalisée dans le cadre du dopage laser (GILD : Gaz immersion laser doping).

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Un wafer de 4’’ est introduit dans la chambre à ultravide
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Cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques (CBE : Chemical Beam Epitaxy) de l'équipe HETERNA du Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N). Cet équipement réalisé en interne permet la croissance des matériaux IV-IV et III-V sur des substrats (wafers) de 4 pouces et 8 pouces. Cette installation est composée de 4 différentes chambres : un sas d'introduction pouvant contenir 5 wafers (de 4" ou 8 ''), deux chambres de croissance CBE et une chambre utilisée pour les caractérisations in…

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Cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques
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Open media modal

Montage optique pour l’homogénéisation du faisceau laser : doublets de lentilles de grand diamètre pour la correction des aberrations et adaptées aux fortes puissances (200 millijoules émis en 25 nanosecondes) ; fly-eye homogeneizer pour obtenir moins d'1% de variation d’énergie sur un spot de 2 mm x 2 mm. Cette étude est réalisée dans le cadre du dopage laser (GILD : Gaz immersion laser doping).

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Montage optique pour l’homogénéisation du faisceau laser
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Intérieur de la chambre de croissance CBE (Chemical Beam Epitaxy : épitaxie par faisceaux chimiques) dédiée à la croissance des matériaux III-V par des précurseurs organométalliques. Elle est située dans le cluster-tool de l'équipe HETERNA du Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N). C'est un équipement réalisé en interne pour la croissance des matériaux IV-IV et III-V sur des substrats (wafers) de 4 pouces et 8 pouces. PlatefOrme Élaboration des Matériaux (POEM) du C2N.

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Intérieur de la chambre de croissance CBE dédiée à la croissance des matériaux III-V
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Open media modal

Montage optique pour l’homogénéisation du faisceau laser : doublets de lentilles de grand diamètre pour la correction des aberrations et adaptées aux fortes puissances (200 millijoules émis en 25 nanosecondes) ; fly-eye homogeneizer pour obtenir moins d'1% de variation d’énergie sur un spot de 2 mm x 2 mm. Cette étude est réalisée dans le cadre du dopage laser (GILD : Gaz immersion laser doping).

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Montage optique pour l’homogénéisation du faisceau laser
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Open media modal

Cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques (CBE : Chemical Beam Epitaxy) de l'équipe HETERNA du Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N). Cet équipement réalisé en interne permet la croissance des matériaux IV-IV et III-V sur des substrats (wafers) de 4 pouces et 8 pouces. Cette installation est composée de 4 différentes chambres : un sas d'introduction pouvant contenir 5 wafers (de 4" ou 8 ''), deux chambres de croissance CBE et une chambre utilisée pour les caractérisations in…

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Cluster-tool d'épitaxie par faisceaux chimiques
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Un nageur microrobotique sur puce microfluidique est introduit dans une configuration électromagnétique. Il permettra de propulser des microrobots par champ magnétique tournant en trois axes. Ce microrobot a été développé pour participer au concours international de microrobotique mobile à Singapour en 2017, qu'il a remporté. L'objectif de ce système est de manipuler et détecter des objets physiques, notamment des cellules biologiques, à l'intérieur d'un environnement microfluidique contrôlé.

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Nageur microrobotique sur puce microfluidique introduit dans une configuration électromagnétique
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Substrat métallique (wafer de 4 pouces) utilisé pour la croissance de nouveaux matériaux 2D par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD). Il sera inséré dans le bâti pour la croissance de graphène. L'objectif est de réaliser des matériaux pour des applications dans le domaine de la nanoélectronique, la photonique, la détection, la microfluidique, l’électrochimie, la nanofabrication (MEMS, NEMS). PlatefOrme Élaboration des Matériaux (POEM) du C2N.

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Substrat métallique utilisé pour la croissance de nouveaux matériaux 2D
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Mesure de la caractéristique courant-tension d'une cellule photovoltaïque en arséniure de gallium (GaAs) sous un flux d’un soleil. Elle est placée au sein d'un banc de mesure optoélectronique permettant sa caractérisation. La versatilité de cette expérience est grande car elle permet des mesures de réflexion, de transmission, d'absorption, des mesures de courant-tension dans le noir et sous un soleil, ainsi que des mesures de rendement quantique externe d’une grande résolution spectrale.

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Mesure de la caractéristique courant-tension d'une cellule photovoltaïque
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Bâti d'épitaxie par jets moléculaires (MBE: Molecular Beam Epitaxy). Cette technique permet de réaliser sous ultravide des couches minces épitaxiées sur des monocristaux. Cet équipement est constitué de plusieurs enceintes ultravides et d'une chambre de croissance pour laquelle le pompage a été particulièrement soigné. Il est dédié à l'élaboration d'hétérostructures à base de semiconducteurs III-V avec des propriétés électroniques performantes en termes de densité et de mobilité électronique…

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Bâti d'épitaxie par jets moléculaires
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Puce microfluidique multi-électrodes fabriquée en verre / PDMS (Polydiméthylsiloxane). Elle est développée au Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N) pour la quantification par voie électrochimique d’un microARN spécifique du cancer du foie (miR 122). Ces recherches sont réalisées en collaboration avec des experts dans les domaines de la synthèse et de la fonctionnalisation de nano-objets et de la biochimie analytique et diagnostique.

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Puce microfluidique multi-électrodes fabriquée en verre / polydiméthylsiloxane
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Mise au point d'un microscope optique sur un banc de mesure optoélectronique pour la caractérisation de cellules photovoltaïques en arséniure de gallium (GaAs). La versatilité de cette expérience est grande car elle permet des mesures de réflexion, de transmission, d'absorption, des mesures de courant-tension dans le noir et sous un soleil, ainsi que des mesures de rendement quantique externe d’une grande résolution spectrale.

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Mise au point d'un microscope optique sur un banc de mesure optoélectronique
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Installation d’un échantillon dans un équipement de cathodoluminescence résolue en temps. Un faisceau d’électrons est utilisé pour exciter un matériau avec une résolution de quelques nanomètres. La lumière émise par la désexcitation des porteurs de charges peut être analysée spectralement et temporellement. Cette expérience permet notamment d’explorer les propriétés de matériaux semiconducteurs utilisés dans les dispositifs optoélectroniques, en particulier les cellules solaires, les sources…

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Installation d’un échantillon dans un équipement de cathodoluminescence résolue en temps
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Couche mince de graphène (532 nm) observée en spectroscopie raman couplée à un microscope confocal. Cet échantillon a été réalisé par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD). L'objectif est de réaliser des matériaux pour des applications dans le domaine de la nanoélectronique, la photonique, la détection, la microfluidique, l’électrochimie, la nanofabrication (MEMS, NEMS). PlatefOrme Élaboration des Matériaux (POEM) du C2N.

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Couche mince de graphène observée en spectroscopie raman couplée à un microscope confocal
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Open media modal

Bâti d'épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma (PA-MBE : Plasma-assisted molecular beam epitaxy) dédié à l'élaboration de nanofils III-Nitrures. La technique d'épitaxie par jets moléculaires permet de réaliser des couches minces et des nanostructures épitaxiées sur des substrats monocristallins. PlatefOrme Élaboration des Matériaux (POEM) du C2N.

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Bâti d'épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma
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Open media modal

Interface utilisateur haptique permettant de donner une rétroaction de force à l'utilisateur pendant le fonctionnement d'un nageur microrobotique sur puce microfluidique. Ce microrobot a été développé pour participer au concours international de microrobotique mobile à Singapour en 2017, qu'il a remporté. L'objectif de ce système est de manipuler et détecter des objets physiques, notamment des cellules biologiques, à l'intérieur d'un environnement microfluidique contrôlé.

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Interface utilisateur haptique permettant de donner une rétroaction de force à l'utilisateur
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Open media modal

Microscope à champ proche sous ultravide (STM : Scanning Tunneling Microscopy et AFM : Atomic Force Microscopy). Cet instrument est couplé à un bâti d'épitaxie par jets moléculaires pour étudier les conditions de croissance après transfert sous ultravide. L'épitaxie par jets moléculaires permet de réaliser des couches minces épitaxiées sur des monocristaux. Ce réacteur est équipé de huit sources de matériaux élémentaires (gallium, aluminium, indium, arsenic, silicium, carbone) et d'un ensemble…

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Microscope à champ proche sous ultravide

CNRS Images,

Our work is guided by the way scientists question the world around them and we translate their research into images to help people to understand the world better and to awaken their curiosity and wonderment.