FR2892560A1 - Pointe, tete et dispositif de lecture/ecriture, et son utilisation, et procede de fabrication d'un tel dispositif - Google Patents
Pointe, tete et dispositif de lecture/ecriture, et son utilisation, et procede de fabrication d'un tel dispositif Download PDFInfo
- Publication number
- FR2892560A1 FR2892560A1 FR0510793A FR0510793A FR2892560A1 FR 2892560 A1 FR2892560 A1 FR 2892560A1 FR 0510793 A FR0510793 A FR 0510793A FR 0510793 A FR0510793 A FR 0510793A FR 2892560 A1 FR2892560 A1 FR 2892560A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- needle
- tip
- electrically conductive
- conductive material
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
- G11B9/1409—Heads
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
- G11B9/1463—Record carriers for recording or reproduction involving the use of microscopic probe means
- G11B9/149—Record carriers for recording or reproduction involving the use of microscopic probe means characterised by the memorising material or structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Pointe de lecture/écriture configurée sous la forme d'une aiguille formée d'un noyau (3) d'un matériau réfractaire recouvert d'une couche (9) de matériau électriquement conducteur, etprésentant une géométrie externe d'aiguille de microscope par effet tunnel, pour l'obtention d'une information relative à une surface par microscopie par effet tunnel.L'aiguille (2) émet une particule chargée depuis la couche (9) de matériau électriquement conducteur, pour former la surface.La pointe comprend un réservoir (11) pouvant être liquéfié pour s'écouler le long de la pointe.
Description
1 POINTE, TETE ET DISPOSITIF DE LECTURE/ECRITURE, ET SON UTILISATION, ET
PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL DISPOSITIF
La présente invention est relative aux pointes et aux têtes de dispositifs de lecture/écriture, à des dispositifs de lecture/écriture, et aux procédés de fabrication de tels dispositifs. L'article An improved gallium liquid metal ion source geometry for nanotechnology , Van Es et al., Microelectronic Engineering 73-74, (2004) ; 132-138 décrit un exemple d'une source d'ions de métaux liquides. Une telle source comporte généralement une pointe configurée sous la forme d'une aiguille formée d'un noyau d'un matériau réfractaire (dans cet article, du tungstène) recouvert partiellement d'une couche de matériau électriquement conducteur (dans cet article, du Gallium), ladite aiguille présentant une portion de connexion à un générateur électrique pour l'application d'un potentiel électrique à l'aiguille, ladite aiguille étant adaptée pour être placée dans un système d'optique électrostatique lui-même en vis-à-vis d'un substrat électriquement conducteur présentant une surface, ladite aiguille étant adaptée pour émettre une particule chargée, d'une première polarité, depuis la couche de matériau électriquement conducteur, en direction de la surface du substrat sous l'effet d'une différence de potentiel électrique appliquée par le générateur électrique entre le substrat et l'aiguille, pour former ladite surface du substrat, ladite pointe comprenant en outre un réservoir comprenant une réserve du matériau électriquement conducteur formant ladite couche, ledit réservoir étant en communication fluide avec ladite couche, et un dispositif de transfert de chaleur adapté pour être relié à un
2 générateur de chaleur (dans cet article, le générateur électrique) et pour liquéfier le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir pour le faire s'écouler le long de la pointe sous l'action du générateur de chaleur. L'aiguille utilisée dans de tels procédés est généralement de géométrie grossière (de l'ordre de 0,4 millimètre de diamètre). Elle permet de générer un faisceau d'ions et/ou de déposer des amas de matière de taille de l'ordre de la dizaine ou centaine de nanomètres sur le substrat. Le départ de matière de la pointe sur le substrat conduit à une érosion qui est compensée par l'écoulement de matériau depuis le réservoir, ce matériau étant maintenu fluide par le dispositif de transfert de chaleur.
Par ailleurs, on connaît, de l'article Atom-probe field-ion microscopy of a high intensity gallium ion source de Culbertson et al., une pointe du type décrit ci-dessus, dans lequel l'émission d'ions est effectuée à une température inférieure à la température de fusion du matériau à déposer. On peut ainsi mettre en oeuvre une émission d'ions à partir de métaux en phase solide . Pour de telles pointes, une précision quasiment atomique de la formation de la surface du substrat peut être obtenue. Toutefois, l'autonomie de telles sources reste relativement limitée, du fait du caractère solide du matériau à évaporer lorsqu'il est présent sur l'aiguille. Ce caractère solide empêche l'écoulement du matériau jusqu'au site actif de l'aiguille. Par conséquent, un réservoir n'est pas utilisé pour ce type de pointe.
Par ailleurs, Binnig et Rohrer ont présenté, par exemple dans Scanning tunnelling microscopy- from birth to adolescence , Review of Modern Physics, vol. 59, no 3, Part 1, juillet 1987, des microscopes électroniques à effet tunnel qui comportent une pointe connectée à un générateur adapté pour générer une différence de potentiel entre la
3 pointe et le substrat, pour arracher un électron à la pointe. De tels microscopes peuvent déterminer une information sur la surface du substrat à partir du courant mesuré s'écoulant entre la pointe et le substrat Chacune de ces fonctions est toutefois mise en œuvre aujourd'hui par un dispositif distinct. L'invention se rapporte principalement à une pointe de lecture/écriture configurée sous la forme d'une aiguille formée d'un noyau d'un matériau réfractaire recouvert au moins partiellement d'une couche de matériau électriquement conducteur, ladite aiguille présentant une portion de connexion à un générateur électrique pour l'application d'un potentiel électrique à l'aiguille, ladite aiguille étant adaptée pour être placée dans une position d'opération au voisinage d'un substrat électriquement conducteur présentant une surface, ladite aiguille présentant une géométrie externe d'aiguille de microscope par effet tunnel, et étant adaptée pour être connectée, dans un mode de lecture, à un système de détection pour l'obtention d'une information relative à ladite surface par microscopie par effet tunnel sous l'effet d'une première différence de potentiel électrique appliqué par le générateur électrique entre le substrat et l'aiguille, et ladite aiguille étant adaptée pour émettre, dans un mode d'écriture, une particule chargée, d'une première polarité, depuis la couche de matériau électriquement conducteur, en direction de la surface du substrat sous l'effet d'une deuxième différence de potentiel électrique appliqué par le générateur électrique entre le substrat et l'aiguille, de signe opposé à la première différence de potentiel, pour former ladite surface du substrat, ladite pointe comprenant en outre un réservoir comprenant une réserve du matériau électriquement
4 conducteur formant ladite couche, ledit réservoir étant en communication fluide avec ladite couche, et un dispositif de transfert de chaleur adapté pour, lorsqu'il est activé, liquéfier le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir pour le faire s'écouler le long de la pointe. Le matériau s'écoule par capillarité le long de la pointe. Grâce à ces dispositions, une même pointe peut être utilisée à la fois comme la pointe d'un microscope à effet tunnel, pour mettre en oeuvre une opération de lecture de caractéristiques de la surface du substrat, et comme pointe d'écriture, pour former la surface du substrat, en tant que source d'ions de métal liquide ou solide. Une telle pointe présente pour avantage de pouvoir facilement alterner des étapes d'écriture et de lecture, ce qui est intéressant en pratique pour pouvoir facilement repérer l'endroit où l'écriture est à réaliser sans avoir à faire appel à un système de microscopie extérieur. Pour passer d'une fonction de lecture à une 20 fonction d'écriture, il suffit d'inverser la différence de potentiel appliquée entre la pointe et le substrat. Lors d'une écriture en mode d'émission d'ions de métal liquide, la fluidité du métal recouvrant le noyau permet de conserver une géométrie de la pointe qui sera 25 toujours adaptée pour une lecture ultérieure. Après une écriture en mode d'émission d'ions de métal solide (à température plus faible), un phénomène d'érosion locale peut être obtenu au niveau de la pointe. Par le dispositif de transfert de chaleur, on peut mettre 30 en oeuvre une opération de régénération de la pointe pour lui faire retrouver sa géométrie initiale, adaptée pour le mode lecture. Par conséquent, l'invention propose une pointe adaptée pour mettre en oeuvre trois fonctions qui étaient 35 jusqu'alors mises en oeuvre chacune par des moyens indépendants. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : 5 -l'aiguille comporte une extrémité pointue adaptée pour être placée en regard de ladite surface, ladite extrémité pointue présentant un rayon de courbure sensiblement compris entre 0,1 et 2 micromètres (pm) ; - le noyau comporte un corps effilé de diamètre compris entre 0,1 et 0,4 millimètres (mm) se prolongeant par une extrémité effilée de diamètre diminuant à mesure que la distance au corps augmente ; - le noyau est réalisé dans un matériau présentant une température de fusion sensiblement plus élevée que le 15 matériau électriquement conducteur de la couche, ledit dispositif de transfert de chaleur étant adapté, lorsqu'il est activé, pour porter l'aiguille et le réservoir à une température comprise entre les températures de fusion du matériau électriquement conducteur et du 20 matériau du noyau ; - le noyau est réalisé dans un matériau colonnaire présentant une rugosité en forme de micro-canaux longitudinaux adaptés pour permettre à la fois l'écoulement du matériau électriquement conducteur liquéfié le long du 25 noyau à ladite température comprise entre les températures de fusion du matériau électriquement conducteur et du matériau du noyau, et la rétention du matériau électriquement conducteur sur le noyau par capillarité ; - le réservoir comprend une bulle du matériau 30 électriquement conducteur entourant l'aiguille en communication fluide avec la couche, et le dispositif de transfert de chaleur comprend un filament comprenant : - au moins une spire entourant l'aiguille et noyée dans le réservoir de matériau électriquement conducteur, et 35 - une portion de connexion à un générateur
6 électrique adapté pour faire circuler dans le filament une puissance électrique adaptée pour liquéfier le matériau électriquement conducteur du réservoir par effet de type Joule ; - ladite particule chargée d'une première polarité est un cation. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à une tête de dispositif de lecture/écriture comprenant un support portant au moins une telle pointe, le support comprenant une première zone de connexion connectée électriquement à ladite portion de connexion de l'aiguille, et adaptée pour être connectée à un générateur électrique pour l'application d'un potentiel électrique à l'aiguille. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à une tête de dispositif de lecture/écriture comprenant une pluralité de supports portant chacun une telle pointe, chaque support comprenant une première zone de connexion connectée électriquement à la portion de connexion de l'aiguille respective, et adaptée pour être connectée à un générateur électrique pour l'application d'un potentiel électrique indépendant à chaque aiguille. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un dispositif de lecture/écriture comportant : une telle tête de dispositif de lecture/écriture, - un porte-échantillon adapté pour recevoir un substrat comportant une portion de surface en regard de chaque pointe, - un système de déplacement adapté pour générer un déplacement relatif de la surface et des pointes, - un générateur électrique connecté à la portion de connexion de chaque pointe pour appliquer une première différence de potentiel électrique indépendant entre la pointe considérée et la portion de surface en regard, et une deuxième différence de potentiel électrique indépendant
7 entre la pointe considérée et la portion de surface en regard, la deuxième différence de potentiel électrique étant de signe opposé à la première différence de potentiel électrique pour la pointe considérée, ledit générateur électrique étant connecté électriquement au dispositif de transfert de chaleur pour activer celui-ci. Dans un mode de réalisation préféré, on peut en outre prévoir qu'un tel dispositif comprend un système de détection connecté électriquement à l'aiguille et adapté pour obtenir une information relative à ladite surface par microscopie par effet tunnel sous l'effet de ladite première différence de potentiel électrique. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un procédé d'écriture dans lequel (a)on place dans une position d'opération au voisinage d'un substrat électriquement conducteur présentant une surface une telle pointe de lecture/écriture, (b)un générateur électrique applique une deuxième différence de potentiel électrique entre le substrat et l'aiguille, de signe opposé à la première différence de potentiel, ladite aiguille émettant une particule chargée de ladite première polarité depuis la couche de matériau électriquement conducteur, en direction de la surface du substrat pour former ladite surface du substrat. Dans certains modes de réalisation, on peut en outre prévoir l'une et/ou l'autre des dispositions suivantes : au cours de l'étape (b) on forme la surface en déposant sur la surface une particule de métal électriquement conducteur arrachée à la couche de la pointe sous l'effet de ladite deuxième différence de potentiel ; - au cours de l'étape (b), le dispositif de transfert de chaleur maintient à l'état solide le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir et le
8 long de la pointe ; - au cours de l'étape (b) on forme la surface en gravant la surface par impact d'une particule de métal électriquement conducteur arrachée à la couche de la pointe, sous l'effet de ladite deuxième différence de potentiel ; - au cours de l'étape (b), le dispositif de transfert de chaleur maintient à l'état liquide le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir et le long de la pointe ; - le générateur électrique applique au dispositif de transfert de chaleur une puissance électrique suffisante pour maintenir à l'état liquide le matériau électriquement conducteur du réservoir et de la couche ; - au cours de l'étape (a), on place dans la position d'opération au voisinage d'un substrat électriquement conducteur présentant une surface une pluralité de telles pointes de lecture/écriture, chacune étant connectée à un générateur électrique pour l'application d'un potentiel électrique indépendant à chaque aiguille, et l'étape (b) est mise en oeuvre de manière indépendante pour chaque aiguille ; - entre deux étapes (b) successives, on applique un mouvement relatif au substrat et à au moins une pointe. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un procédé de régénération d'une telle pointe de lecture/écriture, dans lequel on met en oeuvre une étape (c) au cours de laquelle le dispositif de transfert de chaleur liquéfie le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir, et fait s'écouler celui-ci le long de la pointe. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un procédé de lecture dans lequel (d)on place dans une position d'opération au voisinage d'un substrat électriquement conducteur présentant une surface une telle pointe, (e)un générateur électrique applique entre le substrat et l'aiguille une première différence de potentiel 5 électrique, (f)un système de détection connecté à ladite aiguille obtient une information relative à ladite surface par microscopie par effet tunnel sous l'effet de ladite première différence de potentiel électrique. 10 Dans un mode de réalisation, on peut en outre prévoir qu'on applique un mouvement relatif à la pointe et au substrat, et on réitère les étapes (d), (e), et (f). Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un procédé de traitement de surface dans lequel on met en 15 oeuvre successivement avec une même pointe au moins un tel procédé de lecture et un procédé choisi parmi un tel procédé d'écriture et un tel procédé de régénération. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un programme d'ordinateur comprenant des portions de code de 20 programme pour l'exécution des étapes d'un tel procédé lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une pointe de lecture/écriture dans lequel : 25 (z)on forme un noyau d'un matériau réfractaire, (y)on recouvre le noyau au moins partiellement d'une couche de matériau électriquement conducteur, pour former une aiguille une portion de connexion à un générateur électrique 30 pour l'application d'un potentiel électrique à l'aiguille, étant définie dans ladite aiguille, ladite aiguille étant adaptée pour être placée dans une position d'opération au voisinage d'un substrat électriquement conducteur présentant une surface, 35 (x) on donne à l'aiguille la géométrie externe
10 d'une aiguille de microscope pour effet tunnel, ladite aiguille étant adaptée pour être connectée dans un mode de lecture à un système de détection pour l'obtention d'une information relative à la surface par microscopie par effet tunnel sous l'effet d'une première différence de potentiel électrique appliqué par le générateur électrique entre le substrat et l'aiguille, et ladite aiguille étant adaptée pour émettre, dans un mode d'écriture une particule chargée d'une première polarité depuis la couche de matériau électriquement conducteur, en direction de la surface du substrat sous l'effet d'une deuxième différence de potentiel électrique appliquée par le générateur électrique entre le substrat et l'aiguille, de signe opposé à la première différence de potentiel, pour former ladite surface du substrat, (w)on place en communication fluide avec ladite couche un réservoir comprenant une réserve du matériau électriquement conducteur formant ladite couche, et (v) on lie à ladite aiguille un dispositif de transfert de chaleur adapté pour, lorsqu'il est activé, liquéfier le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir et pour le faire s'écouler le long de la pointe. Dans certains modes de réalisation, on peut en outre prévoir de mettre en œuvre l'une et/ou l'autre des 25 dispositions suivantes : - au cours de l'étape (z) . (zl) on rugosifie le noyau par attaque chimique, pour augmenter la capillarité du noyau au matériau électriquement conducteur en y formant des micro-canaux 30 longitudinaux, - on met en œuvre les étapes (w) et (y) simultanément en immergeant dans un bain du matériau électriquement conducteur fondu le noyau doté d'un filament présentant : 35 - une portion de connexion à un générateur
11 électrique adapté pour faire circuler dans le filament une puissance électrique adaptée pour liquéfier le matériau électriquement conducteur du réservoir, et - au moins une spire entourant l'aiguille et noyée dans le réservoir de matériau électriquement conducteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.
Sur les dessins : - la figure 1 est une vue schématique partielle d'une pointe de lecture/écriture, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une tête de lecture/écriture incorporant la 15 pointe de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de lecture/écriture incorporant la tête de la figure 2, - la figure 4 est un schéma fonctionnel du 20 dispositif de lecture/écriture de la figure 3, -les figures 5a, 5b, 5c et 5d sont des schémas correspondant à la figure 4 du dispositif de lecture/écriture, respectivement dans des modes d'écriture en source d'ion de métal liquide, d'écriture en mode source 25 d'ion de métal solide, en mode lecture, et en mode régénération, - la figure 6 est un schéma correspondant à la figure 3 d'un dispositif de lecture/écriture selon un deuxième mode de réalisation, 30 - les figures 7a et 7b sont des schémas représentatifs chacun d'une étape de fabrication d'une pointe de lecture/écriture, et - la figure 8a représente un exemple de géométrie de pointe selon deux modes de réalisation, prise par 35 microscopie électronique à balayage, et
12 - la figure 8b représente un agrandissement de l'extrémité du premier mode de réalisation de la figure 8a. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
La figure 1 (pas à l'échelle afin de faciliter la compréhension) représente partiellement une pointe de lecture/écriture. Cette pointe 1 se présente généralement sous la forme d'une aiguille 2 présentant un corps 3 sensiblement cylindrique s'étendant à la fois dans une portion proximale 4 et une portion médiane 5 de la pointe, et une extrémité pointue 6 s'étendant dans une portion distale 7 de la pointe en prolongement du corps 3. La géométrie externe de l'extrémité pointue 6, qui s'étend sur quelques dixièmes de millimètres est celle d'une pointe de microscope à effet tunnel. Le rayon de courbure terminal de la pointe est sensiblement compris entre 0,1 et 2 micromètres, de préférence entre 0,3 et 1 micromètre, tel que mesuré par microscopie à balayage. A ce titre, on donnera à la surface externe 6a de l'extrémité pointue 6 toute géométrie adaptée pour l'utilisation de la tête de lecture/écriture comme aiguille de microscope à effet tunnel. L'aiguille 2 comporte un long noyau effilé 8 d'un matériau réfractaire, tel que par exemple du tungstène et, recouvert d'une fine couche 9 d'un matériau électriquement conducteur, tel que par exemple de l'or. A titre d'exemple, dans le mode de réalisation présenté, le noyau 8 est formé d'un fil de tungstène de 0,25 mm de diamètre recouvert au moins partiellement, et au moins dans la portion distale 7, d'un film d'or de quelques microns d'épaisseur. Dans la portion médiane 5 de la pointe 1 se trouvent quelques spires 10a, 10b, 10c d'un filament électrique 10. Ces spires, au nombre de trois sur la figure 1, à titre d'exemple, sont enroulées autour de l'axe
13 longitudinal de l'aiguille 2 dans la portion médiane et sont par exemple réalisées d'un fil de tungstène d'environ 0,1 mm de diamètre. Dans l'exemple présenté, les spires forment un cercle de diamètre d'environ 0, 5 mm qui entoure un réservoir 11 du matériau électriquement conducteur. Comme représenté sur la figure 2, la pointe 1 qui vient d'être décrite est montée sur une tête 12 de dispositif de lecture/écriture telle que par exemple une tête de microscopie à effet tunnel de diamètre extérieur de quelques millimètres. Une telle tête 12 comporte par exemple un capillaire central 13 adapté à être relié à un générateur électrique (non représenté sur la figure 2) ainsi qu'une pluralité de traverses 14a, 14c isolées électriquement les unes des autres.
La pointe 1, représentée sur la figure 1, comportant l'aiguille 2 et le filament 10 comportant une première extrémité 10d et une deuxième extrémité 10e entre lesquelles s'étendent les spires 10a, 10b, 10c est connectée électriquement à la tête 12. D'une part, la portion proximale 4 de la pointe est connectée électriquement au capillaire central 13 alimenté depuis la première traverse 14a. A ce niveau, la première extrémité 10d du filament 10 est connectée électriquement à l'aiguille 2, pour former un seul point de contact électrique. Pour refermer le circuit électrique de chauffage, la deuxième extrémité 10e du filament 10 est reliée électriquement à une des traverses isolées, par exemple la traverse 14b, par exemple par sertissage, ou par soudure par points.
Comme représenté sur la figure 3, les première et deuxième traverses 14a, 14c sont reliées à un générateur électrique 15 qui sera décrit plus en détail par la suite en relation avec les figures 4 et 5a à 5d. La traverse 14c est quant à elle reliée électriquement au capillaire 13. La tête de lecture/écriture 12 est placée à proximité d'un
14 porte-échantillons 16 qui porte un substrat 17 comportant une surface 17a orientée vers la pointe 1 et destinée à être lue ou formée par la pointe 1. La distance entre la pointe 1 et la surface 17a est par exemple de l'ordre de la centaine de microns. Le générateur électrique 15 est également connecté électriquement au porte-échantillon 16 pour l'application d'une différence de potentiel entre le substrat 17 et la pointe 1. Un dispositif de déplacement 18 est adapté pour appliquer un mouvement relatif de la surface 17a et de la pointe 1 selon une, deux ou trois dimensions. Un tel dispositif de déplacement peut être classiquement un dispositif de déplacement du type utilisé en microscopie par effet tunnel, tel que par exemple un dispositif à base d'éléments piézo-électriques capables de s'allonger sous l'effet du passage d'un courant électrique dans le matériau. Dans l'exemple présenté, comme représenté par les trois flèches, X, Y, Z, le porte-échantillons peut être soumis à un déplacement selon les trois directions par rapport à la tête de lecture/écriture qui reste fixe. D'autres variantes de réalisation sont possibles. En particulier, le réglage de la hauteur de la pointe 1 par rapport à la surface 17a du substrat peut être effectué en déplaçant selon la direction Z la tête 12 par rapport au porte-échantillons restant fixe dans cette direction, alors que le déplacement horizontal le long des directions X ou Y est réalisé au niveau du porte-échantillons 16. Dans l'exemple présenté, le générateur électrique 15 comporte d'une part un générateur de courant 19 relié aux deux traverses 14a et 14c pour faire circuler un courant de chauffage dans le filament 10. Le générateur électrique 15 comporte également un générateur de tension 20 adapté pour appliquer une différence de potentiel d'un premier signe entre la pointe et le substrat 17, ou une différence de potentiel d'un deuxième signe opposé au
15 premier signe entre ces deux éléments. A ce titre, on pourrait prévoir simplement d'inverser la polarisation d'un générateur de tension unique. Selon une variante, tel que représenté sur la figure 4, on peut utiliser deux générateurs de tension 20a, 20b, indépendants de polarité inversée. Un interrupteur 21 permet de commander le choix du générateur 20a ou du générateur 20b, selon qu'il est positionné sur les bornes a ou b de l'interrupteur.
Le premier générateur de tension 20a est adapté pour utiliser le dispositif de lecture/écriture en mode d'écriture (source d'ion de métal liquide ou solide). A ce titre, on peut par exemple utiliser un générateur du type appliquant à la pointe 1 une tension positive de l'ordre de 0 à 5 kilovolts, le porte-échantillons 16 étant relié à la masse. Le courant délivré par le premier générateur 20a est de l'ordre de 1 à 10 micro ampères par exemple. A titre de second générateur de tension 20b, celuici peut appliquer une tension négative de l'ordre de quelques volts à la pointe 1 tandis que le porte-échantillons 16 est relié au substrat. Un courant pouvant être inférieur à 1 pico ampère, jusqu'à de l'ordre de 300 nanoampères peut alors circuler entre la pointe et le substrat.
Le dispositif de lecture/écriture qui vient d'être décrit peut être utilisé en mode écriture en tant que source d'ion de métal liquide, comme représenté sur la figure 5a. En plaçant l'interrupteur 21 sur la position a, le premier générateur 20a applique une différence de potentiel positive de l'ordre de quelques kilovolts entre la pointe 1 et le substrat 17. Simultanément, le générateur de courant 19 active le dispositif de transfert de chaleur en faisant circuler dans le filament 10 un courant suffisant (par exemple de l'ordre de quelques ampères pour la géométrie présentée) pour chauffer, au
16 niveau des spires, le matériau électriquement conducteur à une température au moins égale à sa température de fusion. Avec la géométrie présentée, une puissance de 1,5 W suffit à atteindre une température de 1000 C environ au niveau du réservoir. Dans ce mode de fonctionnement, en mode écriture par émission d'ions liquides, un cône de Taylor se forme à l'extrémité de la pointe, du fait des actions opposées du champ électrique appliqué, qui tend à arracher des ions de la pointe, et de la tension de surface du film de métal liquide recouvrant l'aiguille. La différence de potentiel appliquée entre la pointe 1 et le substrat 17 forme un faisceau d'ions du métal électriquement conducteur de la couche 9 par évaporationde champ. Ceux-ci vont former la portion en regard du substrat 17. Celle-ci est par exemple gravée sous l'impact des ions en question. Des motifs de résolution de l'ordre de la centaine de nanomètres peuvent être formés ainsi. L'érosion due à l'extraction de matière depuis la pointe 1 est compensée par l'écoulement le long de l'aiguille du matériau électriquement conducteur du réservoir 11 liquéfié par les spires du filament qui transfèrent l'énergie en provenance du générateur de courant 19. La matière située à l'extrémité de l'aiguille est ainsi renouvelée en permanence, ce qui permet de disposer d'un mode écriture possédant une grande longévité.
Comme représenté sur la figure 5b, le dispositif de lecture/écriture peut être utilisé en mode d'écriture, par émission d'un faisceau d'ions de métal solide 23 en plaçant l'interrupteur 21 en position a. Dans cette position, le premier générateur de tension 20a applique une différence de potentiel positif de quelques kilovolts entre la pointe 1 et le substrat 17. Dans ce mode, le générateur de courant émet dans le filament un courant adapté pour chauffer le matériau électriquement conducteur du réservoir 11 à une température inférieure à la température de fusion de ce matériau, et typiquement d'environ fois la
17 température de fusion pour activer le phénomène de diffusion de surface. Dans ce mode, un faisceau d'ions 23 est arraché depuis un site de taille atomique situé à l'extrémité de la pointe 1 en direction du substrat 17, pour former la surface 17a de celui-ci, pour y déposer des ions du matériau en question. La résolution des motifs ainsi formés peut atteindre quelques nanomètres. Un tel mode ne présente pas une très grande longévité, du fait du caractère solide de la couche dans ce mode, qui empêche l'écoulement du matériau le long de l'aiguille. Comme représenté sur la figure 5c, en plaçant l'interrupteur 21 dans la position b, le deuxième générateur de tension 20b applique une différence de potentiel négative de quelques volts entre la pointe 1 et le substrat 17 pour un fonctionnement en mode lecture par microscopie par effet tunnel. Sous l'effet de cette différence de potentiel, un courant de l'ordre du nanoampère par exemple circule entre la pointe 1 et le substrat 17, et la pointe 1 fonctionne alors comme une pointe de microscopie à effet tunnel. Un dispositif de détection adapté 24, du type de ceux utilisés en microscopie par effet tunnel pour déduire une information relative à la surface 17a du substrat 17 à partir du courant mesuré est utilisé pour détecter cette information.
Un tel dispositif de détection étant classique dans le domaine de la microscopie par effet tunnel, il ne sera pas décrit plus en détail ici. Une résolution atomique peut être obtenue sur un substrat d'Arseniure de Gallium, avec le système décrit ici.
Comme représenté sur la figure 5d, dans un mode de régénération, la géométrie extérieure de l'extrémité de l'aiguille 2 peut être renouvelée. En effet, par exemple suite à l'écriture en mode d'émission d'ion de métal solide, l'extrémité de la pointe 1 peut avoir été soumise à une forte érosion, et il convient de renouveler la
18 géométrie de cette extrémité pour les utilisations ultérieures de la pointe 1. Dans ce mode, sans appliquer de différence de potentiel entre la pointe 1 et le substrat 17, le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir est liquéfié par chauffage appliqué par le générateur de courant 19, pour faire s'écouler ce matériau le long de la pointe jusqu'à ce que celle-ci retrouve sa géométrie originelle. A l'aide du dispositif qui vient d'être décrit, on 10 peut par exemple réaliser le traitement de surface suivant : - on place la tête 12 en regard du porte-échantillons 16, - en mode d'écriture par émission d'ion de métal 15 liquide, on forme des marques d'alignement par gravure par ions, tout en effectuant éventuellement un déplacement relatif horizontal (perpendiculaire à la direction des émissions d'ions) de la pointe par rapport au substrat, -lors d'une utilisation ultérieure, en mode 20 lecture, on détecte les marques précédemment formées, puis on déplace la pointe par rapport à l'échantillon 16, jusqu'à l'endroit où une structure est à former dans le substrat 16, - en mode écriture par émission d'un faisceau d'ion 25 de métal solide, on forme de la façon désirée la surface du substrat 17, puis - en mode régénération, on régénère la géométrie externe de l'aiguille 2 pour une lecture ou une écriture ultérieure. 30 Comme représenté sur la figure 6, de nombreuses têtes de lecture/écriture 12 (2 représentées sur la figure 6) peuvent travailler en parallèle au regard d'un substrat 17 unique pour former la surface de ce substrat. Les aiguilles de ces têtes peuvent présenter toutes le même 35 matériau électriquement conducteur, ou des matériaux à
19 déposer différents. Le mode de fonctionnement de chaque tête 12, ainsi que sa position dans la direction d'émission Z peuvent être réglées indépendamment par une unité centrale 25 selon un procédé pré-établi. L'unité centrale 25 peut également commander le déplacement dans les deux autres directions X et Y du substrat 17. On notera que l'automatisation et la systématisation des opérations qui viennent d'être décrites peuvent être prédéfinies et commandées par un programme informatique chargé en mémoire de l'unité centrale 25. Dans le dispositif de la figure 6, comme dans le dispositif présenté précédemment, on peut également prévoir un dispositif d'accélération 26 comportant un masque 27 percé d'ouvertures 28 par exemple de quelques nanomètres de diamètre en regard des aiguilles 2. Ce dispositif d'accélération peut également comporter des électrodes 29a, 29b sur les faces supérieures (en regard de l'aiguille 2) et inférieures (en regard du substrat 17) portées à des polarités adaptées pour accélérer le faisceau d'ions émis depuis l'aiguille 2.
Au titre des applications possibles du dispositif qui vient d'être décrit, on peut par exemple prévoir, en biologie, que le substrat 17 est une molécule biologique ou une cellule dans laquelle on introduit, ou sur laquelle on dépose en mode écriture, un ou plusieurs atomes, dont on veut évaluer l'influence sur la structure étudiée, et qu'on détecte, en mode lecture, un changement dans les propriétés de la cellule étudiée suite au dépôt précédemment effectué. A l'aide du dispositif de la figure 6, on peut ainsi réaliser une batterie de tests en parallèle en utilisant des quantités très réduites de réactifs. A titre d'application, on prévoit de réaliser un stockage de données à l'échelle nanométrique en stockant des informations sur la surface en mode écriture, puis en accédant à cellesci en mode lecture.
A titre d'application, on prévoit également, en
20 mode lecture, de repérer l'emplacement d'un nano composant électronique sur un substrat, puis, en mode écriture, de former une structure électrique telle qu'un fil électrique reliant ce nano composant électronique à un composant électronique externe, ou autre, pour l'alimentation en courant électrique du nano composant. On notera que la fonction de régénération par chauffage peut être mise en oeuvre avant chaque opération de lecture ou d'écriture pour régénérer la géométrie externe de la pointe, si nécessaire, ou pour débarrasser la pointe, par évaporation thermique, d'impuretés (par exemple oxydes) qui auraient été déposées sur celles-ci depuis sa dernière utilisation. Pour la fabrication d'une telle pointe, on peut commencer par réaliser un fil dans un matériau réfractaire destiné à former le noyau de l'aiguille. On réalise par exemple un fil de tungstène par pressage à chaud de poudre de tungstène dans une extrudeuse. La surface extérieure du fil ainsi formée est rugosifiée pour augmenter la capillarité de cette surface. Cette rugosification peut par exemple être effectuée par attaque électrolytique du fil dans un bain de soude pendant quelques minutes en courant alternatif. Cette étape permet de former dans la surface du noyau une structure nano-colonaire qui permette l'écoulement du métal fondu le long de la surface, et sa rétention. Le filament, est par exemple réalisé comme un fil de tungstène présentant la géométrie précédemment décrite et est enroulé autour du noyau, et l'ensemble peut être fixé sur la tête du dispositif 12 comme représenté sur la figure 7a. La forme allongée de l'extrémité distale du noyau est obtenue par un procédé adapté, comme par exemple par électrochimie. Puis, après avoir relié la tête 12 au générateur de courant, on fait circuler un courant de chauffage dans le filament, pour purifier le noyau en
21 particulier des oxydes présents à la surface du noyau. Puis, comme représenté à la figure 7b, on dispose d'un creuset 30 contenant du matériau électriquement conducteur dont on veut revêtir le noyau. Le matériau en question, qui sera le matériau déposé en mode écriture, présente de préférence une température de fusion nettement inférieure à la température de fusion du matériau réfractaire formant le noyau, de sorte qu'il soit possible de faire fondre uniquement ce matériau en portant celui-ci à une température adaptée inférieure à la température de fusion du matériau du noyau. Egalement, pour le matériau électriquement conducteur en question, on pourra choisir un matériau ne formant pas d'alliage avec le matériau réfractaire du noyau. Dans l'exemple présenté, le creuset 30 contient de l'or maintenu en fusion en faisant circuler un courant élevé, par exemple de l'ordre de la centaine d'ampères, dans un filament 31 entourant le creuset 30. En trempant la pointe 1 dans le creuset d'or fondu, l'or se dépose par capillarité sur le noyau, pour former la couche 9 de matériau électriquement conducteur. De plus le réservoir 11 se forme par capillarité de l'or d'une part sur le noyau 8 dans la portion médiane et d'autre part sur les spires 10a, 10b et 10c du filament 10. La figure 8a représente, à gauche, l'extrémité d'un noyau de tungstène, prise par microscopie électronique à balayage, à un grossissement 44, l'échelle représentant 500 microns, avant immersion dans un bain d'or fondu, pour un premier mode de réalisation de noyau concave. A droite, une variante de réalisation convexe.
La figure 8b représente un grossissement du premier mode de réalisation, à un grossissement 2774, l'échelle représentant 10 microns. Les structures colonnaires formées dans le noyau en forme de micro-canaux longitudinaux sont distinguables à cette échelle, comme représenté schématiquement par des traits interrompus sur 22 la figure 8b. Le matériau électriquement conducteur liquéfié s'écoule dans ces canaux, ce qui le protège des contaminations extérieures.
Claims (27)
1. Pointe de lecture/écriture configurée sous la forme d'une aiguille (2) formée d'un noyau (3) d'un 5 matériau réfractaire recouvert au moins partiellement d'une couche (9) de matériau électriquement conducteur, ladite aiguille présentant une portion de connexion (4) à un générateur électrique (15) pour l'application d'un potentiel électrique à l'aiguille, 10 ladite aiguille étant adaptée pour être placée dans une position d'opération au voisinage d'un substrat électriquement conducteur présentant une surface (17a), ladite aiguille présentant une géométrie externe d'aiguille de microscope par effet tunnel, et étant adaptée 15 pour être connectée, dans un mode de lecture, à un système de détection (24) pour l'obtention d'une information relative à ladite surface par microscopie par effet tunnel sous l'effet d'une première différence de potentiel électrique appliqué par le générateur électrique (15) entre 20 le substrat et l'aiguille, et ladite aiguille étant adaptée pour émettre, dans un mode d'écriture, une particule chargée, d'une première polarité, depuis la couche (9) de matériau électriquement conducteur, en direction de la surface (17a) du substrat 25 sous l'effet d'une deuxième différence de potentiel électrique appliqué par le générateur électrique entre le substrat et l'aiguille, de signe opposé à la première différence de potentiel, pour former ladite surface du substrat, 30 ladite pointe comprenant en outre un réservoir (11) comprenant une réserve du matériau électriquement conducteur formant ladite couche, ledit réservoir étant en communication fluide avec ladite couche, et un dispositif de transfert de chaleur (10) adapté, lorsqu'il est activé, 35 pour liquéfier le matériau électriquement conducteur24 contenu dans le réservoir pour le faire s'écouler le long de la pointe.
2. Pointe de lecture/écriture selon la revendication 1 dans laquelle l'aiguille comporte une 5 extrémité pointue adaptée pour être placée en regard de ladite surface, ladite extrémité pointue présentant un rayon de courbure sensiblement compris entre 0,1 et 2 micromètres (pm).
3. Pointe de lecture/écriture selon la 10 revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle le noyau (3) comporte un corps effilé de diamètre compris entre 0,1 et 0,4 millimètres (mm) se prolongeant par une extrémité (6) effilée de diamètre diminuant à mesure que la distance au corps augmente. 15
4. Pointe de lecture/écriture selon l'une des revendications précédentes dans laquelle le noyau (3) est réalisé dans un matériau présentant une température de fusion sensiblement plus élevée que le matériau électriquement conducteur de la couche, 20 ledit dispositif de transfert de chaleur (10) étant adapté, lorsqu'il est activé, pour porter l'aiguille et le réservoir à une température comprise entre les températures de fusion du matériau électriquement conducteur et du matériau du noyau. 25
5. Pointe de lecture/écriture selon la revendication 4 dans laquelle le noyau (3) est réalisé dans un matériau colonnaire présentant une rugosité en forme de micro-canaux longitudinaux adaptés pour permettre à la fois l'écoulement du matériau électriquement conducteur liquéfié 30 le long du noyau à ladite température comprise entre les températures de fusion du matériau électriquement conducteur et du matériau du noyau, et la rétention du matériau électriquement conducteur sur le noyau par capillarité. 35
6. Pointe de lecture/écriture selon l'une des 25 revendications précédentes dans laquelle le réservoir (11) comprend une bulle du matériau électriquement conducteur entourant l'aiguille en communication fluide avec la couche (9), et dans laquelle le dispositif de transfert de chaleur comprend un filament (10) comprenant : - au moins une spire (10a, 10b, 10c) entourant l'aiguille et noyée dans le réservoir de matériau électriquement conducteur, et - une portion de connexion à un générateur électrique (19) adapté pour faire circuler dans le filament une puissance électrique adaptée pour liquéfier le matériau électriquement conducteur du réservoir par effet de type Joule.
7. Pointe de lecture/écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite particule chargée d'une première polarité est un cation.
8. Tête de dispositif de lecture/écriture comprenant un support (12) portant au moins une pointe (1) selon l'une des revendications précédentes, le support comprenant une première zone de connexion (13) connectée électriquement à ladite portion de connexion de l'aiguille (2), et adaptée pour être connectée à un générateur électrique (15) pour l'application d'un potentiel électrique à l'aiguille.
9. Tête de dispositif de lecture/écriture comprenant une pluralité de supports (12) portant chacun une pointe (1) selon l'une des revendications 1 à 7, chaque support comprenant une première zone de connexion connectée électriquement à la portion de connexion (13) de l'aiguille respective, et adaptée pour être connectée à un générateur électrique (15) pour l'application d'un potentiel électrique indépendant à chaque aiguille.
10.Dispositif de lecture/écriture comportant : une tête de dispositif de lecture/écriture selon 26 la revendication 8 ou la revendication 9, - un porte-échantillons (16) adapté pour recevoir un substrat comportant une portion de surface (17a) en regard de chaque pointe, - un système de déplacement (18) adapté pour générer un déplacement relatif de la surface et des pointes, - un générateur électrique (15) connecté à la portion de connexion de chaque pointe pour appliquer une première différence de potentiel électrique indépendant entre la pointe considérée et la portion de surface en regard, et une deuxième différence de potentiel électrique indépendant entre la pointe considérée et la portion de surface en regard, la deuxième différence de potentiel électrique étant de signe opposé à la première différence de potentiel électrique pour la pointe considérée, ledit générateur électrique étant connecté électriquement au dispositif de transfert de chaleur (10) de la pointe considérée pour activer celui-ci.
11.Dispositif de lecture/écriture selon la revendication 10 comprenant un système de détection (24) connecté électriquement à l'aiguille et adapté pour obtenir une information relative à ladite surface par microscopie par effet tunnel sous l'effet de ladite première différence de potentiel électrique.
12.Procédé d'écriture dans lequel (a)on place dans une position d'opération au voisinage d'un substrat (17) électriquement conducteur présentant une surface une pointe (1) de lecture/écriture 30 selon l'une des revendications 1 à 7, (b)un générateur électrique (15) applique une deuxième différence de potentiel électrique entre le substrat et l'aiguille, de signe opposé à la première différence de potentiel, ladite aiguille émettant une 35 particule chargée de ladite première polarité depuis la 27 couche de matériau électriquement conducteur, en direction de la surface du substrat pour former ladite surface du substrat.
13.Procédé d'écriture selon la revendication 12 dans lequel, au cours de l'étape (b) on forme la surface (17a) en déposant sur la surface une particule de métal électriquement conducteur arrachée à la couche de la pointe sous l'effet de ladite deuxième différence de potentiel.
14.Procédé d'écriture selon la revendication 13, dans lequel, au cours de l'étape (b), le dispositif de transfert de chaleur (10) maintient à l'état solide le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir et le long de la pointe.
15.Procédé d'écriture selon la revendication 12 dans lequel, au cours de l'étape (b) on forme la surface en gravant la surface par impact d'une particule de métal électriquement conducteur arrachée à la couche (9) de la pointe, sous l'effet de ladite deuxième différence de potentiel.
16.Procédé d'écriture selon la revendication 15, dans lequel, au cours de l'étape (b), le dispositif de transfert de chaleur (10) maintient à l'état liquide le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir et le long de la pointe.
17.Procédé d'écriture selon la revendication 16, dans lequel, le générateur électrique (15) applique au dispositif de transfert de chaleur (10) une puissance électrique suffisante pour maintenir à l'état liquide le matériau électriquement conducteur du réservoir et de la couche.
18.Procédé d'écriture selon l'une des revendications 15 à 17, dans lequel, au cours de l'étape (a), on place dans la position d'opération au voisinage d'un substrat (17) électriquement conducteur présentant une surface une pluralité de pointes 28 (1) de lecture/écriture selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, chacune étant connectée à un générateur électrique (15) pour l'application d'un potentiel électrique indépendant à chaque aiguille, et dans lequel l'étape (b) est mise en oeuvre de manière indépendante pour chaque aiguille.
19.Procédé d'écriture selon l'une des revendications 12 à 18, dans lequel, entre deux étapes (b) successives, on applique un mouvement relatif au substrat (17) et à au moins une pointe (1).
20.Procédé de régénération d'une pointe de lecture/écriture selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel on met en oeuvre une étape (c) au cours de laquelle le dispositif de transfert de chaleur (10) liquéfie le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir, et fait s'écouler celui-ci le long de la pointe.
21.Procédé de lecture dans lequel (d)on place dans une position d'opération au voisinage d'un substrat électriquement conducteur présentant une surface une pointe de lecture/écriture selon l'une des revendications 1 à 7, (e)un générateur électrique applique entre le substrat et l'aiguille (2) une première différence de potentiel électrique, (f)un système de détection (24) connecté à ladite aiguille obtient une information relative à ladite surface par microscopie par effet tunnel sous l'effet de ladite première différence de potentiel électrique.
22.Procédé de lecture selon la revendication 21, 30 dans lequel on applique un mouvement relatif à la pointe et au substrat, et on réitère les étapes (d), (e), et (f).
23.Procédé de traitement de surface dans lequel on met en oeuvre successivement avec une même pointe au moins un procédé de lecture selon l'une des revendications 21 à 35 22 et un procédé choisi parmi un procédé d'écriture selon 29 l'une des revendications 12 à 19, et un procédé de régénération selon la revendication 20.
24.Programme d'ordinateur comprenant des portions de code de programme pour l'exécution des étapes d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 23 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur (25).
25.Procédé de fabrication d'une pointe de lecture/écriture dans lequel : (z)on forme un noyau (3) d'un matériau réfractaire, 10 (y)on recouvre le noyau au moins partiellement d'une couche (9) de matériau électriquement conducteur, pour former une aiguille (2) une portion de connexion à un générateur électrique pour l'application d'un potentiel électrique à l'aiguille, 15 étant définie dans ladite aiguille, ladite aiguille étant adaptée pour être placée dans une position d'opération au voisinage d'un substrat électriquement conducteur présentant une surface, (x) on donne à l'aiguille la géométrie externe 20 d'une aiguille de microscope pour effet tunnel, ladite aiguille (2) étant adaptée pour être connectée dans un mode de lecture à un système de détection (24) pour l'obtention d'une information relative à la surface par microscopie par effet tunnel sous l'effet d'une 25 première différence de potentiel électrique appliqué par le générateur électrique entre le substrat et l'aiguille, et ladite aiguille étant adaptée pour émettre, dans un mode d'écriture une particule chargée d'une première polarité depuis la couche (9) de matériau électriquement 30 conducteur, en direction de la surface du substrat sous l'effet d'une deuxième différence de potentiel électrique appliquée par le générateur électrique entre le substrat et l'aiguille, de signe opposé à la première différence de potentiel, pour former ladite surface du substrat, 35 (w)on place en communication fluide avec ladite 30 couche un réservoir (11) comprenant une réserve du matériau électriquement conducteur formant ladite couche, et (v) on lie à ladite aiguille un dispositif de transfert de chaleur (10) adapté, lorsqu'il est activé, pour liquéfier le matériau électriquement conducteur contenu dans le réservoir et pour le faire s'écouler le long de la pointe.
26.Procédé de fabrication d'une pointe de lecture/écriture selon la revendication 25, dans lequel au cours de l'étape (z) . (zl) on rugosifie le noyau (3) par attaque chimique, pour augmenter la capillarité du noyau au matériau électriquement conducteur en y formant des micro-canaux longitudinaux.
27.Procédé de fabrication d'une pointe de lecture/écriture selon l'une des revendications 25 à 26 dans lequel on met en oeuvre les étapes (w) et (y) simultanément en immergeant dans un bain du matériau électriquement conducteur fondu le noyau (2) doté d'un filament (10) présentant : une portion de connexion (10d) à un générateur électrique adapté pour faire circuler dans le filament une puissance électrique adaptée pour liquéfier le matériau électriquement conducteur du réservoir, et au moins une spire (l0a) entourant l'aiguille et 25 noyée dans le réservoir de matériau électriquement conducteur.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0510793A FR2892560B1 (fr) | 2005-10-21 | 2005-10-21 | Pointe, tete et dispositif de lecture/ecriture, et son utilisation, et procede de fabrication d'un tel dispositif |
| US12/088,903 US8040784B2 (en) | 2005-10-21 | 2006-10-05 | Read/write tip, head and device, and use thereof, and method for manufacturing same |
| EP06820155A EP1938335A1 (fr) | 2005-10-21 | 2006-10-05 | Pointe, tete et dispositif de lecture/ecriture, et son utilisation, et procede de fabrication d'un tel dispositif |
| JP2008536074A JP5139309B2 (ja) | 2005-10-21 | 2006-10-05 | 読み取り／書き込みチップ、ヘッドおよび装置、およびその使用法、およびその製造方法 |
| PCT/FR2006/002243 WO2007045739A1 (fr) | 2005-10-21 | 2006-10-05 | Pointe, tete et dispositif de lecture/ecriture, et son utilisation, et procede de fabrication d'un tel dispositif |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0510793A FR2892560B1 (fr) | 2005-10-21 | 2005-10-21 | Pointe, tete et dispositif de lecture/ecriture, et son utilisation, et procede de fabrication d'un tel dispositif |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2892560A1 true FR2892560A1 (fr) | 2007-04-27 |
| FR2892560B1 FR2892560B1 (fr) | 2008-06-27 |
Family
ID=36088565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0510793A Expired - Fee Related FR2892560B1 (fr) | 2005-10-21 | 2005-10-21 | Pointe, tete et dispositif de lecture/ecriture, et son utilisation, et procede de fabrication d'un tel dispositif |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8040784B2 (fr) |
| EP (1) | EP1938335A1 (fr) |
| JP (1) | JP5139309B2 (fr) |
| FR (1) | FR2892560B1 (fr) |
| WO (1) | WO2007045739A1 (fr) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8243396B2 (en) * | 2007-09-07 | 2012-08-14 | International Business Machines Corporation | Tape drive system |
| US8439665B2 (en) * | 2009-09-30 | 2013-05-14 | Stratasys, Inc. | Ribbon liquefier for use in extrusion-based digital manufacturing systems |
| US8570683B2 (en) * | 2011-06-24 | 2013-10-29 | HGST Netherlands B.V. | Low permeability material for a side shield in a perpendicular magnetic head |
| US9837239B2 (en) * | 2013-11-07 | 2017-12-05 | Gregory Hirsch | Techniques for optimizing nanotips derived from frozen taylor cones |
| WO2015070109A1 (fr) * | 2013-11-07 | 2015-05-14 | Gregory Hirsch | Source d'émission de champ lumineuse et durable dérivée de cônes de taylor réfractaires |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4774413A (en) * | 1985-10-23 | 1988-09-27 | Nihon Denshizairyo Kabushiki Kaisha | Ion emmissive head and ion beam irradiation device incorporating the same |
| EP0431623A2 (fr) * | 1989-12-08 | 1991-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Méthode de façonnement d'une sonde et appareil pour ceci |
| US5689494A (en) * | 1991-01-11 | 1997-11-18 | Hitachi, Ltd. | Surface atom fabrication method and apparatus |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63308848A (ja) * | 1987-06-11 | 1988-12-16 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 液体金属イオン源の安定化方法 |
| JP3127472B2 (ja) * | 1991-01-11 | 2001-01-22 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH04242061A (ja) * | 1991-01-11 | 1992-08-28 | Hitachi Ltd | 表面原子の加工方法及び装置及びこれを用いた原子メモリ装置 |
| JPH04241239A (ja) * | 1991-01-11 | 1992-08-28 | Hitachi Ltd | カセット型原子レベル加工記録再生装置 |
| JP2992355B2 (ja) * | 1991-01-11 | 1999-12-20 | 株式会社日立製作所 | 表面原子加工方法及び装置、並びに表面原子記録・検出方法 |
| JPH05259532A (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-08 | Ion Kogaku Kenkyusho:Kk | メモリー装置とその記録及び読取り方法 |
| JPH07159113A (ja) * | 1993-12-10 | 1995-06-23 | Nikon Corp | 走査型トンネル顕微鏡用探針およびその製造方法 |
| FR2722333B1 (fr) | 1994-07-07 | 1996-09-13 | Rech Scient Snrs Centre Nat De | Source d'ions de metaux liquides |
| JPH09219043A (ja) * | 1996-02-14 | 1997-08-19 | Canon Inc | 記録再生装置及び記録再生方法 |
-
2005
- 2005-10-21 FR FR0510793A patent/FR2892560B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-10-05 JP JP2008536074A patent/JP5139309B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-05 WO PCT/FR2006/002243 patent/WO2007045739A1/fr active Application Filing
- 2006-10-05 EP EP06820155A patent/EP1938335A1/fr not_active Withdrawn
- 2006-10-05 US US12/088,903 patent/US8040784B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4774413A (en) * | 1985-10-23 | 1988-09-27 | Nihon Denshizairyo Kabushiki Kaisha | Ion emmissive head and ion beam irradiation device incorporating the same |
| EP0431623A2 (fr) * | 1989-12-08 | 1991-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Méthode de façonnement d'une sonde et appareil pour ceci |
| US5689494A (en) * | 1991-01-11 | 1997-11-18 | Hitachi, Ltd. | Surface atom fabrication method and apparatus |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| GUPALO M S ET AL: "Dual scanning tunneling microscope mode of the surface diffusion metal ion source: Li transfer and scanning", JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY B (MICROELECTRONICS AND NANOMETER STRUCTURES) AIP FOR AMERICAN VACUUM SOC USA, vol. 15, no. 2, March 1997 (1997-03-01), pages 491 - 494, XP002375727, ISSN: 0734-211X * |
| WAGNER A ET AL: "Liquid gold ion source", JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY USA, vol. 16, no. 6, November 1979 (1979-11-01), pages 1871 - 1874, XP002375726, ISSN: 0022-5355 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8040784B2 (en) | 2011-10-18 |
| WO2007045739A1 (fr) | 2007-04-26 |
| EP1938335A1 (fr) | 2008-07-02 |
| JP5139309B2 (ja) | 2013-02-06 |
| JP2009512847A (ja) | 2009-03-26 |
| FR2892560B1 (fr) | 2008-06-27 |
| US20080253020A1 (en) | 2008-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2892560A1 (fr) | Pointe, tete et dispositif de lecture/ecriture, et son utilisation, et procede de fabrication d'un tel dispositif | |
| US7138627B1 (en) | Nanotube probe and method for manufacturing same | |
| JPH07235515A (ja) | パターン書き込み方法及びその装置 | |
| EP2391578B1 (fr) | Procede de formation de nano-fils et procede de fabrication de composant optique associe | |
| WO2020075173A1 (fr) | Électrodéposition tridimensionnelle à confinement de ménisque | |
| Davydov et al. | Electrochemical local maskless micro/nanoscale deposition, dissolution, and oxidation of metals and semiconductors (a review) | |
| EP1987530B1 (fr) | Installation et procede de nano -fabrication | |
| EP2040869B1 (fr) | Procédé et installation de marquage d'un objet | |
| JP2000035395A (ja) | プローブの尖鋭化方法 | |
| JP2004318091A (ja) | Ａｆｍに電気化学的手法を適用したマスク黒欠陥修正 | |
| JP2009109411A (ja) | プローブとその製造方法および走査型プローブ顕微鏡 | |
| EP0769202B1 (fr) | Source d'ions de metaux liquides | |
| US20030155246A1 (en) | Electrochemical nanostructuring method and device | |
| Ma et al. | Electrochemical machining of gold microstructures in LiCl/dimethyl sulfoxide | |
| JP2011091001A (ja) | 荷電粒子ビーム源の製造方法、荷電粒子ビーム源、荷電粒子ビーム装置 | |
| JP2024106166A (ja) | 走査プローブ顕微鏡用の探針とその作製方法 | |
| EP2555897A1 (fr) | Procede et dispositif de fabrication d'un cylindre de diametre micrometrique | |
| Hemmatian | Nano-fabrication of complex functional structures using non-conventional lithography | |
| Ye et al. | Quantized conductance observed in reversible atomic contacts fabricated by template electroplating using an on-membrane anode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 12 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20180629 |