Ce travail s’inscrit initialement dans le cadre du Contrat Plan Etat Région Campus Intelligence Ambiante (CIA) 2010-2013 et a trait à l’action transversale « Caractérisation Electrique de Nano-Dispositifs et Instrumentation Avancée (CENIA) ». Dans un contexte de développement spectaculaire des nano-objets, il était nécessaire de développer de nouveaux moyens de caractérisation électrique et électromagnétique aux petites échelles. C’est dans ce contexte qu’un projet EQUIPEX ExCELSiOR (Centre expérimental pour l’étude des propriétés des nanodispositifs dans un large spectre du DC au moyen Infra-rouge) a été porté par l’IEMN en 2012. Les résultats obtenus ont permis au laboratoire d’intégrer plusieurs projets européens H2020 EMPIR (European Metrology Programme for Innovation and Research – Euramet) regroupant les acteurs de la métrologie hyperfréquence en Europe.
Lancé en décembre 2017, le projet européen NMPB (Nanotechnologies, Matériaux avancés, Biotechnologie et Production) intitulé MMAMA porté par l’IEMN et construit avec Keysight Technologies® (leader en équipement de tests et mesures hyperfréquences – Autriche), METAS (Institut de Métrologie – Suisse), Materia Nova® ASBL (Centre de recherche et d’ingénierie sur les matériaux – Belgique), ETHZ (École polytechnique fédérale de Zurich – Suisse), QWED® (PME – solutions logicielles et matérielles hyperfréquences), Dracula Technologies® (PME – solutions photovoltaïques), Adamant Composites® LTD (PME – matériaux et structures à base de nano-composites), Ayming (suivi et communication) ambitionne de développer une plate-forme de caractérisation et de modélisation hyperfréquence unique pour l’analyse de matériaux avancées pour une large communauté. Cette plateforme a pour objectif l’optimisation de la qualité et de la fabrication de ces matériaux/structures dans un contexte industriel.
MMAMA s’intéresse à l’industrie de la chimie qui offre une large gamme de nanoparticules organiques et non-organiques adressant différents secteurs et applications. La qualité et les performances du produit final dépendent principalement des propriétés chimiques, électriques, optiques et /ou mécaniques de ces nanoparticules ainsi que de leur arrangement à l’échelle macroscopique (amorphe, partiellement amorphe, hybride/composite, multi-couches). Le même constat peut être dressé pour les matériaux en couche mince. Les éléments chimiques constitutifs d’un matériau stratifié sont usuellement connus mais la morphologie, l’épaisseur des couches et les propriétés des interfaces sont cruciaux pour déterminer les performances du produit final. Les caractérisations macroscopiques sont couramment utilisées pour vérifier les propriétés sur des surfaces de matériau. Dans ce domaine du test et de la caractérisation des propriétés des matériaux, il existe un ‘gap’ entre les nano- et les macro-mondes concernant les types d’instruments et les méthodologies de test et incidemment aux types de données mesurées. D’une part, dans un contexte de laboratoire, les techniques par microscopies à sonde locales ou par microscopie à balayage électronique permettent d’atteindre des résolutions de quelques dizaines de nanomètres mais s’avèrent destructives du fait de la préparation de l’échantillon à caractériser. D’autre part, la résolution des équipements de mesure pour le test en ligne est faible mais les méthodes sont rapides et ne nécessitent pas d’expertise particulière.
Le projet MMAMA se situe à l’interface entre les caractérisations en laboratoires à l’échelle nanométrique et les caractérisations en ligne à l’échelle macroscopique. Il s’agit d’explorer le lien entre le comportement électrique à l’échelle macroscopique de matériaux en couches minces et de matériaux composites et leurs propriétés microscopiques/nanoscopiques. Ce lien entre les propriétés électriques macroscopiques et microscopiques a été exploré par la mesure du matériau en considérant un ensemble de techniques de caractérisation hyperfréquence à différentes échelles de dimensions.
Les résultats obtenus après trois années sont au rendez-vous. La plate-forme de modélisation et de caractérisation MMAMA intègre des techniques de microscopie champ proche à balayage innovantes, imagerie radar active, résonateur diélectrique et spectroscopie d’impédance.
Références :
Website : https://www.mmama.eu/
Linkedin : https://www.linkedin.com/in/mmama/
https://cordis.europa.eu/article/id/429326-new-microwave-microscopy-platform-spurs-development-of-high-quality-semiconductor-materials/fr
https://www.youtube.com/watch?v=6s2hSd5muRE