Frédéric Leroy
Structure et dynamique de surface; Phenomène hors-équilibre; Microscopie electronique; Diffraction de surface; GISAXS
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Activités de recherche
Ma recherche est orientée vers les nanosciences et sur l’utilisation in situ et en temps réel de méthodes expérimentales originales s’appuyant sur la microscopie électronique à électrons lents et sur la diffraction des rayons X (rayonnement synchrotron). L’objectif est d’étudier des processus physique hors-équilibre à la surface des materiaux et à l’échelle nanométrique. Depuis 10 ans, la microscopie à électrons lents in situ m’a permis d’aborder dans l’espace réel l’étude structurale et morphologique de la surface d’un matériau soumis à des contraintes thermique, chimique ou électrique. Mon activité scientifique est principalement axée sur l’étude des processus hors-équilibre, e.g. celle de la ligne triple solide-solide vapeur, et sur le développement d’une microscopie basée sur l’holographie d’électrons de basse énergie. Je développe par ailleurs l'utilisation de la technique de diffusion centrale des rayons X en incidence rasante in situ pour étudier dans l’espace de Fourier en particulier des processus d’auto-organisation d’agrégats nanométriques et la croissance de structures dendritiques facettées pendant le démouillage d’une couche mince solide. Aujourd'hui mon activité de recherche s'enrichie de l'étude des propriétés ferroélectriques et ferroélastiques des films minces à base de chalcogènes.
Research activity
My research is focused on nanoscience and on the use of new in situ and real time experimental methods based on Low Energy Electron Microscopy and X-ray Scattering (synchrotron radiation). The goal is to study out-of-equilibrium surface phenomena at the nanometer scale. For the past 10 years, in situ Low Energy Electron Microscopy have been dedicated to surface modification studies on structural and morphological properties induced by a thermal, a chemical or an electrical stress. This research activity is mainly focused on out-of-equilibrium phenomena, e.g. the solid-solid-vapor triple line dynamics, and on the development of a setup based on holography with low energy electrons. I have also developed the use of in situ Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering to study in Fourier space in particular the self-organization of nanosize clusters and the growth of dendritic facetted structures formed during the dewetting of an unstable thin solid film. Today my research activity is enriched by the study of ferroelectric and ferroelastic properties of chalcogen-based thin films.
1-Déroulement de carrière
Après des études de Physique (Institut National Polytechnique de Grenoble / Agrégation de Physique), j’ai effectué une thèse au CEA-Grenoble (2001-2004) sous la direction de Gilles Renaud et Jean-René Régnard intitulée « diffusion centrale des rayons X appliquée à l’étude in situ de la croissance de nanostructures : vers la croissance auto-organisée».
En 2004-2005 j’ai effectué un stage post-doctoral à l’Institut Max-Planck de Physique du Solide de Stuttgart (resp. K. Kern) sur la croissance par co-dépôt de phases bidimensionnelles organo-métalliques étudiées par Microscopie à Effet Tunnel.
De 2005 à 2016 j'ai été Maître de Conférences (HDR, 2013) à l’Université Aix-Marseille, au sein du Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM).
Depuis 2016 je suis Professeur des Universités. Ma recherche est centrée sur la structure et la dynamique des surfaces par microscopie électronique à électrons lents et diffraction des rayons X.
3-Responsabilités scientifiques
2023-2027: Coordinateur du projet AMIDEX HIBERNIA. (330k€).
2022-2026: Coordinateur national du projet ANR FETh. (500k€).
2015-2019: Coordinateur national du projet ANR HOLOLEEM. Microscopie à electrons lents holographique (230 k€).
2013-2017: Membre du projet ANR Blanc LOTUS. Dynamique de la ligne triple solide-solide-vide (500 k€). Coordination des expériences sur la dynamique de la ligne triple soumise à une réaction chimique.
2009-201: Coordinateur national du projet ANR P-Nano. Démouillage de films solides (800 k€).
3-Responsabilités administratives
Janvier 2018-2022 - Co-Responsable du département NanoMatériaux du CINaM (30 permanents). Membre du comité de suivi des thèses du CINaM.
Janvier 2015-Décembre 2017 - Responsable du département NanoMatériaux et Réactivité du CINaM (20 permanents).
Membre du comité de direction du CINaM (5 responsables de département, 1 IT et le directeur du laboratore)._ - Membre de la Commission Scientifique du CINaM (Prospective).
Juillet 2016: Co-organisateur du colloque de l'Association Francaise de Cristallographie, Marseille, Fr.
Janvier 2016: Co-organisateur des Journées Surface Interface, Marseille, Fr.
2009-2015: Membre du comité de programme du synchrotron SOLEIL. Propriétés électroniques et magnétiques de la matière/ surfaces et interfaces.
Mars 2015: Co-organisateur de la conférence : Surface Science Symp., Les Arcs, Fr.
2009-2011: Coordinateur national du projet ANR P-NANO DEFIS. Démouillage de Films Solides (800 k€).
2009-2011: En délégation au CNRS Projet de recherche : Démouillage solide de films minces par Microscopie à électrons lents.
2008-2011: Membre élu du département :Sciences de la matière Université Aix-Marseille 3, Marseille.
2009-2011: Membre élu du conseil de laboratoire, CINaM, UMR 7325.
2011: Membre du comité de sélection Maître de Conférence N◦0342 publié en 33ème section, Univ. Aix-Marseille 3.
2005-2008: Membre du projet ANR P-NANO Nanomorphogénèse.
Juillet 2008: Co-organisateur de l’école d’été NanoSteps, Centre CNRS, Cargese, Corse.
2008: Membre du comité de sélection Maître de Conférence N◦0568S publié en 28ème section, Univ. Aix-Marseille 2.
2008: Membre du comité de sélection Maître de Conférence N◦0335 publié en 28ème section, Univ. Aix-Marseille 3
2025
A combined 2ω/3ω method for the measurement of the in-plane thermal conductivity of thin films in multilayer stacks: Application to a silicon-on-insulator wafer
F. Mazzelli, J. Paterson, F. Leroy, O. Bourgeois
Journal of Applied Physics 137:015106 (2025)10.1063/5.0227482
2024
Polarization structure of nanostrip domain intersections in GeTe films
Boris Croes, Fabien Cheynis, Salia Cherifi Cherifi-Hertel, Kokou Dodzi Dorkenoo, Pierre Müller, Stefano Curiotto, Frédéric Leroy
Physical Review B 109:024103 (2024)10.1103/PhysRevB.109.024103
Pushing the thickness limit of the giant Rashba effect in ferroelectric semiconductor GeTe
Boris Croes, Alexandre Llopez, Calvin Tagne-Kaegom, Bodry Tegomo Chiogo, Bertrand Kierren, Pierre Müller, Stefano Curiotto, Patrick Le Fèvre, François Bertran, Andrés Saúl, Yannick Fagot-Revurat, Frédéric Leroy, Fabien Cheynis
Nano Letters (2024)10.1021/acs.nanolett.4c03281
Rim nucleation and step-train orientation effects in SOI(111) dewetting
Stefano Curiotto, Pierre Müller, Fabien Cheynis, Igor Ozerov, Frédéric Leroy
Surfaces and Interfaces 45:103912 (2024)10.1016/j.surfin.2024.103912
Surface thermomigration of 2D voids
Stefano Curiotto, Nicolas Combe, Pierre Müller, Ali El Barraj, Nayef Abu Dahech, Fabien Cheynis, Olivier Pierre-Louis, Frédéric Leroy
Applied Physics Letters 125:121601 (2024)10.1063/5.0228961
Van der Waals epitaxy of Weyl-semimetal Td-WTe2
Alexandre Llopez, Frédéric Leroy, Calvin Tagne-Kaegom, Boris Croes, Adrien Michon, Chiara Mastropasqua, Mohamed Al Khalfioui, Stefano Curiotto, Pierre Müller, Andrés Saúl, Bertrand Kierren, Geoffroy Kremer, Patrick Le Fèvre, François Bertran, Yannick Fagot-Revurat, Fabien Cheynis
ACS Applied Materials & Interfaces 16:20878-20885 (2024)10.1021/acsami.4c00676
2023
Tungsten evolution under helium irradiation: Shape of bubbles by TEM and in-situ GISAXS analysis
L. Corso, S. Curiotto, E. Bernard, Martiane Cabie, C. Martin, Lucio Martinelli, Fabien Cheynis, Pierre Müller, Frédéric Leroy
Nuclear Materials and Energy 37:101533 (2023)10.1016/j.nme.2023.101533
Early-stage growth of GeTe on Si(111)-Sb
Boris Croes, Fabien Cheynis, Yannick Fagot-Revurat, Pierre Müller, Stefano Curiotto, Frédéric Leroy
Physical Review Materials 7:014409 (2023)10.1103/PhysRevMaterials.7.014409
Thermomechanic behavior of epitaxial GeTe ferroelectric films on Si(111)
Boris Croes, Fabien Cheynis, Michaël Texier, Pierre Müller, Stefano Curiotto, Frédéric Leroy
Journal of Applied Physics 134:204103 (2023)10.1063/5.0173718
Size-dependent diffusion of 3D nanovoids in a bcc solid
Stefano Curiotto, Pierre Müller, Fabien Cheynis, Loic Corso, Elodie Bernard, Frédéric Leroy
Applied Physics Letters 123:241603 (2023)10.1063/5.0175752
2022
Polar surface of ferroelectric nanodomains in GeTe thin films
B. Croes, F. Cheynis, P. Müller, S. Curiotto, F. Leroy
Physical Review Materials 6:064407 (2022)10.1103/PhysRevMaterials.6.064407
Automatic Ferroelectric Domain Pattern Recognition Based on the Analysis of Localized Nonlinear Optical Responses Assisted by Machine Learning
Boris Croes, Iaroslav Gaponenko, Cédric Voulot, Olivier Grégut, Kokou D Dorkenoo, Fabien Cheynis, Stefano Curiotto, Pierre Müller, Frédéric Leroy, Kumara Cordero‐edwards, Patrycja Paruch, Salia Cherifi Cherifi-Hertel
Advanced Physics Research 2200037 (2022)10.1002/apxr.202200037
Reflections on the effect of an external flux in surface physics
Stefano Curiotto, F. Leroy, F. Cheynis, P. Müller
Surface Science : A Journal Devoted to the Physics and Chemistry of Interfaces 725:122158 (2022)10.1016/j.susc.2022.122158
2021
Kinetic Monte Carlo simulations of the diffusion and shape evolution of single-layer clusters on a hexagonal lattice with and without external force
Stefano Curiotto, Pierre Müller, Fabien Cheynis, Frédéric Leroy
Applied Surface Science 552:149454 (2021)10.1016/j.apsusc.2021.149454
Mechanism of droplet motion and in-plane nanowire formation with and without electromigration
Stefano Curiotto, Pierre Müller, Fabien Cheynis, Frédéric Leroy
Applied Surface Science 579:152015 (2021)10.1016/j.apsusc.2021.152015
2020
2D Manipulation of Nanoobjects by Perpendicular Electric Fields: Implications for Nanofabrication
Stefano Curiotto, F. Cheynis, Pierre Müller, Frédéric Leroy
ACS Applied Nano Materials 3:1118-1122 (2020)10.1021/acsanm.9b02517
Dynamics of Au-Ge liquid droplets on Ge(1 1 1) terraces: Nucleation, growth and dynamic coalescence
Ali El-Barraj, Stefano Curiotto, Fabien Cheynis, Pierre Müller, Frédéric Leroy
Applied Surface Science 509:144667 (2020)10.1016/j.apsusc.2019.144667
Dynamics of Gold Droplet Formation on SiO 2 /Si(111) Surface
Hadi Hijazi, Frédéric Leroy, Guillaume Monier, Gabin Grégoire, Evelyne Gil, Agnès Trassoudaine, Vladimir G Dubrovskii, Dominique Castelluci, Nebile Isik Goktas, Ray Lapierre, Yamina André, Christine Robert-Goumet
Journal of Physical Chemistry C 124:11946-11951 (2020)10.1021/acs.jpcc.0c02378
Electric forces on a confined advacancy island
Frédéric Leroy, Ali El-Barraj, Fabien Cheynis, Pierre Müller, Stefano Curiotto
Physical Review B 102 (2020)10.1103/PhysRevB.102.235412
Kinetics and coupled dynamics of dewetting and chemical reaction in Si/SiO2/Si system
Frédéric Leroy, D Landru, Fabien Cheynis, O Kononchuk, Pierre Müller, Stefano Curiotto
Journal of Materials Science (2020)10.1007/s10853-020-05161-w
2019
2D nanostructure motion on anisotropic surfaces controlled by electromigration
Stefano Curiotto, Pierre Müller, Ali El-Barraj, Fabien Cheynis, Olivier Pierre-Louis, Frédéric Leroy
Applied Surface Science 469:463-470 (2019)10.1016/j.apsusc.2018.11.049
Atomic Transport in Au-Ge Droplets: Brownian and Electromigration Dynamics
Frédéric Leroy, Ali El-Barraj, Pierre Müller, Fabien Cheynis, Stefano Curiotto
2017
Dewetting of patterned solid films: Towards a predictive modelling approach
M. Trautmann, F. Cheynis, F. Leroy, S. Curiotto, O. Pierre-Louis, Pierre Müller
Applied Physics Letters 110:263105 (2017)10.1063/1.4990005
Interplay between deoxidation and dewetting for ultrathin SOI films
M. Trautmann, F. Cheynis, F. Leroy, S. Curiotto, Pierre Müller
Applied Physics Letters 110:161601 (2017)10.1063/1.4980132
2016
Surface diffusion of Au on root 3 x root 3 Si(111)-Au studied by nucleation-rate and Ostwald-ripening analysis
S. Curiotto, F. Cheynis, F. Leroy, Pierre Müller
Surface Science : A Journal Devoted to the Physics and Chemistry of Interfaces 647:8-11 (2016)10.1016/j.susc.2015.11.015
Catalytically enhanced thermal decomposition of chemically grown silicon oxide layers on Si(001)
F. Leroy, T. Passanante, F. Cheynis, S. Curiotto, E. B. Bussmann, Pierre Müller
Applied Physics Letters 108:111601 (2016)10.1063/1.4941799
Elastic cost of silicon step rebonding
F. Leroy, Yves Garreau, F. Cheynis, B. Croset, A. Coati, Pierre Müller, Geoffroy Prévot
Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015) 93:045416 (2016)10.1103/PhysRevB.93.045416
How to control solid state dewetting: A short review
Frédéric Leroy, Lukasz Borowik, Fabien Cheynis, Yann Almadori, Stefano Curiotto, Martine Trautmann, Jean-Charles Barbé, Pierre Müller
Surface Science Reports 71:391-409 (2016)10.1016/j.surfrep.2016.03.002
2015
In-plane Si nanowire growthmechanis in absence of external Si flux
S. Curiotto, F. Leroy, F. Cheynis, Pierre Müller
Shape transition in nano-pits after solid-phase etching of SiO2 by Si islands
F. Leroy, Y. Saito, S. Curiotto, F. Cheynis, Olivier Pierre-Louis, Pierre Müller
Applied Physics Letters 106:191601 (2015)10.1063/1.4921091