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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
Atomistic Description of Interdroplet Ice-Bridge Formation during Condensation Frosting
Stefano Curiotto, David Paulovics, Christophe Raufaste, Franck Celestini, Thomas Frisch, Frédéric Leroy, Fabien Cheynis, Pierre Müller
Langmuir 39:579 (2023)10.1021/acs.langmuir.2c02860
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
Hole opening from growing interfacial voids: A possible mechanism of solid state dewetting
Stefano Curiotto, Anna Chame, Pierre Müller, Carl Thompson, Olivier Pierre-Louis
Applied Physics Letters 120:091603 (2022)10.1063/5.0083139
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
Magnetic anisotropy of one-dimensional Co nanostructures
Michel Daher Mansour, Romain Parret, F. Cheynis, Matthieu Petit, Fadi Choueikani, Lisa Michez, Laurence Masson
Physical Review B 102:155403 (2020)10.1103/PhysRevB.102.155403
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
Nanomateriaux Structure, morphologie et stabilite
Pierre Müller
Techniques de l’Ingénieur. Techniques d'Analyse NM3010 (2020)
Propriétés des nano-objets: Longueurs critiques, effets de taille et de forme
Pierre Müller
Techniques de l’Ingénieur. Techniques d'Analyse (2020)
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
Shape changes of two-dimensional atomic islands and vacancy clusters diffusing on epitaxial (1 1 1) interfaces under the impact of an external force
Stefano Curiotto, Frédéric Leroy, Pierre Muller, Fabien Cheynis, Michail Michailov, Ali El-Barraj, Bogdan Ranguelov
Journal of Crystal Growth 520:42-45 (2019)10.1016/j.jcrysgro.2019.05.016
Atomic Transport in Au-Ge Droplets: Brownian and Electromigration Dynamics
Frédéric Leroy, Ali El-Barraj, Pierre Müller, Fabien Cheynis, Stefano Curiotto
Physical Review Letters (2019)
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
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2023-2027 : Projet HEBUTERNE (ANR-23-CE08 - PRC)
Helium Bubble formation in Tungsten: from Nanoscience understanding to macroscale impact
(Coordinateur : E. Bernard, CEA/IRFM) -
2022-2026 : Projet FETh ( ANR-22-CE08 - PRC)
Ferroelectric control of nanoscale Electric and Thermal conduction in GeTe
(Coordinateur: F. Leroy) -
2022-2026 : Projet Thermotweez (ANR-22-CE09 - PRME)
Déplacement de nanostructures de surface contrôlé par thermomigration
(Coordinateur: S. Curiotto) -
Projet ANR 2DTransformers (ANR-14-OHRI-0004)
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Projet ANR HoloLEEM (ANR-15-CE09-0012)
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Projet ANR LOTUS (ANR-13-BS04-0004-02)
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2024-2028 : Projet HIBERNIA
Helium bubbles in plasma-facing material of fusion reactors: a nanoscience
approach
(Coordinateur: F. Leroy) -
2023-2027 : Projet FRICTION
Ferroelectric Rashba semiconductors for spin orbitronics
(Coordinateur: F. Cheynis) -
2023-2027 : Projet INDIGENA
Interfacial Design of Optical High-Harmonic Generation
(Coordinateur: C. Attaccalite, CINaM)
Collaborations Aix-Marseille Univ.
- O. M. Texier & O. Thomas (IM2NP, Marseille)
- C. Martin (PIIM, Marseille)
Collaborations nationales
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- O. Pierre-Louis (ILM, Lyon)
- E. Bernard (CEA/IRFM, Saint Paul-lez-Durance)
- S. Cherifi-Hertel (IPCMS, Strasbourg)
- Y. Fagot-Revurat, B. Kierren & D. Malterre (Institut Jean Lamour, Nancy)
- A. Michon, M. Al Khalfioui & M. Portail (CRHEA, Valbonne)
- J.-P. Attané & L. Vila (CEA/SPINTEC, Grenoble)
- J. Coraux (Institut Néel, Grenoble)
- L. Martinelli & G. Renaud (ESRF, beamline BM32, Grenoble)
Collaborations internationales
- B. Ranguelov & M. Michailov (IPC, BAS, Bulgary)
- Y. Saito (Keio Univ., Japan)
- C. V. Thompson (MIT, Cambridge, USA)
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Method for making semi-conductor nanocrystals (Nov. 8, 2012)
Ł. Borowik, J.-C. Barbé, E. Bussmann, F. Cheynis, F. Leroy, D. Mariolle and P. Müller. Publication Number: US2012282758.
Ł. Borowik, J.-C. Barbé, E. Bussmann, F. Cheynis, F. Leroy, D. Mariolle and P. Müller. Publication Number: US2012282759.
Ensemble UHV au CINaM
Nous utilisons au quotidien un ensemble expérimental UHV dédié à la physique des surfaces incluant un microscope LEEM/PEEM [1,2], un microscope STM/AFM [3,4] et une chambre de préparation de surfaces. Une vue d'ensemble des équipements est visible ci-dessous. La technique de microscopie LEEM nous permet de visualiser et de filmer des surfaces cristallines (temps d'acquisition typique 0.1-1s) dans un environnement UHV (qqs 10-10 Torr soit env. 10-13 bar) ou en présence d'une pression partielle (qqs 10-7 Torr : H2, N2, O2, ...) à hautes températures (≈1300K) ou en dessous de la température ambiante (≈150K).
Cette technique est donc particulièrement adaptée pour les caractérisations in-situ et temps réel de surfaces et de films minces cristallins à l'échelle mésoscopique (champ de vue : qqs 1µm à qqs 10µm avec une résolution latérale typique de 5nm et une résolution verticale atomique).
En mode diffraction, cet équipement permet l'acquisition de clichés LEED (Low-Energy Electron Diffraction ) et ainsi de déterminer la structure atomique de la surface imagée. Comme en microscopie électronique en transmission (MET), la microscopie LEEM permet l'imagerie en champ clair et en champ sombre de la surface à caractériser. Il est ainsi possible de distinguer à l'échelle de la surface des régions présentant différents arrangements atomiques.
Une description complète de l'ensemble instrumental peut être trouvée dans le référence suivante : Rev. Sci. Instr. 85 (2014) 043705
Des exemples d'images LEEM obtenues avec notre microscope sont disponibles ci-dessous.
Gauche : Surface de Si(001) à 1000°C en champ sombre. Le contraste blanc-noir résulte de la différence de structure cristallographique entre les terrasses atomiques adjacentes dans le cas du Si(001) (champ de vue : 15µm). Un film illustrant la sublimation de la surface de silicium à hautes températures est également disponible ici.
Droite : Surface de Mo(110) à 1070°C en champ clair. Le contraste permettant de visualiser les marches atomiques (lignes noires) est dû à la différence de phase entre les ondes électroniques diffusées par deux terrasses séparant une marche. Le cercle noir indique une dislocation vis émergeant à la surface du cristal et la flèche noire indique une marche atomique circulaire au sommet d'une pyramide à base circulaire (champ de vue : 7.5µm).
Nanofabrication et plateforme PLANETE (CINaM)
La recherche en nanosciences repose fréquemment sur l'utilisation d'échantillons structurés artificiellement à l'échelle nanométrique. Pour cela, nous sommes des utilisateurs réguliers de la plateforme de nanofabrication PLANETE du CINaM. Plus précisément, nos projets scientifiques requièrent l'utilisation de procédés technologiques en salle blanche tels que :
- Nettoyage chimique
- Lithographie optique et/ou électronique
- Gravures plasma
Techniques de caractérisation et rayonnement synchrotron
Pour une compréhension détaillée des relations entre structure atomique, dynamique de surface et propriétés électroniques, des caractérisations complémentaires à celles disponibles dans notre ensemble expérimental sont généralement nécessaires. Les techniques de caractérisation de surface reposant sur le rayonnement synchrotron offre la possibilité de combiner des approches basées sur l'espace réel et sur l'espace réciproque. Voici une liste réduite (et non-exhaustive !) des techniques auxquelles nous avons régulièrement recours :
- Diffraction des rayons X en incidence rasante (GIXD) & Diffusion de rayons X aux petits angles en incidence rasante (GISAXS) @BM32 (ESRF)
- Spectroscopie électronique de photoémission résolue en angle (ARPES) @CASSIOPEE (SOLEIL)
- Spectromicroscopie XPEEM @HERMES (SOLEIL), @Nanospectroscopy (ELETTRA)
Electromigration of Au on Ge(111)
2D Au islands (dark grey) detach from step edges and migrate in the direction opposite to the current. Temperature: 500°C. Field of view: 6.5x4.5µm2. Time: 4min. (unpublished results).
Electromigration on Si(111)
Electromigration of two single-atom deep holes (dark grey) on a Si(111)-7x7 terrace (light grey). They migrate in the direction opposite to the electric current (that is reversed twice). The holes are in a metastable Si(111)-(1x1) surface reconstruction. Field of view: 28x12µm2. Temperature ≤830°C. Time: 35min (unpublished results).
Electromigration on Si(100)
Single-atom deep holes (black ellipses) move under the effect of an electric current. The current direction is from left to right. The sample temperature is at 1170K, the window width is 18µm and the real-time experiment duration is 9 minutes. Appl. Surf. Sci., 469, 463 (2019).
2D elec. gas induced by a Ag deposition
At ε=24 eV, the image shows the Ag adatom concentration variations. At ε=1.8 eV, the LEEM image illustrates qualitatively the surface work function time evolution (i.e. the 2DEG doping). Sci. Rep. 7 (2017) 10642.
Dewetting of a Si(100) film on a SiO2 substrate
The black-white regions at the top of the imaged area are Si(100) terraces with 2x1 or 1x2 surface reconstruction. The dewetting front advances and when O2 is introduced in the chamber it stops. The Si terraces alternatively blink between white and black during O2 exposure because Si is consumed according to the reaction Si+1/2O2=SiO(gas). The sample temperature is 1100K.
Au-Si droplets moving on Si(111)
The droplets climb up and locally dissolve the Si steps (field-of-view: 10µm).
Surface phase transformation on Si(111)
White and dark regions are 7x7 and 1x1 surface phases respectively. Below 830ºC the 7x7 phase is stable with a small amount of residual, metastable 1x1. Upon heating the sample above 830ºC, the 7x7 phase reduces and disappears while the 1x1 domains widen. Decreasing the temperature below 830ºC, the 7x7 domains nucleate and grow. The process is reversible. The window width is 7µm.