Titre : faisceau d’ions focalisés par contre réaction d’électrons corrélés
Sous la co-direction de Patrick Cheinet et Yan Picard
Résumé: Cette thèse porte sur le développement d’un nouveau système de faisceau d’ions focalisés (FIB) basé sur un principe innovant. Au sein de l’équipe Matière Froide Corrélée du LAC, il a été démontré que, dans des conditions spécifiques, lorsqu’un atome de césium est excité vers un état de Rydberg puis ionisé par un champ électrique, l’ion et l’électron ainsi produits sont corrélés en position.

L’objectif de ce travail est d’adapter ce principe au prototype ColdFIB, un système FIB développé en collaboration avec Orsay Physics. La colonne ColdFIB utilise des atomes de césium excités vers un état de Rydberg et ionisés par un champ électrique. L’objectif principal de cette thèse était de concevoir une configuration d’électrodes capable d’extraire, de collecter et de zoomer les électrons sur leur détecteur tout en conservant leur corrélation en position avec les ions.

Ainsi, les ions sont focalisés sur un spot de quelques dizaines de nanomètres sur l’échantillon, tandis que les électrons sont agrandis sur le détecteur de quelques dizaines de millimètres, ceci en conservant la corrélation en position. L’objectif à terme de ce dispositif est d’obtenir des résolution sub-nanométriques en gravure, imagerie et implantation d’ions à basse énergie pour des applications en nanotechnologies.

En anglais :
Title: Focused ion beam with correlated electron feedback
Under the supervision of Patrick Cheinet and Yan Picard
Abstract: This thesis focuses on the development of a novel focused ion beam (FIB) system based on an innovative principle. Within the Matière Froide Corrélée team at LAC, it has been demonstrated that, under specific conditions, when a cesium atom is excited to a Rydberg state and subsequently ionized by an electric field, the resulting ion and electron exhibit correlated positional behavior.

The aim of this work is to adapt this principle to the ColdFIB prototype, a FIB system developed in collaboration with Orsay Physics. The ColdFIB column employs cesium atoms excited to a Rydberg state and ionized by an electric field. The primary goal of this thesis was to design an electrode configuration capable of extracting, collecting, and magnifying the electrons onto their detector while preserving their positional correlation with the ions.

As a result, the ions are focused into a spot of a few tens of nanometers on the sample, while the electrons are magnified on the detector by a few tens of millimeters, all while preserving their position correlation. The ultimate goal of this device is to achieve sub-nanometric resolution in etching, imaging, and low-energy ion implantation for applications in nanotechnology.