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141 results on '"Christophe Gatel"'

51. Lorentz microscopy mapping for domain wall structure study in L10 FePd thin films

Author: Aurélien Masseboeuf, Jean-Christophe Toussaint, Alain Marty, Christophe Gatel, and Pascale Bayle-Guillemaud
Subjects: 010302 applied physics, Materials science, Condensed matter physics, business.industry, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Electromagnetic induction, Characterization (materials science), Magnetization, Domain wall (magnetism), Optics, Transmission electron microscopy, Phase (matter), 0103 physical sciences, Thin film, 0210 nano-technology, Phase retrieval, business, Instrumentation
Abstract: Thin film alloys with perpendicular anisotropy were studied using Lorentz transmission electron microscopy (LTEM). This work focuses on the configuration of domain walls and demonstrates the suitability and accuracy of LTEM for the magnetic characterization of perpendicular magnetic anisotropy materials. Thin films of chemically ordered (L1(0)) FePd alloys were investigated by micro-magnetic modeling and LTEM phase retrieval approach. The different components of magnetization described by the modeling were studied on experimental images and confirmed by LTEM contrast simulation. Furthermore, quantitative measurements of magnetic induction inside the domain walls were made by using an original method to separate the electrical and magnetical contributions to the phase information. Irregularities were also observed along the domain walls which could play a major role during the magnetization processes.
Published: 2009

52. Distortion corrections of ESI data cubes for magnetic studies

Author: Christophe Gatel, Peter Schattschneider, and Bénédicte Warot-Fonrose
Subjects: Noise (signal processing), business.industry, Chemistry, Measure (physics), Dichroism, Dichroic glass, Signal, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Data cube, Optics, Distortion, Nanometre, business, Instrumentation
Abstract: Measuring magnetic properties at a nanometre scale could be achieved in a transmission electron microscope by using dedicated techniques. Among these, the energy-loss magnetic chiral dichroism has already proven its efficiency and needs improvements to be widely used. The energy spectrum imaging technique can be used to measure dichroism but some image treatments are necessary due to distortions. This paper deals with the corrections that need to be applied on the data to remove all distortions, especially drift and non-isochromaticity, and extract reliable information. The measure and correction procedures are developed on an artificial data cube containing the dichroic signal and some noise to prove the efficiency of the routines.
Published: 2009

53. Quantitative Observation of Magnetic Flux Distribution in New Magnetic Films for Future High Density Recording Media

Author: Etienne Snoeck, Pascale Bayle-Guillemaud, Aurélien Masseboeuf, Christophe Gatel, Alain Marty, Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M - UMR 9002), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, Materials science, Electron Holography, FOS: Physical sciences, Bioengineering, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Electron holography, 0103 physical sciences, Perpendicular, Perpendicular Magnetic Anisotropy, General Materials Science, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Anisotropy, 010302 applied physics, Condensed Matter - Materials Science, Condensed matter physics, Magnetic moment, Mechanical Engineering, Demagnetizing field, Materials Science (cond-mat.mtrl-sci), Instrumentation and Detectors (physics.ins-det), General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Microstructure, Magnetic flux, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Nanometre, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Off-axis electron holography was used to observe and quantify the magnetic microstructure of a perpendicular magnetic anisotropic (PMA) recording media. Thin foils of PMA materials exhibit an interesting up and down domain configuration. These domains are found to be very stable and were observed at the same time with their stray field, closing magnetic flux in the vacuum. The magnetic moment can thus be determined locally in a volume as small as few tens of cubic nanometers.
Published: 2009

54. Crystalline structure of oxide-based epitaxial tunnel junctions

Author: Frédéric Petroff, Antoine Barbier, Stefan Stanescu, Cyrile Deranlot, Jean-Baptiste Moussy, Richard Mattana, M.-J. Guittet, Christophe Gatel, A. V. Ramos, and Cristian Mocuta
Subjects: Diffraction, Materials science, business.industry, Oxide, General Physics and Astronomy, Crystal structure, Epitaxy, law.invention, Condensed Matter::Materials Science, chemistry.chemical_compound, Tunnel effect, Optics, chemistry, Tunnel junction, law, Optoelectronics, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry, Photolithography, business, Lithography
Abstract: Epitaxial metal/oxide based magnetic tunnel-junctions (MTJ) are valuable model systems to investigate the influence of the crystallinity of individual layers on the magnetic properties. We have non-destructively studied the effect of the optical lithography procedure on the crystalline structure of MTJ’s with lateral spatial resolution by performing local x-ray diffraction experiments using a microfocused x-ray spot. We demonstrate that the lithography process produces distortion effects on the crystalline structure of the layers near the edges of the lithographed junction. These distortions are present on all the constituent layers and are most probably driven by the elastic constants of the materials. They translate into tilts of the crystalline planes in the vicinity of the edges and propagate towards the center of the junction; the tilt’s amplitude (up to several degrees) and sign (concave or convex) depend on the junction’s shape, size and the type of materials (interfaces) used. We report results for junctions made with two types of metal-oxide interfaces (Co/CoFe2O4 and Co/Fe3O4), with sizes from 10 to 150 μm and various shapes (square-, rectangle- and disk-like).
Published: 2009

55. Synthesis of carbon coated β-SiC nanofibers by microwave plasma assisted chemical vapour deposition in CH4/H2 gas mixture

Author: Jamal Bougdira, S. Rizk, Christophe Gatel, J. Lambert, M. Belmahi, and M.B. Assouar
Subjects: Materials science, Silicon, Scanning electron microscope, Mechanical Engineering, chemistry.chemical_element, Nanotechnology, General Chemistry, Chemical vapor deposition, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry, Chemical engineering, Plasma-enhanced chemical vapor deposition, Transmission electron microscopy, Nanofiber, Materials Chemistry, Electrical and Electronic Engineering, Thin film, High-resolution transmission electron microscopy
Abstract: A simple and direct synthesis method was used to grow silicon carbide nanofibers in CH4/H2 mixture on silicon substrates covered by Fe thin film catalyst using microwave plasma assisted chemical vapour deposition. The silicon source is the substrate itself. The samples have been characterized by field emission scanning electron microscopy and transmission electron microscopy combined with electron energy-dispersive X-ray spectroscopy. These characterizations revealed that fibrous nanostructures having stacking faults planes perpendicular to the growth direction coexist with fibrous with no stacking fault. These two types have a core–shell structure, with a diameter of 25–65 nm, and were both assigned to β-SiC. Selected area electron diffraction pattern shows that the faulted SiC structures exhibit streaks indicating defects (irregular layers) while the other ones have a single crystal pattern. One can also observe that the SiC nanofibers grow along (111) orientation. The formation of SiC nanofibers can be explained by the diffusion of Fe in the silicon substrate due to the high temperature during the process which is around 900 °C. The combination of the etching of the surface by atomic hydrogen and the interaction with carbon radicals and carbon atoms allows then the growth of SiC nanofibers.
Published: 2008

56. c-axis inclined AlN film growth in planar system for shear wave devices

Author: Omar Elmazria, Boumediene Benyoucef, M.B. Assouar, Christophe Gatel, A. Fardeheb-Mammeri, and J.-J. Fundenberger
Subjects: Diffraction, Materials science, business.industry, Mechanical Engineering, Surface acoustic wave, General Chemistry, Acoustic wave, Sputter deposition, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Shear (sheet metal), Condensed Matter::Materials Science, Optics, Materials Chemistry, Shear velocity, Electrical and Electronic Engineering, Phase velocity, Composite material, Thin film, business
Abstract: AlN thin films are of continued interest for exciting acoustic waves for surface and bulk acoustic wave devices. This work reports on the growth and the characterisation of AlN films with the c-axis inclined. These films are of significant interest for shear wave generation in view of realisation of surface acoustic wave devices operating as liquid sensors. AlN films were deposited on 3inch silicon wafers, covered by a SiO2 buffer layer. The deposition was carried out using an RF magnetron sputtering planar system under various deposition parameters, including pressure and temperature. The crystalline orientation and the inclination of the c-axis of the obtained AlN films were investigated using X-ray diffraction and by scanning electronic microscopy. These analyses showed that a c-axis inclination of up to 13° was obtained in our planar charging system under high pressure and at a temperature of 300°C. The shear mode acoustic wave device based on the deposited c-axis inclined AlN film was produced and showed that a phase velocity of 5832m/s was obtained. This value of shear velocity is discussed.
Published: 2008

57. Epitaxial growth of Au and Pt on Fe3O4(111) surface

Author: Etienne Snoeck and Christophe Gatel
Subjects: Materials science, Reflection high-energy electron diffraction, Analytical chemistry, Surfaces and Interfaces, Condensed Matter Physics, Epitaxy, Surface energy, Surfaces, Coatings and Films, Crystallography, Electron diffraction, Sputtering, Transmission electron microscopy, Materials Chemistry, Wetting, Layer (electronics)
Abstract: We have studied the epitaxial growth of Au and Pt layers on Fe3O4(1 1 1) as a function of the deposition temperature and thickness. The layers were deposited by UHV sputtering and the structural properties were investigated by reflection high energy electron diffraction (RHEED), X-ray experiments and transmission electron microscopy (TEM). The epitaxial growth of both metals was obtained whatever the deposition conditions but the wetting is however different for the two metals. Comparison between the coverage ratios of Au and Pt is correlated with their surface and interfaces energies. The optimum conditions to achieve a 2D flat epitaxial metallic layer are determined.
Published: 2007

58. Size-Specific Spin Configurations in Single Iron Nanomagnet: From Flower to Exotic Vortices

Author: Thomas Blon, Lise-Marie Lacroix, Anca Meffre, Etienne Snoeck, Bruno Chaudret, Christophe Gatel, Bénédicte Warot-Fonrose, Francisco Javier Bonilla, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Subjects: Materials science, electron holography, Condensed matter physics, Mechanical Engineering, Bioengineering, General Chemistry, single domain state, Condensed Matter Physics, Nanomagnet, Vortex state, Electron holography, Vortex, Nuclear magnetic resonance, magnetic configuration, Transmission electron microscopy, vortex state, flower state, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Magnetic nanoparticles, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, Spin (physics), nanocube, Phase diagram
Abstract: International audience; The different spin configurations in the vicinity of the single-domain/vortex transition are reported in isolated magnetic nanoparticles. By combining chemical synthesis, electron holography in a dedicated transmission electron microscope and micromagnetic simulations, we establish the “magnetic configurations vs size” phase diagram of Fe single-crystalline nanocubes. Room temperature high resolution magnetic maps reveal the transition between single-domain and vortex states for Fe nanocubes from 25 to 27 nm, respectively. An intermediate spin configuration consisting of an ⟨111⟩ vortex is for the first time evidenced.
Published: 2015

59. Formation of strained interfaces in AlSb/InAs multilayers grown by molecular beam epitaxy for quantum cascade lasers

Author: César Magén, Alexei N. Baranov, Julien Nicolai, Christophe Gatel, Bénédicte Warot-Fonrose, Roland Teissier, Anne Ponchet, Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Composants à Nanostructure pour le moyen infrarouge (NANOMIR), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Zaragoza - Universidad de Zaragoza [Zaragoza], ANR-11-BS10-0017,NAIADE,Nanocaractérisation et modélisation d'Antimoniures d'éléments III : Interfaces et Analyse des Déformations d'Epitaxie(2011), European Project: 312483, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 010302 applied physics, business.industry, Resolution (electron density), Analytical chemistry, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Epitaxy, 01 natural sciences, law.invention, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, PACS numbers: 68.60.Bs , 68.37.Lp , 68.35.Ct , 68.65.Fg, Annular dark-field imaging, Transmission electron microscopy, law, 0103 physical sciences, Microscopy, Optoelectronics, numbers: 6860Bs, Thermal stability, Electron microscope, 0210 nano-technology, business, PACS: 68.60.Bs , 68.37.Lp , 68.35.Ct , 68.65.Fg, Molecular beam epitaxy
Abstract: International audience; Structural and chemical properties of InAs/AlSb interfaces have been studied by transmission electron microscopy. InAs/AlSb multilayers were grown by molecular beam epitaxy with different growth sequences at interfaces. The out-of-plane strain, determined using high resolution microscopy and geometrical phase analysis, has been related to the chemical composition of the interfaces analyzed by High Angle Annular Dark Field imaging. Considering the local strain and chemistry, we estimated the interface composition and discussed the mechanisms of interface formation for the different growth sequences. In particular, we found that the formation of the tensile AlAs-type interface is spontaneously favored due to its high thermal stability compared to the InSb-type interface. We also showed that the interface composition could be tuned using an appropriate growth sequence.
Published: 2015

60. Off-Axis Electron Holography for the Quantitative Study of Magnetic Properties of Nanostructures: From the Single Nanomagnet to the Complex Device

Author: Mark Anthony Gubbins, Christophe Gatel, M. A. Bashir, Thomas Blon, Aurélien Masseboeuf, F. Bonnilla, Joshua F. Einsle, Etienne Snoeck, Robert M. Bowman, Anca Meffre, Lise-Marie Lacroix, Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre for Nanostructured Media, International Research Centre for Experimental Physics, Queen's University [Belfast] (QUB), Seagate Technology, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Nanostructure, Materials science, Nanotechnology, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Nanomagnet, Electron holography, 0104 chemical sciences, 0210 nano-technology, Instrumentation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Electron holography (EH) is a powerful interferometric TEM method particularly efficient for the quantitative studies of local electrostatic and magnetic fields at the nanoscale over a field of view as large as few microns. We applied this method to study the magnetic properties of two very different systems: single 20 nm Fe nanocubes and a hard-disk drive writer in operando.
Published: 2015

61. Low-noise cold-field emission current obtained between two opposed carbon cone nanotips during in situ transmission electron microscope biasing

Author: Marc Monthioux, Florent Houdellier, Christophe Gatel, L. de Knoop, Martin Hÿtch, Etienne Snoeck, Aurélien Masseboeuf, Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux Multi-fonctionnels et Multi-échelles (CEMES-M3), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: 010302 applied physics, Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), business.industry, chemistry.chemical_element, Biasing, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Anode, Field electron emission, chemistry, Transmission electron microscopy, 0103 physical sciences, Scanning transmission electron microscopy, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, Energy filtered transmission electron microscopy, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Atomic physics, 0210 nano-technology, business, Carbon, Noise (radio)
Abstract: International audience; A dedicated transmission electron microscope sample holder has been used to study in situ the cold-field emission process of carbon cone nanotips (CCnTs). We show that when using a CCnT instead of a Au plate-anode, the standard deviation of the emission current noise can be decreased from the 10 nA range to the 1 nA range under vacuum conditions of 10−5 Pa. This shows the strong influence of the anode on the cold-field emission current noise.
Published: 2015

62. Development of TEM and SEM high brightness electron guns using cold-field emission from a carbon nanotip

Author: Yoshifumi Taniguchi, L. de Knoop, Aurélien Masseboeuf, Mathieu Delmas, Shuichi Mamishin, Marc Monthioux, Martin Hÿtch, Florent Houdellier, Etienne Snoeck, Christophe Gatel, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Hitachi, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Materials science, business.industry, High voltage, Electron, 7. Clean energy, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electron holography, Cathode, Electronic, Optical and Magnetic Materials, law.invention, Field electron emission, law, Electric field, Optoelectronics, Work function, Atomic physics, business, Instrumentation, Voltage
Abstract: International audience; A newly developed carbon cone nanotip (CCnT) has been used as field emission cathode both in low voltage SEM (30 kV) electron source and high voltage TEM (200 kV) electron source. The results clearly show, for both technologies, an unprecedented stability of the emission and the probe current with almost no decay during 1 h, as well as a very small noise (rms less than 0.5%) compared to standard sources which use tungsten tips as emitting cathode. In addition, quantitative electric field mapping around the FE tip have been performed using in situ electron holography experiments during the emission of the new tip. These results show the advantage of the very high aspect ratio of the new CCnT which induces a strong enhancement of the electric field at the apex of the tip, leading to very small extraction voltage (some hundred of volts) for which the field emission will start. The combination of these experiments with emission current measurements has also allowed to extract an exit work function value of 4.8 eV.
Published: 2015

63. In situ electron holography of the dynamic magnetic field emanating from a hard-disk drive writer

Author: M. A. Bashir, Etienne Snoeck, Robin Cours, Christophe Gatel, Joshua F. Einsle, Aurélien Masseboeuf, Robert M. Bowman, Mark Anthony Gubbins, Centre for Nanostructured Media, International Research Centre for Experimental Physics, Queen's University [Belfast] (QUB), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), ANR-12-BS10-0013,EMMA,Microscopie Electronique pour le Magnétisme(2012), ANR-10-EQPX-0038,MIMETIS,Microscopie Interférométrique et Microscopie Electronique en Transmission In Situ(2010), European Project: 312483, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Shields, Cloud computing, magnetic field, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Electron holography, Optics, 0103 physical sciences, General Materials Science, Point (geometry), Electrical and Electronic Engineering, 010306 general physics, Nanoscopic scale, magnetic recording, Physics, [PHYS]Physics [physics], hard disk write pole, business.industry, off-axis electron holography, in situ, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Magnetic field, Recording media, 0210 nano-technology, business, Cloud storage, Electron transmission microscopy
Abstract: International audience; The proliferation of mobile devices in society accessing data via the “cloud” is imposing a dramatic increase in the amount of information to be stored on hard disk drives (HDD) used in servers. Forecasts are that areal densities will need to increase by as much as 35% compound per annum and by 2,020 cloud storage capacity will be around 7 zettabytes corresponding to areal densities of 2 Tb/in2. This requires increased performance from the magnetic pole of the electromagnetic writer in the read/write head in the HDD. Current state-of-art writing is undertaken by morphologically complex magnetic pole of sub 100 nm dimensions, in an environment of engineered magnetic shields and it needs to deliver strong directional magnetic field to areas on the recording media around 50 nm × 13 nm. This points to the need for a method to perform direct quantitative measurements of the magnetic field generated by the write pole at the nanometer scale. Here we report on the complete in situ quantitative mapping of the magnetic field generated by a functioning write pole in operation using electron holography. The results point the way towards a new nanoscale magnetic field source to further develop in situ transmission electron microscopy.
Published: 2015

64. Air- and water-resistant noble metal coated ferromagnetic cobalt nanorods

Author: Hervé Martinez, Jeffrey T. Miller, Reasmey P. Tan, Katerina Soulantica, Sergio Lentijo-Mozo, Benoit Cormary, Gustaaf Van Tendeloo, Sara Bals, Teresa Hungria, James R. Gallagher, Stefan Schrittwieser, Pier-Francesco Fazzini, Christophe Gatel, Thomas Altantzis, Joerg Schotter, Marc Respaud, Cécile Garcia-Marcelot, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Electron Microscopy for Materials Science - EMAT (Antwerp, Belgium), Universiteit Antwerpen = University of Antwerpen [Antwerpen], Chemical Sciences and Engineering Division [Argonne], Argonne National Laboratory [Lemont] (ANL), Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux (IPREM), Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Austrian Institute of Technology [Vienna] (AIT), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), and Universiteit Antwerpen [Antwerpen]
Subjects: Anisotropic shapes, Magnetism, Core shell, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Chemicals removal (water treatment), Magnetization, Tin coordination, General Materials Science, Nanomagnetics, Magnetic anisotropy, Cobalt compounds, Uniaxial magnetic anisotropy, Magnetic metals, Physics, General Engineering, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, water resistant, cobalt, Chemistry, core-shell, Metals, ferromagnetic, Ferromagnetism, Nanorod, Noble metal, Ferromagnetic materials, Metal coatings, 0210 nano-technology, Cobalt, Engineering sciences. Technology, Materials science, chemistry.chemical_element, engineering.material, 010402 general chemistry, Magnetic properties, [CHIM]Chemical Sciences, Shells (structures), Metallurgy, 0104 chemical sciences, chemistry, Chemical engineering, Precious metals, engineering, Anisotropy, Tin, High magnetization, nanorods
Abstract: International audience; Cobalt nanorods possess ideal magnetic properties for applications requiring magnetically hard nanoparticles. However, their exploitation is undermined by their sensitivity toward oxygen and water, which deteriorates their magnetic properties. The development of a continuous metal shell inert to oxidation could render them stable, opening perspectives not only for already identified applications but also for uses in which contact with air and/or aqueous media is inevitable. However, the direct growth of a conformal noble metal shell on magnetic metals is a challenge. Here, we show that prior treatment of Co nanorods with a tin coordination compound is the crucial step that enables the subsequent growth of a continuous noble metal shell on their surface, rendering them air- and water-resistant, while conserving the monocrystallity, metallicity and the magnetic properties of the Co core. Thus, the as-synthesized core-shell ferromagnetic nanorods combine high magnetization and strong uniaxial magnetic anisotropy, even after exposure to air and water, and hold promise for successful implementation in in vitro biodiagnostics requiring probes of high magnetization and anisotropic shape. © 2015 American Chemical Society.
Published: 2015

65. Three Dimensional Visualization of Electromagnetic Fields from One Dimensional Nanostructures

Author: Aurélien Masseboeuf, Christophe Gatel, Martin Hÿtch, Charudatta Phatak, Ludvig de Knoop, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 010302 applied physics, Electromagnetic field, Physics, [PHYS]Physics [physics], Nanostructure, business.industry, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Optics, Three dimensional visualization, 0103 physical sciences, 0210 nano-technology, business, Instrumentation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2015

66. Comparative study of Pt, Au and Ag growth on Fe3O4(001) surface

Author: Christophe Gatel and Etienne Snoeck
Subjects: Diffraction, Chemistry, Ultra-high vacuum, Analytical chemistry, Surfaces and Interfaces, Condensed Matter Physics, Surface energy, Surfaces, Coatings and Films, Electron diffraction, Transition metal, Sputtering, Transmission electron microscopy, Materials Chemistry, High-resolution transmission electron microscopy
Abstract: The epitaxial growth of Pt, Au and Ag layers on Fe 3 O 4 (0 0 1) as a function of temperature and thickness have been studied. The layers were deposited by sputtering in an ultra high vacuum chamber and the structural properties were investigated by Reflection High Energy Electron Diffraction, X-ray reflectivity and diffraction, High Resolution Transmission Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy. Our studies give evidence for three different growth behaviours depending both on the nature of the metals and the temperature. Comparison between the growth modes of the three metals will be discussed in relation with surface and interfaces energies.
Published: 2006

67. Epitaxial growth and magnetic exchange anisotropy in Fe3O4/NiO bilayers grown on MgO(001) and Al2O3(0001)

Author: Etienne Snoeck, Christophe Gatel, Virginie Serin, and Albert Fert
Subjects: Magnetization, Magnetic anisotropy, Materials science, Ferromagnetism, Condensed matter physics, Ferrimagnetism, Non-blocking I/O, Antiferromagnetism, Condensed Matter Physics, Epitaxy, Magnetic hysteresis, Electronic, Optical and Magnetic Materials
Abstract: Epitaxial Fe3O4/NiO bilayers were epitaxially grown on MgO(001) and Al2O3(0001) substrates to investigate the influence of the fully spin compensated (001) and the non-compensated (111) NiO interface planes between the ferromagnetic (F) and antiferromagnetic (AF) layers on the AF/F exchange coupling. Bilayers of different magnetite thicknesses and constant NiO thickness were investigated. The structural characterizations indicate a perfect epitaxy of the two layers for the both growth directions in the two Fe3O4/NiO/MgO(001) and NiO/Fe3O4/Al2O3(0001) systems. An epitaxial ferrimagnetic (Ni,Fe)Fe2O4 phase is observed at the AF/F interface when the NiO oxide is grown on the top of the Fe3O4 layer while a perfectly flat AF/F interface is observed in the Fe3O4/NiO/MgO(001) system exhibiting only a very slight interdiffusion. Magnetic measurements indicate a relative strong bias at 300 K for the bilayers grown on Al2O3(0001), which decreases with the inverse of the ferrimagnetic layer thickness as theoretically expected. On the contrary, a zero exchange biasing is observed at 300 K for the bilayers grown on MgO(001).
Published: 2005

68. Morphology of Pt islands grown on MgO(001)

Author: Etienne Snoeck, Christophe Gatel, and P Baules
Subjects: Reflection high-energy electron diffraction, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, Substrate (electronics), Condensed Matter Physics, Epitaxy, Inorganic Chemistry, Vacuum deposition, chemistry, Sputtering, Transmission electron microscopy, Materials Chemistry, High-resolution transmission electron microscopy, Platinum
Abstract: The growth of platinum on a MgO(0 0 1) substrate was studied for various deposition temperatures between 250°C and 1000°C. The epitaxial growth and surface morphology were investigated using RHEED, atomic force microscopy, X-ray diffraction and high resolution transmission electron microscopy. When deposited at low temperature (
Published: 2003

69. High-resolution imaging of remanent state and magnetization reversal of superdomain structures in high-density cobalt antidot arrays

Author: M. R. Ibarra, Javier Sesé, Fernando Bartolomé, L.M. García, Christophe Gatel, Etienne Snoeck, Juan Bartolomé, Julia Herrero-Albillos, C. Castán-Guerrero, Luis A. Rodríguez, César Magén, Universidad de Zaragossa, Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Laboratorio TASC (IOM CNR), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Instituto Universitario de Investigacion de Nanocienca de Aragon, University of Zaragoza - Universidad de Zaragoza [Zaragoza], Centro Universitario de la Defensa, Centra de Huesca, Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón [Saragoza, España] (ICMA-CSIC), Ministerio de Economía y Competitividad (España), European Commission, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (España), Gobierno de Aragón, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Université de Saragosse
Subjects: PACS numbers: 68.37.Lp, 81.16.Rf, 75.60.Jk, 75. 78.Cd, Materials science, Bioengineering, in situ Lorentz microscopy, magnetic superdomains, Magnetization, Lattice (order), transmission electron microscopy, Perpendicular, [CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography, General Materials Science, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Electrical and Electronic Engineering, Saturation (magnetic), [PHYS]Physics [physics], Condensed matter physics, Mechanical Engineering, General Chemistry, Nanomagnet, Magnetic field, magnetic antidot arrays, Mechanics of Materials, Transmission electron microscopy, Remanence, [PHYS.COND.CM-GEN]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Other [cond-mat.other], [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], magnetization reversal
Abstract: Remanent state and magnetization reversal processes of a series of cobalt antidot arrays with a fixed hole diameter (d ¿ 55 nm) and an array periodicity (p) ranging between 95 and 524 nm were studied by in situ Lorentz microscopy (LM) as a function of the magnetic field. At remanence, defocused LM images showed the periodicity dependence of the magnetic states inside the lattice. A remarkable transition was observed in the type of domain structures as a function of p: for the large periodicities (p > 300 nm), conventional 90° and 180° domain walls were formed, whereas in small-period antidot arrays (p lE 160 nm) magnetic superdomain walls (SDWs) were nucleated to separate regions with different average magnetization direction, the so-called magnetic superdomains. In the SDW regime, a low-frequency Fourier filtering method was implemented to allow a quantitative analysis of the LM images by the transport of intensity equation method. In situ LM experiments under applied magnetic fields were performed to study the reversal magnetization process in a particular array (p = 160 nm), and clear differences were observed as a function of the magnetic field orientation. The switching process under magnetic fields parallel to the horizontal antidot rows occurs in two stages: the system first nucleates and propagates horizontal SDWs, parallel to the field. Then, at higher magnetic fields, vertical SDWs, perpendicular to the field, appear before saturation. When the magnetic field is applied at 45° with respect to the antidot rows, both horizontal and vertical SDWs are nucleated and propagated simultaneously. All the experiments were successfully correlated with micromagnetic simulations. The current study sheds new light on the magnetization reversal processes of antidot arrays and opens new possibilities of exploiting the potential of high-resolution in situ LM and new data analysis procedures to probe magnetization processes in nanomagnetism, particularly in periodic arrays of nanomagnets., This work was partially supported (including FEDER funding) by the Spanish Ministry of Economy and Innovation (MINECO) through projects MAT2011-28532-C03-02, MAT2011-23791 and MAT2012-38318-CO3; by the Aragón Regional Government through Projects E26 (MAGNA), E34 (IMANA), and CTPP4/11; and by the European Union under the Seventh Framework Program under a contract for an Integrated Infrastructure Initiative, Reference 312483-ESTEEM2. C. Castán-Guerrero acknowledges a JAE-Predoc grant from CSIC.
Published: 2014

70. Tunnel-mediated coupling between antiferromagnetic thin films

Author: Marie-Alix Leroy, Yuan Lu, Coriolan Tiusan, Arsen Gukasov, Brahim Dkhil, Javier Herrero-Martín, Christophe Gatel, Karim Bouzehouane, Vincent Jacques, Sylvain Ravy, Stéphane Andrieu, A. M. Bataille, C. Bellouard, Florence Porcher, Antoine Barbier, Thomas Hauet, Institut Jean Lamour (IJL), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de Physique et de Chimie des Surfaces et Interfaces (SPCSI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Physique des Solides (LPS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité mixte de physique CNRS/Thales (UMPhy CNRS/THALES), THALES [France]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lorraine (UL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-THALES, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and THALES-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Condensed matter physics, Spintronics, Spins, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, Inductive coupling, number(s): 7530Fv, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Ferromagnetism, 0103 physical sciences, Monolayer, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Antiferromagnetism, Thin film, 010306 general physics, 0210 nano-technology, Quantum tunnelling
Abstract: International audience; The study, tailoring, and control of the coupling between magnetic layers triggered the development of spintronics and has been up to now focused on systems comprising at least one ferromagnetic layer. Here we present a system where two antiferromagnetic layers separated by an ultrathin tunnel barrier interact with each other. We have studied with neutron and x-ray diffraction two sets of Cr/MgO/Cr trilayers, with either thin (five monolayers or less) or thick (eight monolayers or more) MgO layers, along with isolated Cr layers used as references. While the behavior of the trilayers with thick MgO layers can be explained by the strain state of each layer, that of trilayers with thin barriers cannot be related to the well known behavior of isolated chromium layers. We indeed report in these samples the presence of anomalous magnetic phases (modified propagation vector, direction of spins and propagation vectors inconsistent with the strain state of the sample) that we ascribe to the existence of a tunnel magnetic coupling between the AF layers through the insulating barrier. This unexpected finding opens opportunities for spintronics using solely antiferromagnets.
Published: 2014

71. Molecular beam epitaxy and properties of GaAsBi/GaAs quantum wells grown by molecular beam epitaxy: effect of thermal annealing

Author: Hélène Carrère, Alexandre Arnoult, Xavier Marie, Teresa Hungria, Guy Lacoste, Poonyasiri Boonpeng, Julien Nicolaï, Simone Mazzucato, Hajer Makhloufi, Chantal Fontaine, Anne Ponchet, Christophe Gatel, Équipe Photonique (LAAS-PHOTO), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), ANR-11-BS10-0017,NAIADE,Nanocaractérisation et modélisation d'Antimoniures d'éléments III : Interfaces et Analyse des Déformations d'Epitaxie(2011), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Subjects: Materials science, Photoluminescence, Annealing (metallurgy), chemistry.chemical_element, Nanochemistry, Nanotechnology, Bismuth, Condensed Matter::Materials Science, Materials Science(all), General Materials Science, Quantum well, [PHYS]Physics [physics], Nano Express, business.industry, Condensed Matter Physics, Heteroepitaxy, X-ray diffraction, Secondary ion mass spectrometry, chemistry, Transmission electron microscopy, Optoelectronics, business, Dilute bismides, Molecular beam epitaxy
Abstract: We have grown GaAsBi quantum wells by molecular beam epitaxy. We have studied the properties of a 7% Bi GaAsBi quantum well and their variation with thermal annealing. High-resolution X-ray diffraction, secondary ion mass spectrometry, and transmission electron microscopy have been employed to get some insight into its structural properties. Stationary and time-resolved photoluminescence shows that the quantum well emission, peaking at 1.23 μm at room temperature, can be improved by a rapid annealing at 650°C, while the use of a higher annealing temperature leads to emission degradation and blue-shifting due to the activation of non-radiative centers and bismuth diffusion from the quantum well.
Published: 2014

72. Co–Fe Nanodumbbells: Synthesis, Structure, and Magnetic Properties

Author: Sergio Lentijo-Mozo, Nikos Liakakos, Thomas Altantzis, Sara Bals, Gustaaf Van Tendeloo, Katerina Soulantica, Christophe Gatel, Lise-Marie Lacroix, Cécile Garcia-Marcelot, Marc Respaud, Thomas Blon, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Electron Microscopy for Materials Science - EMAT (Antwerp, Belgium), Universiteit Antwerpen = University of Antwerpen [Antwerpen], Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Universiteit Antwerpen [Antwerpen], Laboratoire de physique et chimie des nano-objets ( LPCNO ), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales ( CEMES ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique ( CEMES-I3EM ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), University of Antwerp ( UA ), and EMAT, University of Antwerp
Subjects: Nanostructure, Materials science, Nucleation, chemistry.chemical_element, Bioengineering, Nanotechnology, 02 engineering and technology, magnetic nanocrystals, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, [ CHIM ] Chemical Sciences, law.invention, metal heterostructures, iron, law, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, High-resolution transmission electron microscopy, [ PHYS ] Physics [physics], Mechanical Engineering, Physics, epitaxial growth, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, cobalt, 0104 chemical sciences, Magnetic anisotropy, Chemistry, chemistry, Electron tomography, Chemical engineering, Nanorod, Electron microscope, 0210 nano-technology, Cobalt, Engineering sciences. Technology, nanodumbbells
Abstract: International audience; We report the solution phase synthesis, the structural analysis, and the magnetic properties of hybrid nanostructures combining two magnetic metals. These nano-objects are characterized by a remarkable shape, combining Fe nanocubes on Co nanorods. The topological composition, the orientation relationship, and the growth steps have been studied by advanced electron microscopy techniques, such as HRTEM, electron tomography, and state-of-the-art 3-dimensional elemental mapping by EDX tomography. The soft iron nanocubes behave as easy nucleation centers that induce the magnetization reversal of the entire nanohybrid, leading to a drastic modification of the overall effective magnetic anisotropy.
Published: 2014

73. Structure, magnetic ordering, and spin filtering efficiency of NiFe2O4(111) ultrathin films

Author: Peng Wei, M.-A. Arrio, Jagadeesh S. Moodera, Ph. Sainctavit, Jean-Baptiste Moussy, Sylvia Matzen, Julio C. Cezar, Christophe Gatel, Service de Physique et de Chimie des Surfaces et Interfaces (SPCSI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Francis Bitter Magnet Laboratory, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Condensed matter physics, Magnetoresistance, Relaxation (NMR), 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Magnetization, Tunnel effect, [PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph], 0103 physical sciences, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Thin film, 010306 general physics, 0210 nano-technology, Quantum tunnelling, Molecular beam epitaxy, Spin-½
Abstract: International audience; NiFe2O4(111) ultrathin films (3-5 nm) have been grown by oxygen-assisted molecular beam epitaxy and integrated as effective spin-filter barriers. Structural and magnetic characterizations have been performed in order to investigate the presence of defects that could limit the spin filtering efficiency. These analyses have revealed the full strain relaxation of the layers with a cationic order in agreement with the inverse spinel structure but also the presence of antiphase boundaries. A spin-polarization up to þ25% has been directly measured by the Meservey-Tedrow technique in Pt(111)/NiFe2O4(111)/c-Al2O3(111)/Al tunnel junctions. The unexpected positive sign and relatively small value of the spin-polarization are discussed, in comparison with predictions and previous indirect tunnelling magnetoresistance measurements
Published: 2014

74. Experimental investigation of the vibrational density of states and electronic excitations in metallic nanocrystals

Author: Caroline Bonafos, Nicolas Combe, Maxime Bayle, Patrizio Benzo, Robert Carles, Gérard Benassayag, Christophe Gatel, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales ( CEMES ), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Materials science, [ PHYS ] Physics [physics], Nanotechnology, Condensed Matter Physics, Atomic units, Molecular physics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, symbols.namesake, Nanocrystal, Atom, symbols, Quasiparticle, Surface plasmon resonance, Spectroscopy, PACS number(s): 63.22.Kn, 78.30.Er, 73.22.Lp, 65.80.−, Nanoscopic scale, Raman scattering
Abstract: cited By 12; International audience; An investigation of the vibrational density of states (VDOS) in silver nanocrystals is performed using Raman scattering. A specific sample architecture, setup configuration, and original elaboration process are used in order to take simultaneously advantage of spectrally and spatially localized surface plasmon resonance, optical amplification, and dark-field spectroscopy. Disentangling the contributions of atom vibrations and electron-hole excitations (i.e., the so-called "background" in surface-enhanced Raman scattering) is performed. The extracted VDOS is successfully compared with theoretical ones obtained by atomic scale simulations. The effects of size, strain, and disorder on the VDOS are analyzed; in particular, the strain effect is investigated experimentally using the geometrical phase analysis coupled with high-resolution transmission electron microscopy. This work offers an opportunity to examine thermodynamic properties, like specific heat, at the nanoscale.
Published: 2014

75. Local strain measurements at dislocations, disclinations and domain boundaries

Author: Nikolay Cherkashin, Martin Hÿtch, Etienne Snoeck, Thibaud Denneulin, Axel Lubk, Christophe Gatel, Lise Durand, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Technische Universität Dresden = Dresden University of Technology (TU Dresden), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], Microscope, Materials science, Condensed matter physics, Scattering, 02 engineering and technology, Disclination, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Electron holography, law.invention, Geometric phase, law, 0103 physical sciences, Partial dislocations, Multiferroics, 0210 nano-technology, High-resolution transmission electron microscopy, Instrumentation
Abstract: cited By 0; International audience; We present the state of the art in strain mapping at the nanoscale using aberration - corrected high - resolution transmission electron microscopy, HRTEM and HAADF - STEM, and dark - field electron holography (DFEH) [1]. In particular, we will focus on the examination of localized strains around defects. A broader comparison of TEM strain mapping techniques can be found i n a recent review [2]. High - resolution images can be analysed by geometric phase analysis (GPA) [3] or applying peak - finding routines to determine the positions of individual atomic columns. GPA is best adapted to measuring the deformation of the crystall ine lattice, as the example concerning a five - fold twinned Pt nanoparticle will show (Figure 1). These star - shaped particles [4] have a disclination - like strain fields around their centres, as found for Au nanoparticles [5]. In multiferroic materials, peak - finding can be used to determine the relative displacements of atom columns within a unit cell [6]. The local polarization and strain can be mapped around dislocations and in the vicinity of domain walls (Figure 2). DFEH was developed to measure strain over wide fields of view to high precision and nanometre spatial resolution. We have nevertheless been applying the technique to the study of quantum dots to relatively high resolution [7]. As with any TEM technique the samples are necessarily thin which allows some of the strain to be relaxed: the well - known thin film effect. In addition, dynamical scattering effects the strain information [8]. These issues will be addressed using a combination of finite - element modelin g (FEM) and dynamical - scattering simulations. This overview will, in addition, show results from the recently installed I2TEM microscope (Hitachi), an instrument specifically designed for DFEH experiments and aberration - corrected HRTEM over wide fields of view and for in - situ experiments (Figure 3).
Published: 2014

76. Determining the work function of a carbon-cone cold-field emitter by in situ electron holography

Author: Florent Houdellier, Ludvig de Knoop, Marc Monthioux, Aurélien Masseboeuf, Christophe Gatel, Martin Hÿtch, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M - UMR 9002), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), and Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Subjects: 010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], Materials science, Field (physics), General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, Cell Biology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Electron holography, Field electron emission, Structural Biology, Transmission electron microscopy, Electric field, 0103 physical sciences, General Materials Science, Work function, Atomic physics, 0210 nano-technology, Voltage, Common emitter
Abstract: International audience; Cold-field emission properties of carbon cone nanotips (CCnTs) have been studied in situ in the transmission electron microscope (TEM). The current as a function of voltage, i(V), was measured and analyzed using the Fowler–Nordheim (F–N) equation. Off-axis electron holography was employed to map the electric field around the tip at the nanometer scale, and combined with finite element modeling, a quantitative value of the electric field has been obtained. For a tip-anode separation distance of 680 nm (measured with TEM) and a field emission onset voltage of 80 V, the local electric field was 2.55 V/nm. With this knowledge together with recorded i(V) curves, a work function of 4.8 ± 0.3 eV for the CCnT was extracted using the F–N equation.
Published: 2014

77. Dynamical effects in strain measurements by dark-field electron holography

Author: Florent Houdellier, Nikolay Cherkashin, Robin Cours, Christophe Gatel, Axel Lubk, Elsa Javon, Shay Reboh, Martin Hÿtch, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Technische Universität Dresden = Dresden University of Technology (TU Dresden), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: Diffraction, Physics, [PHYS]Physics [physics], Field (physics), Scattering, Superlattice, Holography, Dark field microscopy, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electron holography, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Computational physics, law.invention, Chemistry, Condensed Matter::Materials Science, Geometric phase, law, Quantum mechanics, Instrumentation
Abstract: Here, we study the effect of dynamic scattering on the projected geometric phase and strain maps reconstructed using dark-field electron holography (DFEH) for non-uniformly strained crystals. The investigated structure consists of a {SiGe/Si} superlattice grown on a (001)-Si substrate. The three dimensional strain held within the thin TEM lamella is modelled by the finite element method. The observed projected strain is simulated in two ways by multiplying the strain at each depth in the crystal by a weighting function determined from a recently developed analytical two-beam dynamical theory, and by simply taking the average value. We demonstrate that the experimental results need to be understood in terms of the dynamical theory and good agreement is found between the experimental and simulated results. Discrepancies do remain for certain cases and are likely to be from an imprecision in the actual two-beam diffraction conditions, notably the deviation parameter, and points to limitations in the 2-beam approximation. Finally, a route towards a 3D reconstruction of strain fields is proposed. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.
Published: 2014

78. Off-Axial Aberration Correction using a B-COR for Lorentz and HREM Modes

Author: Julien Nicolai, Etienne Snoeck, Florent Houdellier, Yoshifumi Taniguch, Christophe Gatel, Aurélien Masseboeuf, Martin Hÿtch, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Hitachi, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 010302 applied physics, Physics, [PHYS]Physics [physics], Microscope, Pole piece, business.industry, Holography, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Electron holography, law.invention, Optical axis, Interferometry, Cardinal point, Optics, law, 0103 physical sciences, 0210 nano-technology, business, Instrumentation, Image resolution
Abstract: A dedicated Hitachi HF3300C microscope, “I2TEM” , has recently been installed in CEMES. This microscope has been specially designed to carry on electron interferometry and in - situ TEM experiments. I2TEM is a 300 kV cold FEG microscope fitted with a multibrism set - up, two stages capability, a GIF quantum ER, a 4k X 4k camera and a Cs - corrector “B - COR” from CEOS. The first sta ge location within the objective pole piece allows performing classical HREM experiments while the second location is in a field free region above the objective lens and below the third condenser lens and allows carrying TEM imaging or electron holography in Lorentz mode. Contrary to non - dedicated microscope, I2TEM allows, in Lorentz mode, using apertures in the focal plane of the objective lens (i.e. used as “ Lorentz lens ” ) to select diffracted beams. In addition, the B - COR can be adjusted to correct for t he objective lens aberrations when excited in HREM or in Lorentz modes at voltages of 60kV, 80kV, 200kV and 300kV. This unique multipolar optical system (also called “ Aplanator ” ) has been specially designed to correct not only for the Cs, the axial coma (B 2), the three - fold astigmatism (A2), but also to compensate for the radial and azimuthal off - axial coma [1]. These off - axis corrections are achieved thanks to two additional pair of short hexapoles located in between two image planes inside the corrector. These planes are located between three long hexapoles used to compensate the axial aberrations (Cs, B2, A2, . . . ) like in the standard C - COR (Fig. 1). As conventional Cs - correctors allow for correcting most of the important first and second order aberration s confined close to the optic axis in HREM images of few ten of nanometers wide, the Aplanator compensates for aberrations in much larger field of view images (the number of equally resolved point regarding the standard π/4 limit is indeed considerably hig her). It is therefore of huge interest for large field of view HREM images recorded with a 4k X 4k camera and for low magnification images or holograms obtained in Lorentz mode. We will present recent results showing the capacity of the B - COR to correct f or the axial and off - axial aberrations of the 11 mm pole piece gap of the I2TEM objective lens and achieve 80pm spatial resolution in HREM mode (Fig. 2a). Results will also be presented showing the capacity of the Aplanator to correct for the objective len s aberration when used in Lorentz mode where 0.5 nm spatial resolution has been achieved (Fig. 2b).
Published: 2014

79. Dynamic scattering theory for dark-field electron holography of 3D strain fields

Author: Shay Reboh, Elsa Javon, Axel Lubk, Christophe Gatel, Nikolay Cherkashin, Martin Hÿtch, Technische Universität Dresden = Dresden University of Technology (TU Dresden), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Antwerp (UA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: Physics, [PHYS]Physics [physics], 3d strain, business.industry, Crystal structure, Dark field microscopy, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electron holography, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Computational physics, Chemistry, Strain engineering, Optics, Lattice (order), Scattering theory, business, Instrumentation, Excitation
Abstract: Dark-held electron holography maps strain in crystal lattices into reconstructed phases over large fields of view. Here we investigate the details of the lattice strain-reconstructed phase relationship by applying dynamic scattering theory both analytically and numerically. We develop efficient analytic linear projection rules for 3D strain fields, facilitating a straight-forward calculation of reconstructed phases from 3D strained materials. They are used in the following to quantify the influence of various experimental parameters like strain magnitude, specimen thickness, excitation error and surface relaxation. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.
Published: 2014

80. Magnetic behavior and role of the antiphase boundaries in Fe3O4 epitaxial films sputtered on MgO (001)

Author: Stefan Visnovsky, Etienne Snoeck, D. Basso, L. Ressier, Jean-François Bobo, D. Hrabovsky, J.L. Gauffier, J. Hamrle, J. Teillet, Albert Fert, R. Mamy, and Christophe Gatel
Subjects: Condensed Matter::Materials Science, Hysteresis, Magnetization, Materials science, Condensed matter physics, Magnetic domain, Conversion electron mössbauer spectroscopy, Sputter deposition, Magnetic force microscope, Condensed Matter Physics, Magnetic hysteresis, Single crystal, Electronic, Optical and Magnetic Materials
Abstract: Magnetite Fe3O4 films were grown on single crystal MgO (001) substrates using facing target sputtering technique. Conversion Electron Mossbauer Spectroscopy and magneto optical polar Kerr spectra have confirmed the stoichiometric repartition of Fe cations corresponding to the inverse spinel structure and the electronic structure characteristic of bulk Fe3O4. Hysteresis loops carried out at room temperature show that, in a 1 T applied magnetic field, only 60% of the saturation magnetization is detected. This behavior is discussed in correlation to the antiphase boundaries (APBs) observed by electron microscopy. Magnetic force microscopy studies show that magnetic domains are larger than the mean distance between APBs.
Published: 2001

81. Local Chemical and Deformation Profiles in InAs/AlSb Multilayer Structures for Quantum Cascade Lasers

Author: R. Teissier, M. Vallet, Bénédicte Warot-Fonrose, Christophe Gatel, Anne Ponchet, A. N. Baranov, César Magén, and Julien Nicolai
Subjects: Materials science, business.industry, Cascade, law, Optoelectronics, Deformation (meteorology), business, Laser, Instrumentation, Quantum, law.invention
Published: 2015

82. Magnetism of CoFe$_2$O$_4$ ultrathin films on MgAl$_2$O$_4$ driven by epitaxial strain

Author: Bénédicte Warot-Fonrose, Jean-Baptiste Moussy, Christophe Gatel, Sylvia Matzen, Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: 010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Condensed matter physics, Strain (chemistry), Magnetism, Relaxation (NMR), Relaxation process, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Epitaxy, 01 natural sciences, Magnetic anisotropy, Magnetization, Geometric phase, 0103 physical sciences, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; We report on the correlations between magnetic anisotropy and strain state in CoFe$_2$O$_4$ ultrathin films grown on MgAl$_2$O$_4$(100) and MgAl$_2$O$_4$(111) substrates. By local strain analysis using the geometric phase method, a significant in-plane compressive strain is observed for the (001) orientation while a full relaxation is detected for the (111) orientation. The relaxation process in CoFe$_2$O$_4$(111) layers induces interface dislocations and a large amount of antiphase boundaries while a pseudomorphic growth is observed for the (001) direction, decreasing significantly the density of antiphase boundaries. By comparing the magnetoelastic energy terms, the correlation between strain state and resultant magnetization is discussed.
Published: 2013

83. Counting Elementary Charges on Nanoparticles by Electron Holography

Author: Etienne Snoeck, Axel Lubk, Martin Hÿtch, Christophe Gatel, and Giulio Pozzi
Subjects: Length scale, Physics, Optics, Nanostructure, business.industry, Resolution (electron density), General Physics and Astronomy, Image processing, Charge (physics), business, Nanoscopic scale, Signal, Electron holography
Abstract: The distribution and movement of charge is fundamental to many physical phenomena, particularly for applications involving nanoparticles, nanostructures, and electronic devices. However, there are very few ways of quantifying charge at the necessary length scale. Here, we show that aberration-corrected electron holography is capable of counting the charge on individual nanoparticles to a precision of one elementary unit of charge. We present a method that measures charges within predefined contours by directly applying Gauss's law at the nanoscale. We perform a statistical analysis to reveal the relationship between the size of the contours and the precision of the charge measurement and present strategies to optimize the spatial and signal resolution for the presented method.
Published: 2013

84. Optimized cobalt nanowires for domain wall manipulation imaged by in situ Lorentz microscopy

Author: M. R. Ibarra, J. M. De Teresa, Etienne Snoeck, Luis Serrano-Ramón, E. Martínez-Vecino, Luis E. F. Foa Torres, Rosa Córdoba, Luis A. Rodríguez, Christophe Gatel, César Magén, European Commission, Ministerio de Economía y Competitividad (España), and Junta de Castilla y León
Subjects: 010302 applied physics, Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Condensed matter physics, Ion plating, Nucleation, Nanowire, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 3. Good health, Magnetic field, Vortex, Transverse plane, 0103 physical sciences, Microscopy, Cathode ray, 0210 nano-technology
Abstract: Under the terms of the Creative Commons Attribution 3.0 Unported License.-- et al., Direct observation of domain wall (DW) nucleation and propagation in focused electron beam induced deposited Co nanowires as a function of their dimensions was carried out by Lorentz microscopy (LTEM) upon in situ application of magnetic field. Optimal dimensions favoring the unambiguous DW nucleation/propagation required for applications were found in 500-nm-wide and 13-nm-thick Co nanowires, with a maximum nucleation field and the largest gap between nucleation and propagation fields. The internal DW structures were resolved using the transport-of-intensity equation formalism in LTEM images and showed that the optimal nanowire dimensions correspond to the crossover between the nucleation of transverse and vortex walls., This work was supported by Spanish Ministry of Economy and Competitivity through project Nos. MAT2011-28532-C03-01, MAT2011-28532-C03-02, and MAT2011-27553-C02, including FEDER funds, by Junta de Castilla y Leon through the Project SA163A12, and by the European Union Seventh Framework Programme under Grant Agreement 312483—ESTEEM2 (Integrated Infrastructure Initiative—I3) and TRAIN2 project.
Published: 2013

85. Imaging the Fine Structure of a Magnetic Domain Wall in a Ni Nanocylinder

Author: Nicolas Biziere, Etienne Snoeck, Christophe Gatel, M.-C. Clochard, Rémy Lassalle-Balier, Jean-Eric Wegrowe, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), School of Physics and CRANN, Trinity College Dublin, Laboratoire des Solides Irradiés (LSI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Project: 312483,EC:FP7:INFRA,FP7-INFRASTRUCTURES-2012-1,ESTEEM 2(2012), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), School of Physics and CRANN, Trinity College, LSI - Physique et Chimie des nano-objets (PCN), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Letter, Materials science, magnetic transition, electron holography, Magnetic domain, Nanowire, Bioengineering, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Electron holography, 3D nanomagnetism, Nuclear magnetic resonance, 0103 physical sciences, General Materials Science, 010306 general physics, Condensed matter physics, Mechanical Engineering, nanocylinder, General Chemistry, Magnetic domain wall, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Vortex, Transverse plane, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0210 nano-technology
Abstract: International audience; We present the first experimental imaging of the internal DW structure in 55 and 85 nm diameter Ni nanocylinders, using electron holography combined with micromagnetic calculations. We demonstrate the magnetic transition from a hybrid magnetic state with both vortex and transverse DW in 85 nm diameter Ni nanocylinders to a pure transverse wall in thinner nanowires. This is particularly important as DWs in nanocylinders are model systems to go beyond the classical Walker limit.
Published: 2013

86. Dark-Field Electron Holography for Strain Mapping

Author: Elsa Javon, Shay Reboh, Martin Hÿtch, Patrizio Benzo, Nikolay Cherkashin, Alain Claverie, Florent Houdellier, Etienne Snoeck, Christophe Gatel, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux et dispositifs pour l'Electronique et le Magnétisme (CEMES-MEM), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), University of Antwerp (UA), Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Alain Claverie, Mireille Mouis, Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Subjects: 010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], Materials science, Silicon, business.industry, Holography, chemistry.chemical_element, Strained silicon, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Dark field microscopy, Electron holography, law.invention, Micrometre, chemistry, law, Quantum dot, 0103 physical sciences, MOSFET, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract: International audience; This chapter describes the dark‐field electron holography (DFEH) technique, which is used to measure strain to high precision, with nanometer spatial resolution and for micrometer fields of view. The technique has been applied successfully to a number of systems, from the MOSFET and FinFET devices and similar strained silicon devices, to strained layers, misfit dislocations therein and quantum dots. The technique can be powerfully combined with conventional holography to provide a complete study of strain and dopants in devices. The chapter addresses an important issue inherent to any TEM investigation of strain: the thin‐film effect. the study of hydrogen‐implanted silicon is also illustrated in the chapter.
Published: 2013

87. Quantitative in situ magnetization reversal studies in Lorentz microscopy and electron holography

Author: J. M. De Teresa, M. R. Ibarra, Christophe Gatel, Luis Morellón, César Magén, Etienne Snoeck, Luis A. Rodríguez, Miguel A. Muñoz, Lorena Marín, Luis Serrano-Ramón, Pedro A. Algarabel, José L. Prieto, European Commission, Gobierno de Aragón, and Ministerio de Economía y Competitividad (España)
Subjects: Microscope, Holography, Electrons, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, In situ magnetic field, Electron holography, law.invention, Magnetization, Optics, law, 0103 physical sciences, Magnetic materials, Instrumentation, Lenses, 010302 applied physics, Physics, business.industry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Atomic and Molecular Physics, and Optics, 3. Good health, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Magnetic field, Lorentz microscopy, Lens (optics), Hysteresis, Microscopy, Electron, Magnetic Fields, Transmission electron microscopy, 0210 nano-technology, business, Excitation
Abstract: A generalized procedure for the in situ application of magnetic fields by means of the excitation of the objective lens for magnetic imaging experiments in Lorentz microscopy and electron holography is quantitatively described. A protocol for applying magnetic fields with arbitrary in-plane magnitude and orientation is presented, and a freeware script for Digital Micrograph¿ is provided to assist the operation of the microscope. Moreover, a method to accurately reconstruct hysteresis loops is detailed. We show that the out-of-plane component of the magnetic field cannot be always neglected when performing quantitative measurements of the local magnetization. Several examples are shown to demonstrate the accuracy and functionality of the methods., This work was supported by the Spanish Ministry of Economy and Innovation (MINECO) through Projects MAT2009-08771, MAT2011-28532-C03-02, MAT2011-28532-C03-03 and MAT2011-27553-C02 including FEDER funding, by the Aragón Regional Government through Projects E26 and CTPP4/11, and the European Union under the Seventh Framework Programme under a contract for an Integrated Infrastructure Initiative, Reference 312483-ESTEEM2.
Published: 2013

88. TEM study of structural hardening in a new martensitic steel for aeronautic application

Author: Joël Douin, B. Kedjar, Armand Coujou, Christophe Gatel, Denis Delagnes, Florence Pettinari-Sturmel, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Pprime (PPRIME), Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Poitiers, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Materials science, Alloy, Intermetallic, Structural hardening, 02 engineering and technology, Precipitation, engineering.material, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, In situ TEM, 0103 physical sciences, Dislocation, General Materials Science, Martensitic steels, Deformation micromechanisms, 010302 applied physics, Mechanical Engineering, Metallurgy, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Microstructure, Crystallographic defect, Mechanics of Materials, Transmission electron microscopy, Martensite, Hardening (metallurgy), engineering, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; A new generation of high performance martensitic steel hardened by FeNiAl intermetallic nanoprecipitates has been investigated using conventional and advanced Transmission Electron Microscopy (TEM). Cs-corrected high resolution TEM has been used to provide a fine and accurate microstructural characterization: the shape, size and crystallographic characteristics of the nanoprecipitates have been identified. TEM in situ straining tests have been performed to determine the relevant parameters, which control the deformation. The nanoprecipitates are observed to create anchor lines acting against the propagation of the mobile dislocations and to be crossed by shearing process. In addition, in situ TEM experiments have allowed to measure directly the average distance between these nanoprecipitates along the dislocation lines. This value is of great interest as it is the more accurate data to be used in the calculation of the stress associated with the structural hardening. The strength of the alloy due to these nanoprecipitates has been also determined. It is in good agreement with the value deduced from macroscopic mechanical tests.
Published: 2013

89. Investigation of high quality magnetite thin films grown on SrTiO3(001) substrates by pulsed laser deposition

Author: Bruno Berini, Christophe Gatel, A. Hamie, Yves Dumont, Arnaud Fouchet, E. Chikoidze, Nicolas Keller, E. Popova, J. Scola, Bénédicte Warot-Fonrose, Groupe d'Etude de la Matière Condensée (GEMAC), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Nanotechnology, 02 engineering and technology, Epitaxy, 01 natural sciences, Pulsed laser deposition, Magnetization, chemistry.chemical_compound, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, Deposition (phase transition), Thin film, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Magnetite, 010302 applied physics, Spintronics, business.industry, Metals and Alloys, Heterojunction, Surfaces and Interfaces, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract: A systematic study of Fe 3 O 4 epitaxial films grown on single-crystalline SrTiO 3 (100) substrates using pulsed laser deposition has been conducted in order to elaborate magnetite films with properties suitable for their integration into spintronics heterostructures. Structural, morphologic, magnetic and transport properties of the films as a function of the deposition conditions were extensively explored in situ and ex situ. The conditions for the growth of high quality magnetite thin films were determined. The critical temperatures and magnetization close to the bulk values, low roughness and high conductivity make these samples perfectly suitable for future use in the spintronics heterostructures.
Published: 2012

90. Magnetism and morphology in faceted B2-ordered FeRh nanoparticles

Author: Nathalie Tarrat, Marie-José Casanove, Miao Liu, Christophe Gatel, Marc Respaud, Joseph Morillo, Hao Tang, Patrizio Benzo, Bénédicte Warot-Fonrose, and Marion Castiella
Subjects: Materials science, Condensed matter physics, Magnetometer, Magnetism, Alloy, General Physics and Astronomy, Nanoparticle, 02 engineering and technology, engineering.material, Sputter deposition, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, law.invention, Transmission electron microscopy, law, 0103 physical sciences, engineering, Antiferromagnetism, Magnetic nanoparticles, 010306 general physics, 0210 nano-technology
Abstract: – Whereas bulk equiatomic FeRh alloy with B2 structure is antiferromagnetic (AFM) below 370K, we demonstrate that surface configuration can stabilize the low-temperature ferro-magnetic (FM) state in FeRh nanoparticles in the 6-10 nm range. The most stable configuration for FM nanoparticles, predicted through first principles calculations, is obtained in magnetron sputtering synthesized nanoparticles. The structure, morphology and Rh-(100) surface termination are confirmed by aberration-corrected (scanning) transmission electron microscopy. The FM magnetic state is verified by vibrating sample magnetometry experiments. This combined theoretical and experimental study emphasizes the strong interplay between surface configuration, morphology and magnetic state in magnetic nanoparticles.
Published: 2016

91. Highly strained AlAs-type interfaces in InAs/AlSb heterostructures

Author: Maxime Vallet, Alexei N. Baranov, Bénédicte Warot-Fonrose, Christophe Gatel, César Magén, Yann Claveau, Roland Teissier, Anne Ponchet, Nicolas Combe, Julien Nicolaï, Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Universidad de Zaragossa, Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Composants à Nanostructure pour le moyen infrarouge (NANOMIR), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-BS10-0017,NAIADE,Nanocaractérisation et modélisation d'Antimoniures d'éléments III : Interfaces et Analyse des Déformations d'Epitaxie(2011), European Project: 312483,EC:FP7:INFRA,FP7-INFRASTRUCTURES-2012-1,ESTEEM 2(2012), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], 010302 applied physics, Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Condensed matter physics, Heterojunction, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Epitaxy, 01 natural sciences, Bond length, Condensed Matter::Materials Science, Crystallography, Transmission electron microscopy, 0103 physical sciences, Scanning transmission electron microscopy, Microscopy, 0210 nano-technology, Order of magnitude, Molecular beam epitaxy
Abstract: International audience; Spontaneously formed Al-As type interfaces of the InAs/AlSb system grown by molecular beam epitaxy for quantum cascade lasers were investigated by atomic resolution scanning transmission electron microscopy. Experimental strain profiles were compared to those coming from a model structure. High negative out-of-plane strains with the same order of magnitude as perfect Al-As interfaces were observed. The effects of the geometrical phase analysis used for strain determination were evidenced and discussed in the case of abrupt and huge variations of both atomic composition and bond length as observed in these interfaces. Intensity profiles performed on the same images confirmed that changes of chemical composition are the source of high strain fields at interfaces. The results show that spontaneously assembled interfaces are not perfect but extend over 2 or 3 monolayers.
Published: 2016

92. Stabilizing Vortices in Interacting Nano-Objects: A Chemical Approach

Author: Christophe Gatel, Lise-Marie Lacroix, Reasmey P. Tan, Sébastien Lachaize, Thomas Blon, Bruno Chaudret, Julian Carrey, Florian Hue, Bénédicte Warot-Fonrose, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: Materials science, Iron, Holography, Bioengineering, Nanotechnology, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Electron holography, law.invention, law, Nano, Materials Testing, Microelectronics, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, Magnetite Nanoparticles, [PHYS]Physics [physics], business.industry, Mechanical Engineering, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 0104 chemical sciences, Vortex, Magnetic field, Magnetic Fields, Electron tomography, Magnetic nanoparticles, 0210 nano-technology, business, Crystallization, Porosity
Abstract: We report a chemical method to prepare metallic Fe porous nanocubes. The presence of pores embedded inside the cubes was attested by electron tomography. Thanks to electronic holography and micromagnetic simulations, we show that the presence of these defects stabilizes the vortices in assembly of interacting cubes. These results open new perspectives toward magnetic vortex stabilization at relatively low cost for various applications (microelectronics, magnetic recording, or biological applications).
Published: 2012

93. Mesures et modélisations des déformations élastiques autour de nanoprécipités

Author: Joël Douin, Florence Pettinari-Sturmel, M. Le Fournier, Christophe Gatel, P. Donnadieu, Physique de la Plasticité et Métallurgie (CEMES-PPM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)
Subjects: 010302 applied physics, Physics, dislocation, strain field modeling, Metals and Alloys, High-resolution electron microscopy, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, Aluminum alloys, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], High resolution electron microscopy, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], nanoparticles, Physical and Theoretical Chemistry, 0210 nano-technology, Humanities
Abstract: International audience; Measurement and modeling of the elastic strain around nanoprecipitates.Precise measurements of the strain fields around small precipitates embedded ina crystalline matrix is essential to understand the interaction of dislocations with precipitatesof structurally hardened materials. This interaction controls the dislocation motionthrough an array of precipitates that are responsible for structural hardening of the material.The displacement and strain fields around nanosized particles can be obtained fromhigh-resolution electronmicrographs using the geometric phase analysis (GPA). Themethodis generally applicable to the characterization of the strain in nanostructured materials, includingthose with complex or unknown structures and is emphasized here in the case of the2198 Aluminum alloy. In this material, it is shown that the strain field around a disc-shapednanoprecipitate can be modeled to some extend by a dissociated dislocation; Mots-clés : Microscopie electronique haute résolution ; nanoparticules ; modélisation de champ de déformation ; dislocation ; alliage d'Aluminium Résumé-La mesure précise des champs de contraintes autour de précipités inclus dans une matrice cristalline est nécessaire à la compréhension de l'interaction entre les dislocations et les précipités de matériaux structurellement durcis. Ces interactions contrôlent le mou-vement des dislocations, et donnent donc des informations sur les propriétés mécaniques des matériaux. Les champs de contraintes autour des précipités de petite taille peuvent être obtenus à partir d'images de microscopie électronique en transmission en haute résolution (METHR) en utilisant la méthode des phases géométrique (GPA). Cette méthode est utili-sable de façon générale pour caractériser les contraintes à l'échelle nanométrique autour des précipités de structure complexe ou inconnue et est appliquée ici dans les cas de l'al-liage d'aluminium 2198. Dans ce matériau, il est montré que les champs de déformation autour d'un nanoprécipité en forme de disque et d'épaisseur faible peuvent être modélisés par ceux d'une dislocation dissociée. Abstract-Measurement and modeling of the elastic strain around nanoprecip-itates. Precise measurements of the strain fields around small precipitates embedded in a crystalline matrix is essential to understand the interaction of dislocations with precipitates of structurally hardened materials. This interaction controls the dislocation motion through an array of precipitates that are responsible for structural hardening of the material. The displacement and strain fields around nanosized particles can be obtained from high-resolution electron micrographs using the geometric phase analysis (GPA). The method is generally applicable to the characterization of the strain in nanostructured materials, including those with complex or unknown structures and is emphasized here in the case of the 2198 Aluminum alloy. In this material, it is shown that the strain field around a disc-shaped nanoprecipitate can be modeled to some extend by a dissociated dislocation.
Published: 2012

94. Strain analysis in transmission electron microscopy: how far can we go?

Author: Anne Ponchet, Christophe Gatel, Marie-José Casanove, Christian Roucau, Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: 010302 applied physics, Conventional transmission electron microscope, Materials science, business.industry, RESOLFT, Scanning confocal electron microscopy, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Dark field microscopy, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Crystallography, Electron tomography, 0103 physical sciences, Scanning transmission electron microscopy, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Energy filtered transmission electron microscopy, Optoelectronics, 0210 nano-technology, High-resolution transmission electron microscopy, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2011

95. Tuning complex shapes in platinum nanoparticles: from cubic dendrites to fivefold stars

Author: Sébastien Lachaize, Guillaume Viau, Etienne Snoeck, Raul Arenal, Thomas Blon, Cécile Garcia, Lise-Marie Lacroix, Christophe Gatel, Bénédicte Warot-Fonrose, Bruno Chaudret, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Nanomagnétisme (LPCNO), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Subjects: Nanostructure, Chemistry, 010405 organic chemistry, chemistry.chemical_element, Nanotechnology, Crystal growth, 02 engineering and technology, General Chemistry, General Medicine, 021001 nanoscience & nanotechnology, Platinum nanoparticles, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Catalysis, 0104 chemical sciences, Stars, [CHIM]Chemical Sciences, 0210 nano-technology, Platinum, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2011

96. A new linear transfer theory and characterization method for image detectors. Part II: experiment

Author: Falk Röder, Sébastien Joulie, Christophe Gatel, Martin Hÿtch, Tore Niermann, Florent Houdellier, César Magén, Axel Lubk, Technische Universität Dresden = Dresden University of Technology (TU Dresden), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Fundación ARAID, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Fundación Agencia Aragonesa para la Investigación y el Desarrollo (ARAID)
Subjects: Point spread function, [PHYS.PHYS.PHYS-ACC-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Accelerator Physics [physics.acc-ph], Second moment of area, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Optics, [PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph], Aliasing, Optical transfer function, 0103 physical sciences, [PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex], Oversampling, Instrumentation, 010302 applied physics, Physics, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, Covariance, 021001 nanoscience & nanotechnology, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Moment (mathematics), Noise, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, 0210 nano-technology, business, Algorithm, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract: International audience; A novel generalized linear transfer theory describing the signal and noise transfer in image detectors has been developed in Part I (Niermann, this issue, [1]) of this paper. Similar to the existing notion of a point spread function (PSF) describing the transfer of the first statistical moment (the average), a noise spread function (NSF) was introduced to characterize the spatially resolved transfer of noise (central second moment, covariance). Following the theoretic results developed in Part I (Niermann, this issue, [1]), a new experimental method based on single spot illumination has been developed and applied to measure 2D point and 4D noise spread functions of CCD cameras used in TEM. A dedicated oversampling method has been used to suppress aliasing in the measured quantities. We analyze the 4D noise spread with respect to electronic and photonic noise contributions.
Published: 2011

97. Microstructure and interface studies ofLaVO3/SrVO3superlattices

Author: Wilfrid Prellier, W. C. Sheets, Jo Verbeeck, Gy. Vincze, Christophe Gatel, Philippe Boullay, G. Van Tendeloo, Z. Radi, Haiyan Tan, Ulrike Lüders, and A. David
Subjects: Materials science, Valence (chemistry), Superlattice, Electron energy loss spectroscopy, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Epitaxy, Microstructure, 01 natural sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Tetragonal crystal system, Crystallography, 0103 physical sciences, 010306 general physics, 0210 nano-technology
Abstract: The structure and interface characteristics of (${\mathrm{LaVO}}_{3}$)${}_{6m}$(${\mathrm{SrVO}}_{3}$)${}_{m}$ superlattices deposited on a (100)-SrTiO${}_{3}$ substrate were studied using transmission electron microscopy (TEM). Cross-section TEM studies revealed that both ${\mathrm{LaVO}}_{3}$ (LVO) and ${\mathrm{SrVO}}_{3}$ (SVO) layers are good single-crystal quality and epitaxially grown with respect to the substrate. It is evidenced that LVO layers are made of two orientational variants of a distorted perovskite compatible with bulk ${\mathrm{LaVO}}_{3}$, while SVO layers suffers from a tetragonal distortion due to the substrate-induced stain. Electron energy loss spectroscopy investigations indicate changes in the fine structure of the V ${L}_{23}$ edge, related to a valence change between the ${\mathrm{LaVO}}_{3}$ and the ${\mathrm{SrVO}}_{3}$ layers.
Published: 2011

98. Ultrasmall functional ferromagnetic nanostructures grown by focused electron-beam-induced deposition

Author: M. R. Ibarra, Christophe Gatel, José María de Teresa, Luis Serrano-Ramón, Etienne Snoeck, Luis A. Rodríguez, Inés Serrano, Rosa Córdoba, and César Magén
Subjects: Hall sensors, Materials science, Nanostructure, Static Electricity, Nanowire, Holography, General Physics and Astronomy, Metal Nanoparticles, Nanotechnology, Electrons, Electron holography, Focused electron-beam-induced deposition, General Materials Science, Electron beam-induced deposition, Particle Size, Deposition (law), Nanowires, General Engineering, Cobalt, Electroplating, Characterization (materials science), Nanolithography, Ferromagnetism, Magnets, Magnetic nanostructures
Abstract: We have successfully grown ultrasmall cobalt nanostructures (lateral size below 30 nm) by optimization of the growth conditions using focused electron-beam-induced deposition techniques. This direct-write nanolithography technique is thus shown to produce unprecedented resolution in the growth of magnetic nanostructures. The challenging magnetic characterization of such small structures is here carried out by means of electron holography techniques. Apart from growing ultranarrow nanowires, very small Hall sensors have been created and their large response has been unveiled.
Published: 2011

99. Structure and chemical order in FeRh nanolayers epitaxially grown on MgO(001)

Author: J.P. Ayoub, Christophe Gatel, Christian Roucau, Marie-José Casanove, Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 010302 applied physics, Diffraction, Materials science, Annealing (metallurgy), Alloy, engineering.material, Condensed Matter Physics, Epitaxy, 01 natural sciences, 010305 fluids & plasmas, Inorganic Chemistry, Paramagnetism, Crystallography, Transmission electron microscopy, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, engineering, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Nanodot, Dewetting, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: FeRh nanolayers, 2–5 nm thick, were deposited on a MgO(0 0 1) substrate by dc-magnetron co-sputtering of elemental targets. The growth temperature was varied in order to promote the formation of highly oriented FeRh nanodots. The evolution of the morphological and structural characteristics was analyzed by high-angle X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) observations of plan-view and cross-sectional specimens. FeRh alloy adopts a Volmer-Weber (3D) growth mode but well-separated nanodots required high temperature (typically 700 °C). We show that, whatever the growth temperature, the as-deposited nanolayers display the face-centered-cubic (fcc) structure of the paramagnetic γ ‐FeRh phase. The occurrence of the chemically ordered body-centered cubic phase, which displays the more interesting properties for technological applications, required a post-annealing step. Chemically ordered FeRh nanodots were thus formed after a 30-min post-annealing in films deposited at 200 °C. Partial dewetting of these films was also observed during the annealing step.
Published: 2011

100. Achievement of InSb Quantum Dots on InP(100) Substrates

Author: Cyril Paranthoen, Christophe Gatel, Jean-Marc Jancu, Antoine Létoublon, Tony Rohel, Nicolas Combe, Wei Lu, PM Paul Koenraad, Anne Ponchet, JM José Maria Ulloa, Hervé Folliot, Alain Le Corre, Nicolas Bertru, Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON), Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Cobra (COBRA), Eindhoven University of Technology [Eindhoven] (TU/e), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Photonics and Semiconductor Nanophysics, and Semiconductor Nanostructures and Impurities
Subjects: 010302 applied physics, High energy, Materials science, Photoluminescence, Condensed matter physics, General Engineering, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Alloy surface, Electron diffraction, Quantum dot, Lattice (order), 0103 physical sciences, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, 0210 nano-technology, Dissolution, Electronic properties
Abstract: The formation of InSb quantum dots within a GaAs0.51Sb0.49 matrix lattice matched to InP is investigated. We show that the deposit of InSb on GaAs0.51Sb0.49 alloy surface, allows the achievement of a high density of InSb islands without dislocations. A strong dissolution of InSb quantum dots occurs during the capping with a GaAsSb layer. Reflection high energy electron diffraction analysis shows that InSb island dissolution occurs during the growth interruption under As and Sb. We propose a procedure based on the deposit of a thin GaSb capping layer on top of InSb islands to prevent the As/Sb exchange. Optical properties are investigated using photoluminescence. Electronic properties are discussed within an improved tight-binding model.
Published: 2010

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