Une nouvelle chambre d’épitaxie par jets moléculaires au CINaM
Le CINaM (CNRS|Aix Marseille Université) s’équipe d’une chambre d’épitaxie par jets moléculaires (MBE) de pointe, dotée d’un évaporateur à faisceau d’électrons à 6 poches. Cet équipement financé par le Programme de Recherche SPIN va ouvrir la voie à la croissance de matériaux complexes et d’hétérostructures, essentielles pour les avancées en spintronique et en physique des matériaux
Contexte : l’épitaxie par jets moléculaires (MBE)
La croissance par épitaxie par jets moléculaires (MBE) repose sur l’évaporation thermique de matériaux sous ultra-vide (moins de 5 x 10⁻¹⁰ mBar). Ce procédé génère un flux de vapeur qui se condense à la surface d’un substrat pour former des films minces. Grâce à la faible énergie des atomes en phase vapeur (environ 100 meV), la croissance est contrôlée par la thermodynamique, où les énergies de surface, la diffusion et les énergies élastiques jouent un rôle central.
La MBE est reconnue comme l’une des méthodes les plus précises pour obtenir des films monocristallins, avec une résolution quasi atomique. Initialement développée dans les années 1970 pour les semi-conducteurs (Si, Ge, GaAs, etc.), elle s’applique aujourd’hui à une large gamme de matériaux : oxydes, métaux, nitrures, composés organiques, etc.
Objectifs de cet équipement
Le groupe Spintronique & Épitaxie du CINaM, fortement impliqué dans l’axe SPINMAT du Programme de Recherche SPIN, se concentre sur la croissance de composés magnétiques innovants, comme l’altermagnét Mn₅Si₃ ou l’antiferromagnétique chiral Mn₃Sn. L’arrivée de cette nouvelle chambre MBE permettra d’élaborer des hétérostructures entièrement épitaxiées, essentielles pour :
> La conversion courant spin-courant de charge,
> Les effets de proximité supraconducteurs,
> Les jonctions tunnel magnétiques,
> La découverte de nouveaux composés
Caractéristiques techniques
La nouvelle chambre du CINaM se distingue par :
> Un évaporateur à faisceau d’électrons (e-beam) à 6 poches : Il élargit les capacités de l’équipe en permettant l’évaporation de matériaux à faible pression de vapeur (Pt, Co, Ir), de barrières isolantes (MgO, MgOAlx) et de semi-conducteurs (Si, Ge), impossibles à traiter avec des cellules d’effusion standard.
> Un canon à diffraction d’électrons in situ : Pour un contrôle en temps réel de la croissance des films.
> Un manipulateur haute température : Capable de maintenir l’échantillon jusqu’à 1200 °C, idéal pour la synthèse de matériaux exigeants.
Cette chambre MBE ouvre des perspectives inédites pour la recherche en spintronique, en combinant précision atomique et flexibilité matérielle. Elle positionne le CINaM comme un acteur clé dans l’exploration de nouveaux composés et dispositifs, au service des défis technologiques de demain.
Le Programme de Recherche SPIN tient à remercier les équipes de Vinci Technologies pour leur accompagnement tout au long du processus et lors de son installation.
