FR3068825A1 - ELECTRONIC OPTICAL DEVICE - Google Patents

ELECTRONIC OPTICAL DEVICE Download PDF

Info

Publication number
FR3068825A1
FR3068825A1 FR1756394A FR1756394A FR3068825A1 FR 3068825 A1 FR3068825 A1 FR 3068825A1 FR 1756394 A FR1756394 A FR 1756394A FR 1756394 A FR1756394 A FR 1756394A FR 3068825 A1 FR3068825 A1 FR 3068825A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
film
electronic
optical device
electron beam
porosity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR1756394A
Other languages
French (fr)
Inventor
Roger Claude Marcel Morin
Laurent Francois Lapena
Alain Degiovanni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aix Marseille Universite, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Aix Marseille Universite
Priority to FR1756394A priority Critical patent/FR3068825A1/en
Priority to PCT/EP2018/068300 priority patent/WO2019008117A1/en
Publication of FR3068825A1 publication Critical patent/FR3068825A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/10Lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/15Means for deflecting or directing discharge
    • H01J2237/151Electrostatic means
    • H01J2237/1514Prisms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26Electron or ion microscopes
    • H01J2237/2614Holography or phase contrast, phase related imaging in general, e.g. phase plates

Abstract

Dispositif d'optique électronique pour la manipulation d'un faisceau d'électrons d'énergie donnée, comprenant un film (1) ultrafin autosupporté d'épaisseur donnée, transparent pour le faisceau d'électrons, ledit film (1) comprenant des trous traversant définissant une porosité (a) du film (1) afin de générer une fonction de transmission électronique (t) prédéterminée dudit faisceau d'électrons, ladite fonction de transmission électronique présentant un module (modt) et une phase (?) fonctions de ladite porosité ; procédé de préparation dudit dispositif ; utilisation dudit dispositif pour notamment l'imagerie électronique et/ou la microscopie électronique basse énergie ; lentille électronique, biprisme porte-objet ou microscope électronique comprenant ledit dispositif.Electronic optical device for the manipulation of a given electron beam of energy, comprising a self-supporting ultrafine film (1) of given thickness, transparent for the electron beam, said film (1) comprising through-holes defining a porosity (a) of the film (1) to generate a predetermined electronic transmission function (t) of said electron beam, said electronic transmission function having a modulus (modt) and a phase (?) functions of said porosity ; method of preparing said device; use of said device for particular electronic imaging and / or low energy electron microscopy; electronic lens, biprism or electron microscope comprising said device.

Description

DISPOSITIF D’OPTIQUE ELECTRONIQUEELECTRONIC OPTICAL DEVICE

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

[0001] La présente description concerne des dispositifs d’optique électronique ; leur procédé de préparation ; et leur utilisation pour la manipulation d’un faisceau d’électrons d’énergie donnée.The present description relates to electronic optical devices; their preparation process; and their use for handling an electron beam of given energy.

ETAT DE L’ARTSTATE OF THE ART

[0002] La fabrication d’un dispositif optique repose sur la capacité de contrôler localement la phase d’une onde transmise au travers du dispositif. En optique photonique, ce contrôle résulte par exemple de la réalisation d’épaisseurs contrôlées d’un matériau transparent (par exemple le verre) d’indice optique différent du milieu dans lequel l’onde se propage (par exemple l’air). Un tel contrôle est difficile à réaliser en optique électronique car les principes applicables à l’optique photonique ne sont pas tous applicables en optique électronique. En effet, les dispositifs d’optique électronique sont typiquement basés sur les changements de phase induits par la transmission d’un faisceau électronique au travers de potentiels électromagnétiques produits par des électrodes ou des bobines. La structure de ces potentiels induit de fortes contraintes sur la réalisation des dispositifs en particulier celle de travailler très proche de l’axe optique sous peine de dégradation significative des performances du dispositif. [0003] Il est connu des dispositifs de type lentille magnétique ou électrostatique pour l’optique électronique, ces dispositifs produisant un champ magnétique pour focaliser des faisceaux d’électrons. De tels dispositifs sont souvent encombrants, peuvent souffrir d’aberration sphérique, et nécessitent l’utilisation d’électrodes ou de bobines de fils électriques parcourus par un courant électrique. De plus, de tels dispositifs nécessitent de travailler avec des faibles ouvertures angulaires et les alimentations électriques doivent être stabilisées. Il convient également de noter que les moyens conventionnels ne permettent pas la conception d’une lentille électronique divergente.The manufacture of an optical device is based on the ability to locally control the phase of a wave transmitted through the device. In photonic optics, this control results for example from the production of controlled thicknesses of a transparent material (for example glass) of optical index different from the medium in which the wave propagates (for example air). Such a control is difficult to achieve in electronic optics because the principles applicable to photonic optics are not all applicable in electronic optics. Indeed, the electronic optics devices are typically based on the phase changes induced by the transmission of an electron beam through electromagnetic potentials produced by electrodes or coils. The structure of these potentials induces strong constraints on the realization of the devices, in particular that of working very close to the optical axis under penalty of significant degradation of the performance of the device. It is known magnetic or electrostatic lens type devices for electronic optics, these devices producing a magnetic field for focusing electron beams. Such devices are often bulky, can suffer from spherical aberration, and require the use of electrodes or coils of electrical son traversed by an electric current. In addition, such devices require working with small angular openings and the power supplies must be stabilized. It should also be noted that conventional means do not allow the design of a divergent electronic lens.

[0004] Y. Ito, A. L. Bleloch et L. M. Brown décrivent dans un article (« Nanofabrication of solid-state Fresnel lenses for électron optics », Nature, vol. 394, 2 juillet 1998, pages 49-52) la manipulation de la phase d’une onde électronique de manière analogue à l’optique photonique par la fabrication de lentilles de Fresnel « pixellisées » à l’état solide applicables à l’optique électronique au moyen d’un forage d’évidements de quelques nanomètres de dimension et de profondeur à la surface de films minces inorganiques. Selon l’article, les lentilles décrites comprennent un film à épaisseur locale variable permettant la génération d’un déphasage local par transmission d’un faisceau d’électrons au travers du film. Par contre, selon les auteurs de cet article, ces lentilles ne peuvent pas rivaliser avec les lentilles magnétiques classiques dans la plupart des applications, telles que la microscopie, mais peuvent trouver une niche dans la lithographie par faisceau électronique. De plus, ces lentilles ne sont adaptées que pour la transmission d’électrons à des potentiels élevés, tel que 200 keV.[0004] Y. Ito, AL Bleloch and LM Brown describe in an article ("Nanofabrication of solid-state Fresnel lenses for electron optics", Nature, vol 394, July 2, 1998, pages 49-52) the manipulation of the phase of an electron wave in a similar way to photonic optics by the manufacture of "solid state" pixellated Fresnel lenses applicable to electronic optics by means of drilling recesses of a few nanometers in size and depth on the surface of inorganic thin films. According to the article, the lenses described comprise a variable local thickness film allowing the generation of a local phase shift by transmission of an electron beam through the film. On the other hand, according to the authors of this article, these lenses can not compete with conventional magnetic lenses in most applications, such as microscopy, but can find a niche in electron beam lithography. In addition, these lenses are suitable only for the transmission of electrons at high potentials, such as 200 keV.

[0005] En conséquence, il existe un besoin de dispositifs d’optique électronique et leur procédé de préparation permettant de surmonter certaines des limitations citées ci-dessus.Accordingly, there is a need for electronic optical devices and their method of preparation to overcome some of the limitations mentioned above.

RESUMEABSTRACT

[0006] La présente description a pour objet de fournir des dispositifs d’optique électronique adaptés pour la transmission d’électrons à des potentiels faibles, tel que des potentiels inférieurs à 1 keV.The present disclosure is intended to provide electronic optics devices adapted for the transmission of electrons at low potentials, such as potentials lower than 1 keV.

[0007] Selon un premier aspect l’objet précité, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un dispositif d’optique électronique pour la manipulation d’un faisceau d’électrons d’énergie donnée, comprenant un film ultrafin autosupporté d’épaisseur donnée, transparent pour le faisceau d’électrons, ledit film comprenant des trous traversant définissant une porosité du film afin de générer une fonction de transmission électronique prédéterminée dudit faisceau d’électrons, ladite fonction de transmission électronique présentant un module et une phase fonctions de ladite porosité.According to a first aspect the aforementioned object, as well as other advantages, are obtained by an electronic optical device for the manipulation of a given electron beam of energy, comprising a self-supporting ultrafine film of given thickness, transparent for the electron beam, said film comprising through-holes defining a porosity of the film in order to generate a predetermined electronic transmission function of said electron beam, said electronic transmission function having a module and a phase functions of said porosity.

[0008] D’autre part, selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique selon la présente description est peu encombrant, est facile à intégrer dans une structure plane et/ou ne nécessite pas l’utilisation d’électrodes, de bobines, d’un courant électrique ou d’une source d’énergie lui permettant de fonctionner. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique selon la présente description ne requiert pas le contrôle systématique de l’épaisseur locale du film pour contrôler le déphasage. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique selon la présente description permet le contrôle du déphasage (e.g. localement) au moyen de la porosité (e.g. porosité locale) du film. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique selon la présente description rend possible le déphasage sur des matériaux d’épaisseurs très variées, tel qu’un matériau d’épaisseur très faible, par exemple sur un matériau d’épaisseur atomique.On the other hand, according to one or more embodiments, the electronic optical device according to the present description is compact, is easy to integrate into a flat structure and / or does not require the use of electrodes , coils, an electric current or a source of energy to operate. According to one or more embodiments, the electronic optical device according to the present description does not require the systematic control of the local thickness of the film to control the phase shift. According to one or more embodiments, the electronic optical device according to the present description allows the control of the phase shift (e.g. locally) by means of the porosity (e.g., local porosity) of the film. According to one or more embodiments, the electronic optical device according to the present description makes it possible to phase shift on materials of very varied thicknesses, such as a material of very small thickness, for example on a thick material. atomic.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique selon la présente description donne accès à l’utilisation de matériaux qui sont, de par leurs potentiels internes et leurs épaisseurs, hautement transparents aux électrons de faible énergie.According to one or more embodiments, the electronic optical device according to the present description gives access to the use of materials which are, by their internal potentials and their thickness, highly transparent to low energy electrons.

[0009] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la porosité du film est variable spatialement, adaptée pour générer une phase spatialement variable de la fonction de transmission électronique, résultant en une modification de la propagation du faisceau d’électrons.According to one or more embodiments, the porosity of the film is spatially variable, adapted to generate a spatially variable phase of the electronic transmission function, resulting in a modification of the propagation of the electron beam.

[0010] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la modification de la propagation du faisceau d’électrons comprend la convergence et/ou la divergence et/ou la déflexion du faisceau d’électrons.According to one or more embodiments, the modification of the propagation of the electron beam comprises the convergence and / or the divergence and / or the deflection of the electron beam.

[0011] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film comprend un disque central et des anneaux concentriques successifs de largeur égale à celles de zones de Fresnel, la porosité de chacun du disque central et des anneaux concentriques prenant alternativement deux valeurs distinctes, chaque valeur correspondant à des transmissions d’amplitudes égales et une phase de la fonction de transmission électronique égale à 0 ou π.According to one or more embodiments, the film comprises a central disk and successive concentric rings of width equal to those of Fresnel zones, the porosity of each of the central disk and concentric rings taking alternately two distinct values, each value corresponding to transmissions of equal amplitudes and a phase of the electronic transmission function equal to 0 or π.

[0012] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la porosité locale sur le film varie selon la distance avec un plan perpendiculaire au film (e.g. ligne droite à la surface du film en vue de face du film). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la variation de porosité défini un déphasage proportionnel à ladite distance.According to one or more embodiments, the local porosity on the film varies according to the distance with a plane perpendicular to the film (e.g. straight line on the surface of the film in front of the film). According to one or more embodiments, the variation of porosity defines a phase shift proportional to said distance.

[0013] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film est un film de graphène, d’or, de nitrure de bore, nitrure de silicium ou de carbone amorphe.According to one or more embodiments, the film is a film of graphene, gold, boron nitride, silicon nitride or amorphous carbon.

[0014] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la porosité (locale) du film est comprise entre environ 0 et environ 0.9 Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la porosité (locale) du film est comprise entre environ 0 et environ 0.8.According to one or more embodiments, the (local) porosity of the film is between about 0 and about 0.9. According to one or more embodiments, the (local) porosity of the film is between about 0 and about 0.8.

[0015] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le potentiel interne du film est compris entre environ 10 eV et environ 30 eV.According to one or more embodiments, the internal potential of the film is between about 10 eV and about 30 eV.

[0016] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film a une épaisseur inférieure à environ 3 nm. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film a une épaisseur comprise entre l’épaisseur d’une couche atomique (e.g. environ 0.3 nm) et environ 3 nm. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film a une épaisseur sensiblement uniforme. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film est un film d’épaisseur atomique.According to one or more embodiments, the film has a thickness of less than about 3 nm. According to one or more embodiments, the film has a thickness between the thickness of an atomic layer (e.g., about 0.3 nm) and about 3 nm. According to one or more embodiments, the film has a substantially uniform thickness. According to one or more embodiments, the film is a film of atomic thickness.

[0017] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les trous traversant ont un diamètre moyen nanométrique (i.e., < lpm). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les trous traversant ont un diamètre moyen compris entre environ 1 nm et environ 1000 nm. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les trous traversant ont un diamètre moyen compris entre environ 2 nm et environ 30 nm. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les trous traversant ont un diamètre moyen compris entre environ 3 nm et environ 10 nm.According to one or more embodiments, the through holes have a nanometer mean diameter (i.e., <lpm). According to one or more embodiments, the through holes have a mean diameter of between about 1 nm and about 1000 nm. According to one or more embodiments, the through holes have a mean diameter of between about 2 nm and about 30 nm. According to one or more embodiments, the through holes have a mean diameter of between about 3 nm and about 10 nm.

[0018] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les trous traversant sont disposés en réseau hexagonal.According to one or more embodiments, the through holes are arranged in hexagonal network.

[0019] Dans ce qui suit, le terme « film transparent pour une bande d’énergie donnée » est synonyme de (signifie la même chose que) un film de matériau donné et d’épaisseur donnée pour lequel l’intensité transmise (It) (au travers du matériau donné et de l’épaisseur donnée) sur une intensité incidente (Io) de la bande d’énergie donnée est supérieur à zéro (It/Io>O). En d’autres termes, le terme « film transparent pour une bande d’énergie donnée » correspond à un film dont le matériau (non troué) d’épaisseur donnée répond à la caractéristique It/Io>O pour la bande d’énergie donnée . Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rapport de l’intensité transmise sur l’intensité incidente (It/Io>O) est compris entre environ 0.9 et environ 0.3 (e.g. environ 0.74), tel que mesuré par exemple pour un faisceau d’électrons d’énergie comprise entre environ 50 eV et environ 100000 eV (e.g. entre 100 eV et 205 eV), tel que 0.74 entre 100 eV et 205 eV.In what follows, the term "transparent film for a given energy band" is synonymous with (means the same as) a film of given material and of given thickness for which the intensity transmitted (It) (through the given material and the given thickness) on an incident intensity (Io) of the given energy band is greater than zero (It / Io> O). In other words, the term "transparent film for a given energy band" corresponds to a film whose material (not perforated) of given thickness meets the characteristic It / Io> O for the given energy band . According to one or more embodiments, the ratio of the intensity transmitted on the incident intensity (It / Io> O) is between about 0.9 and about 0.3 (eg about 0.74), as measured for example for a beam of energy electrons between about 50 eV and about 100,000 eV (eg between 100 eV and 205 eV), such as 0.74 between 100 eV and 205 eV.

[0020] Selon un deuxième aspect les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un procédé de fabrication d’un dispositif d’optique électronique pour la manipulation d’un faisceau d’électrons d’énergie donnée, le procédé comprenant : la fourniture d’un film ultrafin autosupporté d’épaisseur donnée, transparent pour le faisceau d’électrons ; et le perçage de trous traversant au travers du film, les trous traversant définissant une porosité du film afin de générer une fonction de transmission électronique prédéterminé dudit faisceau d’électrons, ladite fonction de transmission électronique présentant un module et une phase fonctions de ladite porosité.According to a second aspect, the aforementioned objects, as well as other advantages, are obtained by a method of manufacturing an electronic optical device for the manipulation of a given electron beam of energy, the process comprising: providing a self-supporting ultrafine film of given thickness transparent to the electron beam; and drilling holes through the film, the through holes defining a porosity of the film to generate a predetermined electronic transmission function of said electron beam, said electronic transmission function having a module and a phase functions of said porosity.

[0021] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le perçage est effectué au moyen d’un faisceau d’électrons d’un microscope électronique en transmission ou à balayage ou d’un faisceau d’ions d’une machine à faisceaux d’ions focalisés.According to one or more embodiments, the piercing is carried out by means of an electron beam of an electron microscope in transmission or scanning or of an ion beam of a beam machine. focused ions.

[0022] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le perçage est effectué directement sur le film ou au travers d’un masque.According to one or more embodiments, the drilling is performed directly on the film or through a mask.

[0023] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le perçage des trous traversant est réalisé selon un axe sensiblement perpendiculaire à la surface du film.According to one or more embodiments, the drilling of the through holes is made along an axis substantially perpendicular to the surface of the film.

[0024] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’étape de perçage est suivie par une diminution de l’épaisseur du film par abrasion ou traitement thermique.According to one or more embodiments, the drilling step is followed by a decrease in the thickness of the film by abrasion or heat treatment.

[0025] Selon un troisième aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par une utilisation d’un dispositif d’optique électronique selon le premier aspect pour au moins une des applications suivantes : l’imagerie électronique ; la microscopie électronique basse énergie ; la production d’un microfaisceau parallèle d’électrons ; la focalisation ou la défocalisation d’un microfaisceau parallèle d’électrons ; la caractérisation d’un objet par microdiffraction électronique ; l’analyse locale d’une perte d’énergie ; la microscopie interférentielle ; l’holographie hors-axe ; la séparation d’un faisceau incident en deux faisceaux cohérents ; l’imagerie d’un objet placé dans un de deux faisceaux cohérents par l’enregistrement du cliché d’interférence entre les deux faisceaux cohérents ; et/ou la production de deux demi-ondes planes parallèles et déphasées.According to a third aspect, the aforementioned objects, as well as other advantages, are obtained by using an electronic optical device according to the first aspect for at least one of the following applications: electronic imaging; low energy electron microscopy; the production of a parallel electron microbeam; focusing or defocusing a parallel electron microbeam; the characterization of an object by electron microdiffraction; local analysis of energy loss; interference microscopy; off-axis holography; separating an incident beam into two coherent beams; imaging an object placed in one of two coherent beams by recording the interference pattern between the two coherent beams; and / or the production of two parallel and out of phase plane half-waves.

[0026] Selon un quatrième aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par une lentille électronique, un biprisme porte-objet, ou un microscope électronique comprenant un dispositif d’optique électronique selon le premier aspect.According to a fourth aspect, the aforementioned objects, as well as other advantages, are obtained by an electronic lens, a biprism, or an electron microscope comprising an electronic optical device according to the first aspect.

[0027] Des modes de réalisation selon les aspects référencés ci-dessus ainsi que des avantages supplémentaires apparaîtront à la lecture de la description illustrée par les Figures suivantes et les revendications annexées.Embodiments according to the aspects referenced above as well as additional advantages will appear on reading the description illustrated by the following figures and the appended claims.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0028] Fig. 1 représente un schéma illustrant un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description.[0028] FIG. 1 is a diagram illustrating an electronic optical device according to an embodiment of the present description.

[0029] Fig. 2 représente un schéma illustrant un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description fonctionnant en collimateur d’un faisceau d’électrons incident.[0029] FIG. 2 represents a diagram illustrating an electronic optical device according to an embodiment of the present description operating in collimator of an incident electron beam.

[0030] Fig. 3 représente un schéma illustrant un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description adapté pour la focalisation d’un faisceau d’électrons incident.[0030] FIG. 3 shows a diagram illustrating an electronic optical device according to an embodiment of the present description adapted for focusing an incident electron beam.

[0031] Fig. 4A représente un schéma illustrant une vue de face d’un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description comportant une porosité locale variable. Fig. 4B représente un schéma illustrant la porosité locale et la phase variables du dispositif de la Fig. 4A.[0031] FIG. 4A shows a diagram illustrating a front view of an electronic optical device according to an embodiment of the present description comprising a variable local porosity. Fig. 4B is a diagram illustrating the variable local porosity and phase of the device of FIG. 4A.

[0032] Fig. 5 représente un schéma illustrant la propagation d’un faisceau d’électrons formant deux faisceaux cohérents au travers d’un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description.[0032] FIG. 5 is a diagram illustrating the propagation of an electron beam forming two coherent beams through an electronic optical device according to an embodiment of the present description.

[0033] Fig. 6 représente un schéma illustrant une vue de face d’un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description ayant une porosité uniforme.[0033] FIG. 6 is a diagram illustrating a front view of an electronic optical device according to an embodiment of the present description having a uniform porosity.

[0034] Fig. 7 représente une image illustrant le schéma de la Fig. 6.[0034] FIG. 7 shows an image illustrating the diagram of FIG. 6.

[0035] Fig. 8 représente un schéma illustrant la propagation d’un faisceau d’électrons traversant partiellement le dispositif d’optique électronique de la Fig. 6 pour former deux demi-ondes planes parallèles mais déphasées.[0035] FIG. 8 is a diagram illustrating the propagation of an electron beam partially traversing the electronic optical device of FIG. 6 to form two plane half-waves parallel but out of phase.

[0036] Fig. 9 représente un schéma illustrant le module modt de la fonction de transmission électronique t d’un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description, en fonction de la porosité a.[0036] FIG. 9 is a diagram illustrating the modt module of the electronic transmission function t of an electronic optical device according to an embodiment of the present description, depending on the porosity a.

[0037] Fig. 10 représente un schéma illustrant la phase Θ de la fonction de transmission électronique t d’un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description, en fonction de la porosité a.[0037] FIG. 10 is a diagram illustrating the phase Θ of the electronic transmission function t of an electronic optical device according to an example embodiment of the present description, as a function of the porosity a.

[0038] Fig. 11 et Fig. 12 représentent chacun une image illustrant un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description, dans lequel des zones de Fresnel sont réalisées avec des porosités successives pO et pl.[0038] FIG. 11 and FIG. 12 each represent an image illustrating an electronic optical device according to an exemplary embodiment of the present description, in which Fresnel zones are produced with successive porosities p0 and p1.

[0039] Fig. 13 représente une image illustrant un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description, dans lequel des zones de Fresnel sont réalisées avec des porosités successives pO, pl et pO.[0039] FIG. 13 represents an image illustrating an electronic optical device according to an exemplary embodiment of the present description, in which Fresnel zones are made with successive porosities pO, pl and pO.

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

[0040] Dans la description détaillée suivante des modes de réalisation de la présente invention, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension plus approfondie de la présente description. Cependant, il apparaîtra à l’homme du métier que la présente description peut être mise en œuvre sans ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des caractéristiques bien connues n’ont pas été décrites en détail pour éviter de compliquer inutilement la description.In the following detailed description of the embodiments of the present invention, many specific details are set forth in order to provide a further understanding of the present disclosure. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present description can be implemented without these specific details. In other cases, well-known features have not been described in detail to avoid unnecessarily complicating the description.

[0041] Dans ce qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de (signifie la même chose que) « inclure », « contenir », et est inclusif ou ouverts et n’exclut pas d’autres éléments non décrits ou représentés. En outre, dans la présente description, les termes « environ » et « à peu près » sont synonymes de (signifie la même chose que) une marge inférieure et/ou supérieure de 10% la valeur respective.In what follows, the term "understand" is synonymous with (means the same as) "include", "contain", and is inclusive or open and does not exclude other elements not described or represented. In addition, in the present description, the terms "about" and "roughly" are synonymous with (means the same as) a margin lower and / or greater by 10% than the respective value.

[0042] Dans ce qui suit, le terme « dispositif d’optique électronique » est synonyme de (signifie la même chose que) un dispositif pour la manipulation d’un faisceau d’électrons par la modification de la phase et/ou de l’amplitude de l’onde électronique associée.In what follows, the term "electronic optical device" is synonymous with (means the same as) a device for the manipulation of an electron beam by the modification of the phase and / or the amplitude of the associated electronic wave.

[0043] Dans ce qui suit, le terme « ultrafin » est synonyme de (signifie la même chose que) une épaisseur inférieure à environ 5 nm.In what follows, the term "ultrafine" is synonymous with (means the same as) a thickness less than about 5 nm.

[0044] Dans ce qui suit, le terme « autosupporté » est synonyme de (signifie la même chose que) supporté par l’épaisseur du film lui-même, i.e., sans l’exigence de la présence d’un substrat.In what follows, the term "self-supported" is synonymous with (means the same as) supported by the thickness of the film itself, i.e., without the requirement of the presence of a substrate.

[0045] La présente description concerne un dispositif d’optique électronique pour la manipulation d’un faisceau d’électrons d’énergie donnée (e.g. prédéterminée), le dispositif permettant notamment le changement de phase du faisceau d’électrons traversant le dispositif. Le dispositif d’optique électronique comprend un film ultrafin, autosupporté, d’épaisseur donnée et transparent pour le faisceau d’électrons. Le dispositif d’optique électronique comprend également des trous traversant le film et définissant une porosité du film (e.g. porosité moyenne ou locale du film et optionnellement variable sur au moins une portion du film), laquelle porosité permettant la manipulation du faisceau d’électrons par la génération d’une fonction de transmission électronique t prédéterminé dudit faisceau d’électrons, ladite fonction de transmission électronique présentant un module modt et une phase Θ fonctions de la porosité. [0046] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, selon une énergie donnée des électrons du faisceau à manipuler, lorsque la porosité a du film varie sur une plage comprise entre les valeurs limites 0 et 1 (a = aire occupée par les trous traversant une aire considérée sur le film divisée par ladite aire), la phase peut également varier entre 0 et une valeur de module inférieur à π, par exemple de façon monotone et/ou sensiblement continue, ou varier brutalement de 0 à π. Suivant la distribution spatiale de la porosité réalisée sur le film, des composants d’optique électronique divers peuvent ainsi être fabriqués pour la manipulation du faisceau d’électrons. [0047] Fig. 1 représente un schéma illustrant un film 1 selon des modes de réalisation de la présente description comprenant un disque central et des zones en forme d’anneaux entourant le disque central dont la porosité prend successivement deux valeurs distinctes po et pi, la largeur des anneaux étant celle de zones de Fresnel. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique comprend un disque central et des anneaux concentriques, à partir du centre du film 1, la porosité prenant successivement deux valeurs distinctes po et pi, assurant par exemple des déphasages de 0 ou π. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la distance focale f du dispositif d’optique électronique est déterminée par le rayon Ro du disque central: f~2Ro2/À où λ est la longueur d’onde des électrons. Les rayons des autres anneaux sont alors fixés, le rayon Rn du nième anneau étant défini par Rn~(nt7d'2 (le disque central correspondant à n = 0). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la largeur des anneaux (e.g. Ri-Ro, R2-R1 ... Rn-R(n-i)) est celle de zones de Fresnel (i.e., « zone-plate»), La largeur des zones de Fresnel décroissant lorsque les zones s’éloignent du centre, le nombre d’anneaux réalisable est fonction de la taille des trous traversant le film 1, la qualité du dispositif s’améliorant avec le nombre d’anneaux réalisés. Ainsi, pour un faisceau d’électrons prédéterminé et en fonction de la nature et de l’épaisseur du film 1 choisi, un dispositif d’optique électronique peut être fabriqué en réalisant dans un disque central et des anneaux concentriques successifs de largeur égale à celles de zones de Fresnel une porosité prenant alternativement deux valeurs distinctes, chaque valeur correspondant par exemple à des transmissions d’amplitudes égales et/ou des déphasages successifs de 0 et π (Voir Fig. 1). [0048] Fig. 2 représente un schéma illustrant un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation fonctionnant en collimateur d’un faisceau d’électrons incident. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique est adapté à manipuler un faisceau d’électrons, tel que provenant d’une source ponctuelle d’électrons 2. Par exemple, le dispositif d’optique électronique est adapté à produire un faisceau d’électrons essentiellement parallèle 4 (e.g. divergence inferieure à environ 10"3 °), par exemple à partir d’un faisceau d’électrons divergent 3. Dans la Fig. 2, le dispositif d’optique électronique est adapté à manipuler un faisceau divergent d’électrons provenant d’une source ponctuelle d’électrons 2, par exemple placée au foyer du dispositif, pour produire un faisceau d’électrons essentiellement parallèle 4. Un tel dispositif d’optique électronique peut être notamment utilisé pour la caractérisation d’un objet par microdiffraction électronique.The present description relates to an electronic optical device for the manipulation of a given electron beam energy (e.g. predetermined), the device including the phase change of the electron beam passing through the device. The electronic optical device comprises an ultrafine film, self-supporting, of given thickness and transparent for the electron beam. The electronic optical device also comprises holes passing through the film and defining a porosity of the film (eg average or local porosity of the film and optionally variable on at least a portion of the film), which porosity allowing the manipulation of the electron beam by generating a predetermined electronic transmission function t of said electron beam, said electronic transmission function having a module modt and a phase Θ functions of the porosity. According to one or more embodiments, according to a given energy of the electrons of the beam to be manipulated, when the porosity a of the film varies over a range between the limit values 0 and 1 (a = area occupied by the holes crossing a considered area on the film divided by said area), the phase can also vary between 0 and a module value less than π, for example monotonically and / or substantially continuous, or suddenly vary from 0 to π. Depending on the spatial distribution of the porosity made on the film, various electronic optical components can thus be manufactured for the manipulation of the electron beam. [0047] FIG. 1 represents a diagram illustrating a film 1 according to embodiments of the present description comprising a central disk and ring-shaped zones surrounding the central disk whose porosity successively takes two distinct values po and pi, the width of the rings being that of Fresnel zones. According to one or more embodiments, the electronic optical device comprises a central disk and concentric rings, from the center of the film 1, the porosity successively taking two distinct values po and pi, for example providing phase shifts of 0 or π. According to one or more embodiments, the focal length f of the electronic optics device is determined by the radius Ro of the central disk: f ~ 2Ro2 / λ where λ is the wavelength of the electrons. The radii of the other rings are then fixed, the radius Rn of the nth ring being defined by Rn ~ (nt7d'2 (the central disk corresponding to n = 0) According to one or more embodiments, the width of the rings (eg Ri -Ro, R2-R1 ... Rn-R (ni)) is that of Fresnel zones (ie, "flat-zone"), the width of the Fresnel zones decreasing as the zones move away from the center, the number achievable rings is a function of the size of the holes through the film 1, the quality of the device improving with the number of rings made.So, for a predetermined electron beam and depending on the nature and the thickness of the film 1 chosen, an electronic optical device may be manufactured by producing in a central disk and successive concentric rings of width equal to those of Fresnel zones a porosity taking alternately two distinct values, each value corresponding, for example, to comm ns of equal amplitudes and / or successive phase shifts of 0 and π (See FIG. 1). [0048] FIG. 2 represents a diagram illustrating an electronic optical device according to an exemplary embodiment operating in collimator of an incident electron beam. According to one or more embodiments, the electronic optics device is adapted to manipulate an electron beam, such as from a point source of electrons 2. For example, the electronic optics device is adapted to produce a substantially parallel electron beam 4 (eg divergence less than about 10-3 °), for example from a diverging electron beam 3. In Fig. 2, the electronic optics device is adapted to manipulate a divergent beam of electrons from a point source of electrons 2, for example placed at the focus of the device, to produce a substantially parallel electron beam 4. Such an electronic optical device can be used in particular for the characterization an object by electron microdiffraction.

[0049] Fig. 3 représente un schéma illustrant un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description adapté pour la focalisation d’un faisceau d’électrons incident. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique est adapté à focaliser des électrons dans un volume d’extension spatiale nanométrique (voir Fig. 3). Dans la Fig. 3, le dispositif d’optique électronique est adapté à manipuler un faisceau d’électrons essentiellement parallèle 4 pour produire, par exemple au foyer du dispositif, un faisceau d’électrons focalisés 5. Un tel dispositif d’optique électronique peut être notamment utilisé pour une analyse locale en perte d’énergie d’une surface à analyser 6, par exemple sur un point focal prédéterminé de la surface à analyser 6, par exemple en combinaison avec un analyseur en énergie 7.[0049] FIG. 3 shows a diagram illustrating an electronic optical device according to an embodiment of the present description adapted for focusing an incident electron beam. According to one or more embodiments, the electronic optics device is adapted to focus electrons in a nanoscale spatial extension volume (see Fig. 3). In FIG. 3, the electronic optical device is adapted to manipulate a substantially parallel electron beam 4 to produce, for example at the focus of the device, a focused electron beam 5. Such an electronic optical device can be used in particular to a local energy loss analysis of a surface to be analyzed 6, for example on a predetermined focal point of the surface to be analyzed 6, for example in combination with an energy analyzer 7.

[0050] Fig. 4A représente un schéma illustrant une vue de face d’un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description comportant une porosité locale variable. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film 1 du dispositif d’optique électronique forme un biprisme électronique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film 1 comprend une porosité locale 8 variable en fonction la distance entre l’aire locale et une ligne droite 9 sur le film 1 (i.e., axe central du biprisme sur la Fig. 4A). Dans cet exemple, la porosité locale 8 est fonction du diamètre des trous traversant 11. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la variation de porosité est prédéterminée pour produire un déphasage 10 proportionnel à la distance entre l’aire locale et la ligne droite 9 sur le film 1 (Voir Fig. 4B). Fig. 4B représente un schéma illustrant la porosité locale et la phase variables du dispositif de la Fig. 4A en fonction de la distance entre l’aire locale et la ligne droite 9.[0050] FIG. 4A shows a diagram illustrating a front view of an electronic optical device according to an embodiment of the present description comprising a variable local porosity. According to one or more embodiments, the film 1 of the electronic optical device forms an electronic biprism. According to one or more embodiments, the film 1 comprises a variable local porosity 8 as a function of the distance between the local area and a straight line 9 on the film 1 (i.e., central axis of the biprism in Fig. 4A). In this example, the local porosity 8 is a function of the diameter of the through-holes 11. According to one or more embodiments, the variation in porosity is predetermined to produce a phase-shift proportional to the distance between the local area and the straight line. on film 1 (See Fig. 4B). Fig. 4B is a diagram illustrating the variable local porosity and phase of the device of FIG. 4A according to the distance between the local area and the straight line 9.

[0051] Fig. 5 représente un schéma illustrant la propagation d’un faisceau d’électrons formant deux faisceaux cohérents après passage au travers d’un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique peut être utilisé en microscopie interférentielle ou en holographie hors-axe. Par exemple, le dispositif d’optique électronique permet de séparer un faisceau d’électrons, tel qu’une onde électronique plane 12 avec un plan d’onde 13 (e.g. équiphase), en deux faisceaux cohérents 14A et 14B, tel que deux demi-ondes électroniques planes. Par exemple, les deux faisceaux cohérents peuvent comporter une avance de phase 15 linéaire avec la distance à la ligne droite 9 (axe séparant les deux prismes) telle que représentée sur la Fig. 5. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique peut notamment être utilisé pour imager un objet 16. Par exemple, un objet 16 placé dans un des deux faisceaux 14A et 14B peut être imagé par l’enregistrement d’un cliché d’interférence entre lesdits faisceaux 14A et 14B. L’objet peut éventuellement être déposé directement sur le dispositif qui constitue alors à la fois la fonction de porte-échantillon et celle de biprisme (e.g. par dépôt ou condensation). L’objet peut également être placé devant le biprisme (i.e., en amont du biprisme par rapport à la direction de l’onde électronique plane 12). L’objet introduira un changement de phase qui révélera l’objet.[0051] FIG. 5 is a diagram illustrating the propagation of an electron beam forming two coherent beams after passing through an electronic optical device according to an embodiment of the present description. According to one or more embodiments, the electronic optics device may be used in interference microscopy or off-axis holography. For example, the electronic optical device makes it possible to separate an electron beam, such as a plane electronic wave 12 with a wave plane 13 (eg equiphase), into two coherent beams 14A and 14B, such as two half flat electronic waves. For example, the two coherent beams may comprise a linear phase advance with the distance to the straight line 9 (axis separating the two prisms) as shown in FIG. 5. According to one or more embodiments, the electronic optics device can in particular be used to image an object 16. For example, an object 16 placed in one of the two beams 14A and 14B can be imaged by the recording of an interference pattern between said beams 14A and 14B. The object can optionally be deposited directly on the device which then constitutes both the sample holder function and that of biprism (e.g., by deposition or condensation). The object can also be placed in front of the biprism (i.e., upstream of the biprism with respect to the direction of the plane electronic wave 12). The object will introduce a phase change that will reveal the object.

[0052] Fig. 6 représente un schéma illustrant une vue de face d’un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description ayant une porosité uniforme. Fig. 7 représente une image illustrant le schéma de la Fig. 6. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film 1 du dispositif d’optique électronique forme une lame de déphasage. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film 1 comprend, au moins partiellement, une porosité constante, par exemple au moyen de trous traversant 11 ayant un diamètre essentiellement identique (e.g. variation du diamètre inférieure à 5%) et/ou de trous traversant 11 étant percés de façon uniforme sur le film 1. Par exemple, les trous traversant peuvent avoir le même diamètre et être disposés en réseau hexagonal au travers du film.[0052] FIG. 6 is a diagram illustrating a front view of an electronic optical device according to an embodiment of the present description having a uniform porosity. Fig. 7 shows an image illustrating the diagram of FIG. 6. According to one or more embodiments, the film 1 of the electronic optical device forms a phase shift plate. According to one or more embodiments, the film 1 comprises, at least partially, a constant porosity, for example by means of through holes 11 having a substantially identical diameter (eg variation of the diameter less than 5%) and / or through holes 11 being pierced uniformly on the film 1. For example, the through holes may have the same diameter and be arranged in hexagonal network through the film.

[0053] Fig. 8 représente un schéma illustrant la propagation d’un faisceau d’électrons traversant partiellement le dispositif d’optique électronique de la Fig. 6 pour former deux demi-ondes planes parallèles mais déphasées. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le film 1 permet de produire deux demi-ondes planes parallèles mais déphasées 17 et 18 à partir d’une onde électronique plane 12 (voir Fig. 8). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif d’optique électronique peut être utilisé en imagerie.FIG. 8 is a diagram illustrating the propagation of an electron beam partially traversing the electronic optical device of FIG. 6 to form two plane half-waves parallel but out of phase. According to one or more embodiments, the film 1 makes it possible to produce two parallel but phase-shifted flat half-waves 17 and 18 from a plane electronic wave 12 (see FIG. According to one or more embodiments, the electronic optics device can be used in imaging.

[0054] Le module modt et la phase Θ de la fonction de transmission électronique t (Fig. 9 et Fig. 10) du faisceau d’électrons transmise au travers du film 1 peuvent être déterminés localement sur la base de la porosité locale a ainsi que de l’épaisseur donnée e et du potentiel interne Φ du film 1. Les déposants ont démontré que t = a+(l-a) γ e*p (équation (1)), où β = 2πλ/υ λ est la longueur d’onde électronique (λ (nm) = 1.22/"VE(eV) et L est une longueur définie par L(nm) = 3/[<E>(eV).e(nm)] où Φ est le potentiel interne du film 1 et e est son épaisseur. Le potentiel interne d’un matériau est le potentiel moyen auquel un électron est soumis à l’intérieur d’un matériau par rapport à l’extérieur du matériau. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la valeur du potentiel interne est de quelques eV à quelques dizaines d’eV, tel que d’environ 10 à environ 30 eV. Par exemple, le potentiel interne de l’or se situe entre 25 et 30 eV. De plus, γ = (It/Io)1/2 où It est l’intensité transmise pour une intensité Io incidente sur le film 1 d’épaisseur e et de porosité nulle. A partir de l’équation (1), il est possible de calculer numériquement un module modt(3,y,a) (voir Fig. 9) et une phase 0(3,y,a) (voir Fig. 10) de la fonction de transmission électronique t (t = modt(3,Y,a)ei0®’1' a)). Selon un ou plusieurs modes de réalisation γ est compris entre environ x/0.3=0.55 et environ λ/0.9=0.95.The modt module and the phase Θ of the electronic transmission function t (FIGS 9 and 10) of the electron beam transmitted through the film 1 can be determined locally on the basis of the local porosity and than the given thickness e and the internal potential Φ of the film 1. The applicants have demonstrated that t = a + (la) γ e * p (equation (1)), where β = 2πλ / υ λ is the length of electron wave (λ (nm) = 1.22 / "VE (eV) and L is a length defined by L (nm) = 3 / [<E> (eV) .e (nm)] where Φ is the internal potential of the film 1 and e is its thickness The internal potential of a material is the average potential to which an electron is subjected within a material with respect to the outside of the material. the internal potential is from a few eV to a few tens of eV, such as from about 10 to about 30 eV For example, the internal potential of gold is between 25 and 30 e V. In addition, γ = (It / Io) 1/2 where It is the intensity transmitted for an intensity Io incident on the film 1 of thickness e and zero porosity. From equation (1), it is possible to compute numerically a module modt (3, y, a) (see Fig. 9) and a phase 0 (3, y, a) (see Fig. 10) of the electronic transmission function t (t = modt (3, Y, a) ei0®'1 'a)). According to one or more embodiments, γ is between about x / 0.3 = 0.55 and about λ / 0.9 = 0.95.

[0055] Fig. 9 et Fig. 10 représentent respectivement des schémas illustrant le module modt et la phase Θ de la fonction de transmission électronique t d’un dispositif d’optique électronique selon un exemple de réalisation de la présente description, en fonction de la porosité a. Dans cet exemple, le module modt(3,y,a) et la phase Θ de la fonction de transmission électronique t sont fonction de la porosité a pour un film de graphène. Le calcul repose sur l’expression de la fonction de transmission électronique t telle que définie ci-dessus, γ = 0.73 a été mesuré pour un faisceau d’électrons d’énergie de 66 eV, γ est supposé indépendant de l’énergie dans le calcul. Φ = 16.5 eV. e = 0.37nm. Chaque courbe correspond à une valeur de β. β = π est la valeur utilisée dans la description de la fabrication d’un dispositif telle que représenté dans Fig. 1, Fig. 2 et Fig. 3 où deux valeurs de porosité (e.g. po et pi), donnant la même valeur de l’amplitude, sont choisies de part et d’autre de a = 0.43 dans la Fig. 9 et la Fig. 10.[0055] FIG. 9 and FIG. 10 respectively represent diagrams illustrating modt module and phase Θ of the electronic transmission function t of an electronic optical device according to an embodiment of the present description, depending on the porosity a. In this example, the module modt (3, y, a) and the phase Θ of the electronic transmission function t are a function of the porosity a for a graphene film. The calculation is based on the expression of the electronic transmission function t as defined above, where γ = 0.73 has been measured for an energy electron beam of 66 eV, γ is assumed to be independent of the energy in the calculation. Φ = 16.5 eV. e = 0.37nm. Each curve corresponds to a value of β. β = π is the value used in the description of the manufacture of a device as represented in FIG. 1, Fig. 2 and FIG. 3 where two porosity values (e.g., po and pi), giving the same magnitude value, are chosen on both sides of a = 0.43 in FIG. 9 and FIG. 10.

[0056] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la porosité locale d’une portion prédéterminée (e.g. d’une région du film) est fonction du diamètre moyen des trous traversant ladite portion et du nombre de trous traversant compris dans ladite portion. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la porosité locale de ladite portion correspond à l’aire occupée par les trous traversant à la surface de ladite portion divisée par l’aire totale de ladite portion. L’aire occupée par les trous traversant peut être obtenue à partir du diamètre moyen des trous traversant et le nombre de trous traversant. Le diamètre moyen et le nombre de trous traversant peuvent être déterminés, par exemple localement, au moyen d’une image en microscope électronique de la surface de ladite portion (e.g. SEM ou TEM). Par exemple, le diamètre moyen peut être obtenu par la sommation des diamètres d’une pluralité de trous traversant mesurée dans une pluralité de lignes de l’image, divisée par le nombre de trous mesurés. Le nombre de trous peut être obtenu par la sommation des trous traversant dans ladite portion prédéterminée de l’image.According to one or more embodiments, the local porosity of a predetermined portion (e.g., a region of the film) is a function of the average diameter of the holes through said portion and the number of through holes included in said portion. According to one or more embodiments, the local porosity of said portion corresponds to the area occupied by the holes passing through the surface of said portion divided by the total area of said portion. The area occupied by the through holes can be obtained from the average diameter of the through holes and the number of through holes. The average diameter and the number of through holes can be determined, for example locally, by means of an electron microscope image of the surface of said portion (e.g. SEM or TEM). For example, the average diameter can be obtained by summing the diameters of a plurality of through-holes measured in a plurality of lines of the image, divided by the number of holes measured. The number of holes can be obtained by summing the through holes in said predetermined portion of the image.

[0057] Des exemples de dispositifs d’optique électronique et de procédé de fabrication selon les aspects précités sont décrits. Dans ces exemples, le procédé de fabrication concerne la préparation d’un dispositif d’optique électronique comprenant des zones de Fresnel possédant des porosités contrôlées pour la réalisation d’une lentille électronique, les porosités prenant successivement deux valeurs distinctes pO = 0.7 et pl = 0.2 assurant des déphasages de 0 et π, respectivement. Dans ces exemples, les porosités sont obtenues en réalisant des trous traversant d’un diamètre de 50 nm dans un film de graphène. Dans ces exemples, les trous traversant sont réalisés au moyen d’un faisceau d’ions focalisés. Dans ces exemples, les porosités locales (pO, pl) sont fonction de la densité des trous traversant. Dans ces exemples, la réalisation des dispositifs consiste à donner successivement des porosités pO et pl aux zones de Fresnel successives. Dans la Fig. 11 et la Fig. 12, des zones de Fresnel sont réalisées avec des porosités successives pO et pl. Dans la Fig. 13, des zones de Fresnel sont réalisées avec des porosités successives pO, pl et pO.Examples of electronic optical devices and manufacturing method according to the aforementioned aspects are described. In these examples, the manufacturing method relates to the preparation of an electronic optical device comprising Fresnel zones having controlled porosities for producing an electronic lens, the porosities successively taking two distinct values p0 = 0.7 and p1 = 0.2 providing phase shifts of 0 and π, respectively. In these examples, the porosities are obtained by making through holes with a diameter of 50 nm in a graphene film. In these examples, the through holes are made by means of a focused ion beam. In these examples, the local porosities (pO, pl) are a function of the density of the through holes. In these examples, the realization of the devices consists in successively giving porosities p0 and p1 to the successive Fresnel zones. In FIG. 11 and FIG. 12, Fresnel zones are made with successive porosities pO and pl. In FIG. 13, Fresnel zones are made with successive porosities pO, pl and pO.

[0058] Bien que des modes de réalisation mentionnés ci-dessus soient décrits en détail, il est entendu que des modes de réalisation alternatifs de l'invention peuvent être envisagés. Ainsi, par exemple, des films autres que des films de graphène peuvent être envisagées pour obtenir un dispositif selon le premier aspect.Although embodiments mentioned above are described in detail, it is understood that alternative embodiments of the invention may be envisaged. Thus, for example, films other than graphene films can be envisaged to obtain a device according to the first aspect.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Dispositif d’optique électronique pour la manipulation d’un faisceau d’électrons d’énergie donnée, comprenant un film (1) ultrafin autosupporté d’épaisseur donnée, transparent pour le faisceau d’électrons, ledit film (1) comprenant des trous traversant définissant une porosité (a) du film (1) afin de générer une fonction de transmission électronique (t) prédéterminée dudit faisceau d’électrons, ladite fonction de transmission électronique présentant un module (modt) et une phase (Θ) fonctions de ladite porosité.An electronic optical device for handling a given electron beam of energy, comprising a self-supporting thin film (1) of given thickness, transparent for the electron beam, said film (1) comprising through holes defining a porosity (a) of the film (1) to generate a predetermined electronic transmission function (t) of said electron beam, said electronic transmission function having a modulus (modt) and a phase (Θ) functions of said porosity. 2. Dispositif d’optique électronique selon la revendication 1, dans lequel la porosité du film (1) est variable spatialement, adaptée pour générer une phase variable spatialement de la fonction de transmission électronique, résultant en une modification de la propagation du faisceau d’électrons.An electronic optical device according to claim 1, wherein the porosity of the film (1) is spatially variable, adapted to generate a spatially variable phase of the electronic transmission function, resulting in a modification of the beam propagation. electrons. 3. Dispositif d’optique électronique selon la revendication 2, dans lequel ladite modification de propagation du faisceau d’électrons comprend la convergence et/ou la divergence et/ou la déflexion du faisceau d’électrons.An electronic optical device according to claim 2, wherein said electron beam propagation modification comprises convergence and / or divergence and / or deflection of the electron beam. 4. Dispositif d’optique électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le film (1) comprend un disque central et des anneaux concentriques successifs de largeur égale à celles de zones de Fresnel, la porosité de chacun du disque central et des anneaux concentriques prenant alternativement deux valeurs distinctes, chaque valeur correspondant à des transmissions d’amplitudes égales et une phase de la fonction de transmission électronique égale à 0 ou π.4. An electronic optical device according to any one of the preceding claims, wherein the film (1) comprises a central disk and successive concentric rings of width equal to those of Fresnel zones, the porosity of each of the central disk and concentric rings taking alternately two distinct values, each value corresponding to transmissions of equal amplitudes and one phase of the electronic transmission function equal to 0 or π. 5. Dispositif d’optique électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la porosité locale d’une région du film (1) varie selon la distance entre la région et un plan perpendiculaire au film (1).An electronic optical device according to any one of the preceding claims, wherein the local porosity of a region of the film (1) varies according to the distance between the region and a plane perpendicular to the film (1). 6. Dispositif d’optique électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le film (1) est un film de graphène, d’or, de nitrure de bore, de nitrure de silicium ou de carbone amorphe.An electronic optical device according to any one of the preceding claims, wherein the film (1) is a film of graphene, gold, boron nitride, silicon nitride or amorphous carbon. 7. Procédé de fabrication d’un dispositif d’optique électronique pour la manipulation d’un faisceau d’électrons d’énergie donnée, le procédé comprenant : la fourniture d’un film (1) ultrafin autosupporté d’épaisseur donnée, transparent pour le faisceau d’électrons ; et le perçage de trous traversant au travers du film (1), les trous traversant définissant une porosité (a) du film (1) afin de générer une fonction de transmission électronique (t) prédéterminé dudit faisceau d’électrons, ladite fonction de transmission électronique présentant un module (modt) et une phase (Θ) fonctions de ladite porosité.A method of manufacturing an electronic optical device for manipulating a given electron beam of energy, the method comprising: providing a self-supporting ultrafine film (1) of a given thickness, transparent to the electron beam; and drilling holes through the film (1), the through-holes defining a porosity (a) of the film (1) to generate a predetermined electronic transmission function (t) of said electron beam, said transmission function electronics having a module (modt) and a phase (Θ) functions of said porosity. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le perçage est effectué au moyen d’un faisceau d’électrons d’un microscope électronique en transmission ou d’un faisceau d’ions d’une machine à faisceaux d’ions focalisés.The method of claim 7, wherein the piercing is performed by means of an electron beam of a transmission electron microscope or an ion beam of a focused ion beam machine. 9. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel le perçage est effectué directement sur le film (1) ou au travers d’un masque.9. The method of claim 7 or claim 8, wherein the drilling is performed directly on the film (1) or through a mask. 10. Utilisation d’un dispositif d’optique électronique selon une quelconque des revendications 1 à 6 pour l’imagerie électronique ; la microscopie électronique basse énergie ; la production d’un microfaisceau parallèle d’électrons ; la focalisation ou la défocalisation d’un microfaisceau parallèle d’électrons ; la caractérisation d’un objet par microdiffraction électronique ; l’analyse locale d’une perte d’énergie ; la microscopie interférentielle ; l’holographie hors-axe ; la séparation d’un faisceau incident en deux faisceaux cohérents ; l’imagerie d’un objet placé dans un de deux faisceaux cohérents par l’enregistrement du cliché d’interférence entre les deux faisceaux cohérents ; et/ou la production de deux demi-ondes planes parallèles et déphasées.10. Use of an electronic optical device according to any one of claims 1 to 6 for electronic imaging; low energy electron microscopy; the production of a parallel electron microbeam; focusing or defocusing a parallel electron microbeam; the characterization of an object by electron microdiffraction; local analysis of energy loss; interference microscopy; off-axis holography; separating an incident beam into two coherent beams; imaging an object placed in one of two coherent beams by recording the interference pattern between the two coherent beams; and / or the production of two parallel and out of phase plane half-waves. 11. Lentille électronique, biprisme porte-objet ou microscope électronique comprenant un dispositif d’optique électronique selon une quelconque des revendications 1 à 6.An electronic lens, biprism or electron microscope comprising an electronic optics device according to any one of claims 1 to 6.
FR1756394A 2017-07-06 2017-07-06 ELECTRONIC OPTICAL DEVICE Withdrawn FR3068825A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1756394A FR3068825A1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 ELECTRONIC OPTICAL DEVICE
PCT/EP2018/068300 WO2019008117A1 (en) 2017-07-06 2018-07-05 Electronic optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1756394A FR3068825A1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 ELECTRONIC OPTICAL DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3068825A1 true FR3068825A1 (en) 2019-01-11

Family

ID=60765702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1756394A Withdrawn FR3068825A1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 ELECTRONIC OPTICAL DEVICE

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3068825A1 (en)
WO (1) WO2019008117A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2255483A (en) * 1990-05-02 1992-11-04 Darrell Dicicco Beam-diverging multi-aperture diffraction plate
US20140166880A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-19 Academia Sinica On-chip thin film zernike phase plate and applications thereof
US20140183358A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Jeol Ltd. Phase Plate and Method of Fabricating Same
US20160207798A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-21 Ut-Battelle, Llc Nanoporous graphene membrane for desalination of salt water

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2255483A (en) * 1990-05-02 1992-11-04 Darrell Dicicco Beam-diverging multi-aperture diffraction plate
US20140166880A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-19 Academia Sinica On-chip thin film zernike phase plate and applications thereof
US20140183358A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Jeol Ltd. Phase Plate and Method of Fabricating Same
US20160207798A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-21 Ut-Battelle, Llc Nanoporous graphene membrane for desalination of salt water

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GRECH S ET AL: "Nanoporous metal film: An energy-dependent transmission device for electron waves", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, US, vol. 109, no. 1, 11 January 2011 (2011-01-11), pages 14316 - 14316, XP012146745, ISSN: 0021-8979, DOI: 10.1063/1.3524405 *
Y. ITO ET AL: "Demonstration of Arrays of Sub-Micrometer Solid-State Fresnel Lenses for Electrons", NONLITHOGRAPHIC AND LITHOGRAPHIC METHODS OF NANOFABRICATION :FROM ULTRALARGE-SCALE INTEGRATION TO PHOTONICS TO MOLECULAR ELECTRONICS ; SYMPOSIUM HELD [AT THE 2000 MRS FALL MEETING,] NOVEMBER 26 - DECEMBER 1, 2000, BOSTON, MASSACHUSETTS, U.S.A, vol. 636, July 2001 (2001-07-01), Warrendale, Pa., pages D5.7.1 - D5.7.6, XP055396774, ISBN: 978-1-55899-546-8, DOI: 10.1557/PROC-636-D5.7.1 *
Y. ITO ET AL: "Nanofabrication of solid- state Fresnel lenses for electron optics", NATURE, vol. 394, 2 July 1998 (1998-07-02), pages 49 - 52, XP055396785, DOI: 10.1038/27863 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019008117A1 (en) 2019-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2193360B1 (en) Method and system for measuring nanoscale deformations
JP2020522009A (en) Broadband achromatic planar optical component with dispersion-designed dielectric metasurface
TWI612290B (en) Surface-enhanced raman scattering substrate and manufacturing method thereof
Hu et al. High-efficiency fabrication of aspheric microlens arrays by holographic femtosecond laser-induced photopolymerization
FR3061962A1 (en) FOCUSING METASURFACE LENS AND LOW CHROMATIC ABERRATION
FR2995439A1 (en) X-RAY SOURCE GENERATING A NANOMETRIC SIZE BEAM AND IMAGING DEVICE COMPRISING AT LEAST ONE SUCH SOURCE
Langridge et al. The fabrication of aspherical microlenses using focused ion-beam techniques
Johnson et al. Improved control of electron computer-generated holographic grating groove profiles using ion beam gas-assisted etching
Bingi et al. Speckle lithography for fabricating Gaussian, quasi-random 2D structures and black silicon structures
Rösner et al. Zone plates for angle-resolved photoelectron spectroscopy providing sub-micrometre resolution in the extreme ultraviolet regime
Yumoto et al. High-fluence and high-gain multilayer focusing optics to enhance spatial resolution in femtosecond X-ray laser imaging
Keskinbora et al. High-throughput synthesis of modified Fresnel zone plate arrays via ion beam lithography
FR3055970A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE DEFLECTION OF AN ELECTRON BEAM RESULTING FROM AN ELECTRIC FIELD AND / OR A MAGNETIC FIELD
Chiromawa et al. Fabrication of micro-array of Fresnel rings on Si by electron beam lithography and reactive ion etching
Uesugi et al. Creating electron phase holograms using femtosecond laser interference processing
FR3068825A1 (en) ELECTRONIC OPTICAL DEVICE
Bajt et al. Camera for coherent diffractive imaging and holography with a soft-x-ray free-electron laser
WO2018087522A1 (en) Neutral-beam microscopy
EP3671190B1 (en) Imaging method with atomic spatial resolution
CN101221829B (en) Production method for nano focusing X ray lens combination
EP2673391A1 (en) Device and method for ion beam sputtering
EP3203219B1 (en) Method for characterising a sample combining x-ray tomography with secondary ion mass spectrometry
Kozlova et al. Laser Light Focusing by Aluminium Zone Plate
Kozlova et al. Fresnel Zone Plate in Thin Aluminum Film
EP3005397A1 (en) Electrostatic lens having a dielectric semiconducting membrane

Legal Events

Date Code Title Description
PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20190111

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

ST Notification of lapse

Effective date: 20210305