Développement d'un microscope à effet tunnel numérique

• Main Author: Boudreau, Alex
• Other Authors: Paillard, Bruno
• Language: French
• Published: Université de Sherbrooke 2002
• Online Access: http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1734

Cette thèse de doctorat présente le développement d'un microscope à effet tunnel (STM: Scanning Tunneling Microscope) complètement numérique implanté sur DSP point fixe (TMS320C542). Le système développé fait suite à une étude de faisabilité effectuée par Ran Tang dans le cadre d'un projet de maîtrise à l'Université de Sherbrooke. Lors du développement de la portion hardware, un effort important a été fait afin de réduire au maximum le coût de l'instrument sans toutefois en réduire la performance et même, dans certains cas, en l'augmentant. L'instrument a été mis au point pour un STM fonctionnant à l'air libre et la résolution atomique a été obtenue. La portion logicielle de l'instrument fournit le maximum de support et de contrôle à l'utilisateur. L'automatisation de certains aspects, par exemple les déplacements statiques, les changements de gain ainsi que la gestion de la jonction, fait en sorte que l'instrument numérique développé possède une plus grande robustesse que celle des instruments analogiques traditionnels. L'approche de la pointe pour engager la jonction est complètement automatisée. L'ajustement des paramètres du contrôleur est basé sur l'identification de la réponse du système en fonctionnement et sur une optimisation en simulation.Cette approche, complètement intégrée à l'instrument, permet de simplifier l'étape d'optimisation du contrôleur et d'écarter complètement le risque de collision avec l'échantillon. Le balayage de l'échantillon et le contrôle en Z sont supportés par le DSP, ce qui permet l'identification et la compensation du couplage capacitif entre les électrodes du ScanTube (le principal actionneur du STM) et le détecteur de courant. L'interface d'analyse et de traitement d'images permet la compensation de la pente de l'échantillon, l'observation de l'image différentielle, la présentation de la FFT de l'image en 2D ainsi qu'une représentation en 3D de l'image.