5)  Simulation d’images en haute résolution

•         On réalise des images en haute résolution à partir du logiciel JEMS

•         Celui-ci permet de prendre en compte :

- le type de microscope utilisé, ici c’est un JEOL 2100F ( un peu différent de celui du CRHEA)

- le type d’échantillon utilisé : on réalisera la simulation avec des échantillons de AlAS et GaAS.

- l’ axe selon lequel on effectuera la haute résolution.

- le nombre de taches que l’on selectionne sur le cliché de diffraction.

- D’autres paramètres plus précis : aberrations sphériques, defocus, épaisseur de l’échantillon

•         Toutes les séries de simulations présentées sont réalisées pour un defocus allant de -16 à 48 nm avec un pas de 16 nm sur l’horizontale et une épaisseur d’échantillon de 2.5nm (en bas), 5nm (au milieu), 7.5nm (en haut)

   

 GaAs en axe de zone [110], aberration sphérique  de 500 Um.  Selection de 6  points sur le cliché de  diffraction.                     

Dans les deux cas ci-dessus les atomes ne sont pas distinguables au sein du motif

 AlAs, en axe de zone [001] diaphragme 50% plus grand , Cs= -5 Um

La résolution est meilleure mais les contrastes changent énormément avec les défocus

Interprétation :

-          Il est difficile d’obtenir des images haute résolution simulées reproduisant avec certitude l’image haute résolution expérimentale en raison de la difficulté pour les conditions de simulation de reproduire fidèlement les conditions expérimentales. Les contrastes de l’image expérimentale dépendent de l’objet ( épaisseur de l’échantillon, torsions locales) et de l’instrument ( réglage des lentilles).

-          Il apparaît néanmoins quelques effets récurrents.  L’épaisseur de l’échantillon à 2.5nm ne permet pas d’avoir des contrastes appuyés, les meilleures images étant plutôt sur la lignes des 7.5nm.

-          Pour chaque série de clichés on distingue nettement des defocus qui donnent de meilleures images.

-          Les deux premières séries sont obtenues pour des paramètres imposés qui se rapprochent au maximum des paramètres réels d’expérimentation, 500 μm étant l’aberration sphérique du TEM du CRHEA. Le dernier cliché utilise une Cs de -5 μm et le diagramme de sélection du cliché de diffraction est 50% plus grand. On remarque que ces deux nouveaux paramètres permettent de simuler des images où les deux atomes du motif sont distinguables.

Il existe une relation entre l’aberration sphérique Cs et le defocus optimal ou défocalisation de Scherzer :

Δ(z)=-1.2√(λ.Cs)    [14]