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Localized organic electrografting on conductive and semiconductive surfaces induced by local probe electrochemical microscopy
Federico Grisotto
Mercredi 15/12/2010, 10h30

Soutenance à l’Amphi. Becquerel de l'Ecole Polytechnique de Palaiseau (Plan du Campus)


Electro-greffage localisé de molécules organiques sur des surfaces de conducteurs ou semi-conducteurs, par microscopie à sonde électrochimique locale

Résumé : 

Les nouvelles techniques de lithographies sont très étudiées en microélectronique pour améliorer le processus de fabrication de circuits intégrés et de capteurs.

Ce projet s’inscrit dans ces objectifs en proposant la localisation de polymères chimiquement greffés sur des substrats conducteurs par une méthode simple, rapide et fiable.

Le système développé repose sur la réduction électrochimique d’un sel de diazonium pour permettre le greffage et l’amorçage de la polymérisation d’un monomère vinylique sur surface d’or ou de silicium. La localisation du greffage est effectuée simplement par un microscope électrochimique (SECM) qui procure une résolution de l’ordre du micromètre.

Par ailleurs, le couplage entre le SECM et un microscope à force atomique (AFM) accroit encore la résolution jusqu’à l’obtention de l’échelle submicrométrique.
Le greffage localisé a été caractérisé par spectrométrie infrarouge (IR), par émission de photoélectrons (XPS) et par microscopie à force atomique (AFM).


Figure : Electrogreffage sur or par réduction directe d’un mélange sel de diazonium/acide acrylique ; (a) schéma de la réaction, (b) image optique d’une reproduction miniaturisé de portrait de Baudelaire réalisé par Matisse.


Localized organic electrografting on conductive and semiconductive surfaces induced by local probe electrochemical microscopy

Abstract :  

New techniques to locally graft organic molecules on surfaces are presently developed for electronics, biology and chemical biology: electrochemical reaction on a locally modified surface. The scope of this work is to study the potential of the direct mode of the SECM to induce a non conducting organic grafting (called electrografting) onto a conductive and semi-conductive substrate.

By combining the diazonium/vinylic monomers electrochemistry and the scanning electrochemical microscope (SECM) tool in static or dynamic modes, we were able to pattern localized electrografted dots or lines onto these substrates (fig.I) with a lateral resolution, which is about two times the size of the microelectrode.

The localization of the electrografting process is controlled by adjusting the tip-substrate distance, the current density, and the reaction time. The localized electrochemical grafting of diazonium salt alone and with different polymers has also been studied. The resulting thin films were characterized by X-ray photoelectrons spectroscopy (XPS), infrared spectroscopy (IR), atomic force microscopy (AFM) and optical microscopy.

Contact : charlier

 

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