Métrologie thermique à l'échelle submicrométrique

Le CETHIL est à la pointe de l'analyse expérimentale des effets thermiques à l'échelle submicronique et nanométrique. Pour ces travaux, il dispose d'une plateforme de microscopie thermique à sonde locale (d'acronyme anglais SThM, pour Scanning Thermal Microscopy), une technique basée sur la microscopie à force atomique où des capteurs thermiquues ont été placés en bout de sonde. Les microscopes SThM peuvent être utilisés pour des mesures de thermométrie locale (température de surface) ou pour des mesures de propriétés thermiques locales : conductivité thermique, température de transition de phase (notamment pour les polymères). Des matériaux nanostructurés ou des puces électroniques victimes d'échauffements localisés ("hot spots") peuvent notamment être caractérisés. La résolution spatiale dépend des conditions d'opération et des systèmes à étudier, de quelques microns à une dizaine de nanomètres.

Cette plateforme SThM est la plus développée en France sur ce thème, avec trois microscopes SThM commerciaux (NTMDT, CSI, CPR) et deux microscopes SThM développés en interne à l'aide d'actuateurs piézoélectriques (Attocube). Les microscopes peuvent êtrre opérés sous vide pour obtenir la meilleure résolution spatiale. L'un de ces microscopes SThM  est opéré in situ dans dans un Microscope Electronique à Balayage (MEB) en partenariat avec l'Institut Lumière Matière.

Une partie des instruments les plus récents a été développée durant le projet européen QuantiHeat (2013-2017, 20 partenaires à travers toute l'Europe,10 M€ de budget), qui a été coordonné par le CETHIL et qui était dédié à la nanométrologie thermique. Ce projet a notamment été couronné en France par une Etoile de l'Europe.