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The “Crystal Growth and Microanalysis” group has expertise in synthesis and precise analysis of single crystals and samples for condensed matter physics.
Oxide and intermetallic crystals are elaborated at high temperature by the main techniques of crystal growth: Czochralski, Bridgman, flux, floating zone, etc.
Quality of the single crystals is verified by XRD, Laue diffraction, SEM, chemical microanalysis (EDS) and crystalline orientation (EBSD) and microprobe (WDS).
The group manages for the laboratory the high-resolution SEM (FEG) and microprobe, on which it develops analysis methods and innovative apparatus for materials characterization.
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FESEM Zeiss Ultra+
Le microscope électronique à balayage (MEB) est un outil de choix pour la caractérisation des matériaux ou des nano-structures. Couplé à des systèmes d’analyse, il est possible d’effectuer des analyses chimiques quantitatives ou de d’orientations cristallines.
Le microscope électronique à balayage à canon à effet de champs (FESEM) ZEISS Ultra+ est optimisé pour la résolution spatiale (1nm). L’utilisation d’une très basse tension (à partir de 100V) ou d’un dispositif de compensation de charges permet d’imaginer des matériaux isolants électriques.
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Tensions : de 100V à 30kV |
Résolution spatiale |
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15 kV |
1 nm |
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1 kV |
1,7 nm |
Le FESEM Ultra+ est équipé de types de détecteurs (d’électrons secondaires (SE) et rétrodiffusés (BSE)) qui sont implantés dans la lentille (in-lens) et dans la chambre d’observation.
Les détecteurs SE in lens et Everthart/Thornley sont utilisés pour effectuer des études sur la morphologie des objets et les deux détecteurs d’électrons rétrodiffusés (BSE) (In-lens basse tension et AsB haute tension situé dans la chambre d’observation) mettent en évidence des contrastes de compositions chimiques dans les matériaux.
Le microscope est également équipé d’un système ©Bruker-SDD de microanalyse de spectrométrie de rayons x fonctionnant en dispersion d’énergie (EDS) assurant une détection du Béryllium (Be) à l’Uranium (U). Le volume analysé est de l’ordre de 1 µm3. Les échantillons peuvent être sous forme de « massifs » ou de poudres. L’analyse de couche mince est effectuée à multi-tensions « à plat » et nécessite un traitement offline dans le logiciel Stratagem ©SAMx. Reposant sur la description de son architecture le logiciel permet de retrouver les épaisseurs de chacune des couches et leurs compositions chimiques.
Un système d’analyse de diffraction d’électrons rétrodiffusés (EBSD) complète cet équipement et permet d’effectuer des cartographies d’orientations cristallines pour mettre en évidence des textures cristallographiques.
Le pôle développe autour du FESEM Ultra+ des méthodes d’analyses et des dispositifs innovants pour caractériser les matériaux.
Le Microscope est utilisé dans le cadre de formations : en interne, pour des Travaux Pratiques destinés aux étudiants et lors de stages CNRS Formations Entreprises (CFE) dédiés à la microanalyse EDX.
Micro sonde de Castaing
La microsonde de Castaing (EPMA : Electron Probe MicroAnalyser) est un instrument d’analyse élémentaire reposant sur l’interaction électron/matière qui permet de faire des analyses quantitatives à partir des éléments légers : Be, B, C… jusqu’à l’Uranium. Les limites de détection (10 à 100ppm) sont très inférieures à celles obtenues en EDS (1000ppm).
Une microsonde s’apparente à un microscope électronique équipé de spectromètres d’analyse de rayons x dont l’intensité du faisceau d’électrons primaires est contrôlée et régulée. Comme la microanalyse EDS, le volume d’analyse est de l’ordre du µm3.
La microsonde JEOL8800 installée au laboratoire est équipée de 5 spectromètres portant chacun deux cristaux analyseurs : PETH (à compteur gazeux Ar-CH4 10%), PETH (à compteur scellé Xe-CO2 10%), PETJ, TAP, LiF, LiFH, LDE1H (W/Si : C à O), LDE2 (Ni/C : B à O), LDE2H (Ni/C : B et C), LDE3H (Mo/B4C : Be et B).
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Cristal |
Architecture |
2 d |
Be |
B |
C |
N |
O |
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LDE1H |
W/Si |
6 nm |
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possible |
best |
best |
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LDE2 |
Ni/C |
7,8 nm |
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better |
better |
better |
good |
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LDE2H |
Ni/C |
7,8 nm |
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best |
best |
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LDE3H |
Mo/B4C |
20,4 nm |
best |
good |
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La Microsonde est utilisée dans le cadre d’un stage de formation CNRS Formations Entreprises (CFE) dédiés à la microanalyse fonctionnant par spectrométrie de rayon x à dispersion de longueur d’onde (WDS)
Position type: Post-doc
Contact: Elise Pachoud - | Jean-Pascal Brison - | Valentin Taufour - | Gerard Lapertot - | Klaus Hasselbach -
Lanef is offering a post-doc position in Grenoble-France, in the field of Quantum materials, associated to the Chair of Excellence of Valentin Taufour (UC Davis, USA). The project aims at the discovery and the exploration of topological superconductors. Indeed, when superconductivity is combined with topology in a material, unconventional properties often arise, providing new challenges for our current understanding of materials. Artificially engineered nanostructures with conventional superconductors and topological materials have been proposed. However, intrinsic topological superconductivity can also exist in bulk unconventional superconductors such as p-wave or d-wave superconductors. Presently, promising candidates among known superconductors are rare and require still efforts on the crystal growth of high-quality samples. Among these, uranium-based systems like UPt3, URu2Si2, UCoGe, UTe2 are prominent cases where topological superconductivity is most likely to occur, and the Grenoble teams of LANEF have a strong record in the discovery and exploration of their superconducting properties.
A new approach to discover promising materials will also be developed: we will use symmetry indicators to identify unconventional superconductors with topological band-structure similar to LaNiGa2. The project will be carried out at the Pheliqs laboratory and the Néel Institute, both hosting complementary crystal growth and low temperature physics groups.
link for upload of CV, motivation letter and references (pdf)
Position type: Master 2 internships and theses
Contact: Hasselbach Klaus - 0476881154 | -
We have developed a magnetic scanning microscope operating at very low temperatures (0.2 kelvin). It is a well suited tool to detect magnetic fingerprints of topological superconductivity. We use a Superconducting Quantum interference Device (SQUID) as magnetic sensor in our microscope: Flying at a height of a few nanometers above the surface of the superconductor the SQUID probe intersects magnetic flux lines acquiring thus magnetic images. During the M2 internship the student will be familiarized with the cryogenic environment and scanning probe techniques before acquiring and interpreting magnetic images of superconductors with elements of the 5f family.
Person in charge: Sébastien PAIRIS
Students & Post-docs & CDD
Abdellali HADJ-AZZEM
Personnel Technique - CNRS
Abdellali.Hadj-Azzem@neel.cnrs.fr
Phone: 04 56 38 71 59
Office: E-309
