Summary
स्कैनिंग जांच एकल इलेक्ट्रॉन समाई स्पेक्ट्रोस्कोपी स्थानीयकृत उपसतह क्षेत्रों में एकल इलेक्ट्रॉन प्रस्ताव के अध्ययन की सुविधा. एक संवेदनशील आरोप पता लगाने सर्किट अर्धचालक नमूने की सतह के नीचे dopant परमाणुओं के छोटे प्रणालियों की जांच के लिए एक क्रायोजेनिक जांच स्कैनिंग माइक्रोस्कोप में शामिल किया है.
Abstract
अर्धचालक में व्यक्तिगत परमाणु dopants सहित - कम तापमान स्कैनिंग जांच तकनीकों और एकल इलेक्ट्रॉन समाई स्पेक्ट्रोस्कोपी के एकीकरण के छोटे प्रणालियों के इलेक्ट्रॉनिक क्वांटम संरचना का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण का प्रतिनिधित्व करता है. यहाँ हम छवि व्यक्ति परमाणु dopants के लिए पर्याप्त स्थानिक संकल्प जबकि प्राप्त एकल इलेक्ट्रॉन चार्ज को हल करने में सक्षम है जो उपसतह प्रभारी संचय (एससीए) इमेजिंग, के रूप में जाना एक समाई आधारित पद्धति, उपस्थित थे. एक समाई तकनीक का उपयोग इस तरह के एक अर्धचालक पदार्थ 1,2,3 की सतह के नीचे कई नैनोमीटर दफन dopants रूप उपसतह सुविधाओं के अवलोकन के लिए सक्षम बनाता है. सिद्धांत रूप में, इस तकनीक का एक इन्सुलेट सतह के नीचे इलेक्ट्रॉन गति को हल करने के लिए किसी भी प्रणाली को लागू किया जा सकता है.
अन्य बिजली क्षेत्र के प्रति संवेदनशील स्कैन जांच तकनीकों 4 में के रूप में, माप के पार्श्व स्थानिक संकल्प curvatur की त्रिज्या पर भाग में निर्भर करता हैजांच टिप के ए. वक्रता का एक छोटा सा त्रिज्या के साथ युक्तियों का प्रयोग नैनोमीटर की कुछ दसियों के स्थानिक संकल्प सक्षम कर सकते हैं. यह ठीक स्थानिक संकल्प उपसतह dopants 1,2 की कम संख्या की जांच (नीचे एक करने के लिए) की अनुमति देता है. प्रभारी संकल्प प्रभारी का पता लगाने circuitry की संवेदनशीलता पर बहुत निर्भर करता है, क्रायोजेनिक तापमान पर इस तरह के सर्किट में उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर (HEMT) का उपयोग लगभग 0.01 इलेक्ट्रॉनों / हर्ट्ज की एक संवेदनशीलता सक्षम बनाता साढ़े 0.3 कश्मीर 5 बजे.
Introduction
उपसतह प्रभारी संचय (एससीए) इमेजिंग एकल इलेक्ट्रॉन चार्ज घटनाओं को हल करने में सक्षम एक कम तापमान विधि है. अर्धचालक में dopant परमाणुओं का अध्ययन करने के लिए आवेदन किया है, विधि इन मिनट प्रणालियों की मात्रा संरचना के लक्षण वर्णन की अनुमति, दाता या स्वीकर्ता परमाणुओं में प्रवेश व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों का पता लगा सकते हैं. अपने दिल में, एससीए इमेजिंग एक स्थानीय समाई माप 6 क्रायोजेनिक ऑपरेशन के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है. समाई बिजली के क्षेत्र पर आधारित है, यह सतहों 6 इन्सुलेट नीचे चार्ज को हल कर सकते हैं कि एक लंबी दूरी प्रभाव है. क्रायोजेनिक आपरेशन कमरे के तापमान 1,2 पर unresolvable होगा कि एकल इलेक्ट्रॉन गति और मात्रा के स्तर में अंतर रखने की जांच परमिट. तकनीक दफन इंटरफेस 7 पर दो आयामी इलेक्ट्रॉन प्रणालियों में चार्ज गतिशीलता सहित, एक इन्सुलेट सतह के नीचे इलेक्ट्रॉन गति महत्वपूर्ण है, जिसमें किसी भी प्रणाली को लागू किया जा सकता है, संक्षिप्तता के लिए, यहां ध्यान देने अर्धचालक dopants की पढ़ाई पर होगा.
यथार्थवादी विश्लेषण टिप 8,9 की वक्रता के लिए खाते में एक अधिक विस्तृत विवरण की आवश्यकता होती है, हालांकि सबसे योजनाबद्ध स्तर पर इस तकनीक, एक समानांतर थाली संधारित्र की एक थाली के रूप में स्कैन टिप मानते हैं. चित्र 1 में दिखाया के रूप में इस मॉडल में अन्य थाली, अंतर्निहित का आयोजन परत के nanoscale एक क्षेत्र है. एक प्रभारी एक आवधिक उत्तेजना वोल्टेज के जवाब में एक dopant में प्रवेश करती है के रूप में अनिवार्य रूप से, यह टिप के करीब हो जाता है, इस आंदोलन सेंसर सर्किट 5 के साथ पाया जाता है, जो टिप, पर अधिक छवि प्रभारी लाती है. इसी प्रकार, इस आरोप से बाहर निकालता है dopant के रूप में, टिप पर छवि आरोप में कमी आई है. इसलिए उत्तेजना वोल्टेज के जवाब में आवधिक चार्ज संकेत का पता चला संकेत है - अनिवार्य रूप से यह समाई है, इस प्रकार इस माप अक्सर प्रणाली के CV विशेषताओं का निर्धारण करने के लिए भेजा है.
तम्बू "> समाई माप के दौरान केवल शुद्ध सुरंग अंतर्निहित प्रवाहकीय परत और dopant परत के बीच में है -. सीधे नोक पर आरोप कभी नहीं सुरंगों माप के दौरान करने के लिए या टिप से सुरंग प्रत्यक्ष की कमी इस बीच एक महत्वपूर्ण अंतर है तकनीक और अधिक परिचित स्कैनिंग टनलिंग सूक्ष्मदर्शी, हालांकि यह है कि इस प्रणाली के लिए हार्डवेयर की एक स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप के लिए अनिवार्य है. यह एससीए इमेजिंग स्थिर आरोपों को सीधे संवेदनशील नहीं है कि नोट के लिए भी महत्वपूर्ण है. स्थैतिक चार्ज की जांच के लिए वितरण, केल्विन जांच माइक्रोस्कोपी या विद्युत बल माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग उपयुक्त है भी अच्छा इलेक्ट्रॉनिक और स्थानिक संकल्प है जो स्थानीय इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार अस्तित्व की जांच के लिए अतिरिक्त क्रायोजेनिक तरीके;. उदाहरण के लिए, एकल इलेक्ट्रॉन ट्रांजिस्टर माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग चार्ज मिनट का पता लगाने में सक्षम एक और स्कैनिंग जांच विधि है एससीए इमेजिंग मूल प्रभाव 4,10. थाTessmer, Glicofridis, Ashoori, और सह कार्यकर्ता 7 से एमआईटी में विकसित किया है, इसके अलावा, यहां वर्णित विधि Ashoori और साथियों ने 11 से विकसित एकल इलेक्ट्रॉन समाई स्पेक्ट्रोस्कोपी विधि की जांच स्कैनिंग संस्करण के रूप में माना जा सकता है. माप का एक प्रमुख तत्व उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर (HEMT) का उपयोग कर एक exquisitely संवेदनशील आरोप पता लगाने सर्किट 5,12 है, यह 0.01 इलेक्ट्रॉनों / हर्ट्ज के रूप में कम के रूप में एक शोर के स्तर को प्राप्त कर सकते साढ़े 0.3 कश्मीर में, cryostat के आधार तापमान संदर्भ 5 में. इस तरह के एक उच्च संवेदनशीलता उपसतह सिस्टम में एकल इलेक्ट्रॉन चार्ज के अवलोकन की अनुमति देता है. इस पद्धति का एक विमान ज्यामिति 2 में 10 15 मीटर -2 के आदेश पर ठेठ dopant areal घनत्व के साथ, अर्धचालकों में dopants के व्यक्तिगत या छोटे समूहों के इलेक्ट्रॉन या छेद की गतिशीलता के अध्ययन के लिए अनुकूल है. इस प्रकार के परीक्षण के लिए एक ठेठ नमूना विन्यास का एक उदाहरण चित्र 1 में दिखाया गया हैSubscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. प्रोटोकोल
- माइक्रोस्कोप और इलेक्ट्रॉनिक्स की प्रारंभिक सेटअप
- संबद्ध नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एक क्रायोजेनिक-सक्षम जांच स्कैनिंग खुर्दबीन के साथ शुरू करो. अनुसंधान के लिए इस्तेमाल सूक्ष्मदर्शी यहां दूर रैंप 13 (उन्हें पूर्वाग्रह वोल्टेज संचारित करने के लिए सक्षम करने के लिए जैसे तांबा, पीतल, या स्टेनलेस स्टील के रूप में एक आयोजन सामग्री से बनाया गया साथ सिरे से दिशा नमूना "चलना" जड़त्वीय अनुवाद का उपयोग और वर्णित रेखाचित्र के रूप में चित्रा 2 में दिखाया गया एक Besocke डिजाइन एसटीएम 14 के भाग के रूप में नमूना).
- पूर्वाग्रह वोल्टेज और सुरंग वर्तमान समाक्षीय तारों के अलावा, संवेदनशील प्रभारी का पता लगाने के लिए क्रायोजेनिक एम्पलीफायर सर्किट संचालित करने के क्रम में माइक्रोस्कोप की नोक क्षेत्र के निकट के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स रैक से करता हूं, जो कम से कम दो अन्य समाक्षीय तारों और एक जमीन तार प्रदान करते हैं. सन्दर्भ 5, 12, और 15 में विस्तार से वर्णित एम्पलीफायर सर्किट, के तत्वों को इकट्ठा करो, कि ई पर रखे जाते हैंlectronics रैक, यह चित्रा 2 में छायांकित बॉक्स के बाहर सर्किट का हिस्सा है. सर्किट के इस भाग के प्रयोग के दौरान कमरे के तापमान पर ही रहेगा.
- टिप और HEMT सर्किट (चित्रा 2 में छायांकित बॉक्स) के लिए बढ़ते चिप इकट्ठा; HEMT सर्किट इष्टतम ऊर्जा संकल्प प्राप्त करने के लिए क्रायोजेनिक तापमान को कम किया जाएगा.
- फोड़ना एक वर्ग चिप लगभग 1 सेमी एक मुंशी का उपयोग कर एक GaAs वेफर से एक्स 1 सेमी आकार, सेंसर सर्किट और टिप इस चिप पर बढ़ जाएगा. जमा GaAs चिप पर एक shadowmask के माध्यम से एक टाइटेनियम चिपके परत के ऊपर सोने के लगभग 100 एनएम कई सोने पैड, प्रत्येक x 1 मिमी लगभग 1 मिमी आकार HEMT और biasing रोकनेवाला से तारों बंधुआ हो जाएगा, जो करने के लिए बनाने के लिए. पैड के आयाम महत्वपूर्ण नहीं हैं.
- विकर्ण कटर का उपयोग आईआर तार: यंत्रवत् एक 80:20 पं. काटने से एक तेज एसटीएम टिप तैयार. टिप भी रासायनिक नक़्क़ाशी ओ द्वारा तैयार किया जा सकता हैआर एक अन्य विधि या वाणिज्यिक खरीदा जा सकता है. इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग के माध्यम से टिप की वक्रता की त्रिज्या का निर्धारण करते हैं; वक्रता त्रिज्या प्रयोग के लिए आवश्यक स्थानिक संकल्प के आदेश पर किया जाना चाहिए.
- क्रायोजेनिक तापमान बर्दाश्त करने में सक्षम प्रवाहकीय epoxy का उपयोग सोने के पैड से प्रत्येक पर epoxy एक सोने का तार, इन तारों माइक्रोस्कोप पर समाक्षीय तारों को बढ़ते चिप पर सर्किट का तत्व जुड़ जाएगा. सोने के तारों को आसानी से पैड पर वे जरूरत नहीं कर रहे हैं, तो अगले कदम, epoxy के कुछ बेमानी सोने के तारों के बाद हटाया जा सकता है. Epoxy HEMT, biasing रोकनेवाला, और चिप बढ़ते GaAs पर एसटीएम टिप. अपने उत्पाद जानकारी पत्रक पर संकेत के रूप में epoxy के इलाज. (विवरण के लिए नीचे सामग्री की तालिका देखें.)
- सोने के तार, बंधन के साथ भरी हुई एक तार bonder का उपयोग स्रोत, नाली, और GaAs चिप पर सोना पैड को अलग करने के HEMT के गेट तत्वों. गेट और स्रोत ओ जोड़ने बॉण्ड अस्थायी तारोंगेट सुनिश्चित करने के लिए आर नाली पैड स्रोत नाली चैनल के लिए सम्मान के साथ चार्ज नहीं हो जाता. HEMT से छेड़छाड़ करते हुए कहा कि सुरक्षा के लिए एक ग्राउंडिंग पट्टा का प्रयोग करें, यह HEMT नष्ट कर सकता है कि आवारा स्थिर शुल्क शुरू करने से बचने के लिए सावधानी बरतने के लिए महत्वपूर्ण है.
- फाटक के लिए और विद्युत HEMT shorting से बचने के लिए एक दूसरे से जुड़े HEMT के स्रोत नाली चैनल के साथ संलग्न तारों के साथ तैयार बढ़ते चिप की दुकान. पिछले चरण में उल्लेख अस्थायी तारों को हटा दिया गया है, तो धीरे एक साथ तार मोड़. यह एक दूसरे के लिए सभी तारों को जोड़ने के लिए सबसे आसान है.
- माइक्रोस्कोप के बढ़ते चिप देते हैं.
- इस HEMT के गेट और स्रोत नाली चैनलों के बीच विनाशकारी शॉर्ट्स को रोकने के लिए है, गेट और स्रोत नाली चैनलों अस्थायी कभी नहीं कर रहे हैं सुनिश्चित करें. जो चिप से तार soldered किया जाएगा करने के लिए माइक्रोस्कोप पर समाक्षीय तारों मैदान.
- प्रत्यय टी के ऊपर बढ़ते चिपचित्रा 2 में दिखाया गया है, क्योंकि वह piezotube स्कैनिंग.
- मिलाप बढ़ते चिप से ईण्डीयुम मिलाप का उपयोग कर उचित समाक्षीय तारों के लिए बढ़ा सोने के तारों.
- इलेक्ट्रॉनिक्स रैक पर समाक्षीय तारों से जुड़ा एक वक्र अनुरेखक का उपयोग कर HEMT की अखंडता की जाँच करें. मूलतः, वक्र अनुरेखक स्रोत नाली वर्तमान वोल्टेज विशेषताओं से पता चलता है. सबसे आम विफलता मोड HEMT फाटक और फाटक वोल्टेज के प्रति असंवेदनशील हैं जो स्रोत नाली विशेषताओं में जो परिणाम के अपने स्रोत नाली चैनल, के बीच एक छोटी है.
- नमूना माउंट. नमूना सफलतापूर्वक टिप दृष्टिकोण होगा कि यह सुनिश्चित करने के लिए एसटीएम मोड में विन्यस्त खुर्दबीन के साथ श्रृंखला में चलो.
- वर्तमान माप सुरंग एसटीएम के लिए इस्तेमाल किया preamplifier के लिए तार टी कनेक्ट, और (सभी कनेक्शन इलेक्ट्रॉनिक्स रैक पर बना रहे हैं.) तार बी को डीसी पूर्वाग्रह वोल्टेज वी डीसी देते
- नमूना और टिप सुरंग रेंज में हैं जब तक में चलो. जब ra मेंnge, स्कैनिंग piezotube स्कैनिंग piezotube ग्राउंडिंग टिप अपने में सीमा विस्तार से वापस लेना करने के लिए प्रेरित करेंगे ताकि अपने संतुलन की स्थिति से थोड़ा बढ़ाया रहना चाहिए. यह नमूना सफलतापूर्वक टिप रुख कर सकते हैं कि पुष्टि. अगली कार्रवाई के दौरान टिप की रक्षा के लिए, यह करने के बाद सीमा से बाहर चलो.
- अंतिम कम तापमान ऑपरेशन के लिए प्रयोगशाला benchtop से देवर को माइक्रोस्कोप स्थानांतरण. इस बिंदु पर, परीक्षण चरण पूरा हो गया है और प्रायोगिक चरण शुरू कर सकते हैं.
- कुछ microtorr की एक निर्वात को माइक्रोस्कोप बाहर पंप. Cryostat के लिए मैनुअल में उल्लिखित प्रक्रिया के बाद, इष्टतम ऊर्जा समाधान के लिए नीचे 4.2 कश्मीर या माइक्रोस्कोप को शांत.
- इसके आधार तापमान को माइक्रोस्कोप ठंडा करने के बाद, माइक्रोस्कोप पर्याप्त समय थर्मल संतुलन तक पहुँचने के लिए अनुमति देते हैं, उसी क्षेत्र का दोहराया, लंबा स्कैन प्रदर्शन किया जाएगा, क्योंकि यह थर्मल बहाव को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है. (बहाव हैनमूना के लिए सम्मान के साथ टिप के संतुलन की स्थिति में बदलाव.)
- जितना संभव निर्माण के लिए यांत्रिक युग्मन के लिए और वैक्यूम पंप और माइक्रोस्कोप और देवर से जुड़ी अन्य उपकरणों के कारण कंपन से माइक्रोस्कोप को अलग करने के देवर को निलंबित करें. इस संदर्भ में 15 के रूप में, या हवा स्प्रिंग्स या एक समान पद्धति का उपयोग करके, एक बंजी कॉर्ड निलंबन प्रणाली का उपयोग किया जा सकता है.
- माइक्रोस्कोप ठंडा करने के बाद और डेटा संग्रह का प्रयास करने से पहले, फिर वक्र अनुरेखक का उपयोग कर HEMT की अखंडता को सत्यापित.
- सुरंग (एसटीएम) मोड में नमूना स्कैन करें.
- श्रृंखला में चलो. मलबे से और पर्याप्त ऊंचाई या चालकता विविधताओं से मुक्त है जो नमूना सतह के एक क्षेत्र का पता लगाएँ, और टिप स्थिर है यह सुनिश्चित.
- नमूना के किसी भी झुकाव के लिए सही है, समाई स्कैन प्रतिक्रिया पाश अक्षम के साथ प्रदर्शन किया जाएगा क्योंकि यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, इस प्रकार टिप सतह में दुर्घटना सकता है scannआईएनजी विमान नमूना की सतह के समानांतर नहीं है. सिद्धांत रूप में, एक टिप स्कैनिंग, जबकि एक निरंतर समाई बनाए रखने के लिए राय के साथ समाई संकेत इस्तेमाल कर सकते हैं, लेकिन, व्यवहार में, संकेत प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है, तो एक दुर्घटना को रोकने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है.
- यह टिप ऑफसेट repositioning द्वारा लिए मुआवजा दिया जा सकता है ताकि किसी भी थर्मल बहाव को ध्यान से देखें. सुरंग मोड में रेंज में, स्पर्श बिंदु के रूप में इस प्रोटोकॉल में निर्दिष्ट जबकि टिप के विस्तार की राशि ध्यान दें.
- नमूना के एक बेफिक्र क्षेत्र, एसटीएम मोड में स्कैन नहीं किया गया था जो एक में ले जाएँ.
- एसटीएम नियंत्रक में प्रतिक्रिया पाश अक्षम. प्रतिक्रिया पाश अक्षम हो जाता है, जब टिप का मार्गदर्शन गतियों अनजाने में एक दुर्घटना का कारण बन सकता है याद है. टिप चलती है जबकि बड़ी सावधानी इसलिए लिया जाना चाहिए.
- टिप संपर्क बिंदु से नैनोमीटर की कुछ दसियों वापस लेना.
- नमूना whi के पास के एक क्षेत्र को टिप के पार्श्व स्थिति ऑफसेटचर्चा हाल ही में किसी भी perturbations (जैसे अर्धचालक dopant साइटों के चार्ज के रूप में) एसटीएम स्कैनिंग के लिए semiconducting नमूना के माध्यम से सुरंग सक्षम करने के लिए आवश्यक पूर्वाग्रह वोल्टेज प्रेरित हो सकता है से बचने के लिए, स्कैन नहीं किया गया है.
- संतुलन विस्तार से टिप विस्थापन स्पर्श बात करने के लिए परिमाण में करीब है जब तक सावधानी से सतह की ओर टिप हूं.
- समाई मोड में तारों विन्यास स्विच करें.
- HEMT की रक्षा के लिए सभी समाक्षीय तारों मैदान.
- प्रासंगिक वोल्टेज स्रोतों और प्रतिरोधों को और समाक्षीय तारों को जोड़ने में ताला एम्पलीफायर और समारोह जनरेटर, के रूप में चित्रा 2 में दिखाया गया है.
- सभी वोल्टेज स्रोतों पर मुड़ें. HEMT चौंकाने वाला बचने के लिए, 0 पर वोल्टेज स्रोत outputs के साथ शुरू वी.
- Unground समाक्षीय तारों, गेट और HEMT की रक्षा के लिए संभव के रूप में लंबे समय के रूप में एक दूसरे से जुड़े HEMT के स्रोत नाली चैनल रखने के लिए याद कर.
- वी सेटवोल्टेज विभक्त अवरोध पर oltage स्रोत (तार डी).
- वी धुन एडजस्ट जबकि एक मल्टीमीटर के साथ तार एल भर में वोल्टेज की निगरानी के द्वारा अपने सबसे संवेदनशील क्षेत्र के लिए HEMT ट्यून. बाद में ताला में एम्पलीफायर को तार एल पुनः अनुलग्न.
- पर में चरण संकेत तक वी धुन बढ़ाएँ ताला में एम्पलीफायर बढ़ जाती है और पठार के लिए शुरू होता है, टिप को लागू वोल्टेज है जो वी धुन, का रिकार्ड इस मूल्य. यह तार एल के माध्यम से लीक की बजाय HEMT पर जाने के लिए माप से सभी प्रभारी सक्षम बनाता है
- की आंतरिक चरण का अनुकूलन ताला में अपने autophase क्षमता और रिकॉर्ड चरण मूल्य का उपयोग एम्पलीफायर.
- कोई महत्वपूर्ण थर्मल प्रभाव (इस बार दो घंटे तक का समय लेता है) कर रहे हैं सुनिश्चित करने के लिए स्थिर करने के लिए HEMT के लिए प्रतीक्षा करें.
- केवल ब्याज का संकेत ताला में एम्पलीफायर को जाता है कि यह सुनिश्चित करने के लिए मानक संधारित्र पर संकेत का समायोजन करके HEMT संतुलन. पर संकेत का समायोजनमानक संधारित्र या तो वी संतुलन के आयाम को या वी संतुलन और वी उत्तेजना के बीच रिश्तेदार चरण के लिए किया जा सकता है. HEMT संतुलित माना जाता है पर जब में चरण संकेत ताला में एम्पलीफायर प्रक्रिया के इस चरण में कम से कम है.
- स्कैनिंग प्रभारी संचय इमेजिंग प्रदर्शन करना.
- नमूना पर डीसी पूर्वाग्रह वोल्टेज वी डीसी सेट करें.
- संदर्भ के रूप में स्पर्श बिंदु का उपयोग, सतह से 1 एनएम के भीतर करने के लिए टिप बढ़ाएँ.
- के रिकॉर्ड उत्पादन में ताला डाटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर का उपयोग कर एम्पलीफायर, इस ब्याज का संकेत है.
- नमूना स्कैन करें. अच्छा प्रस्ताव प्राप्त करने के लिए, स्कैन प्रत्येक पिक्सेल के लिए पर्याप्त संकेत औसतन अनुमति देने के लिए और छवि के आसपास के पिक्सल भर में संकेत के smearing के रोकने के लिए स्कैन प्रति कई घंटे की दर से प्राप्त किया जा करना पड़ सकता है. कई एक ही क्षेत्र पर स्कैन, और औसत ये संकेत करने वाली शोर अनुपात में सुधार करने के लिए एक साथ स्कैन करते हैं.
- पिछले चरण के दौरान अर्जित प्रभारी संचय छवि में ब्याज की एक अंदरूनी सुविधा ऊपर स्थिर टिप के साथ समाई (सीवी) स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रदर्शन करना.
- रैंप वी डीसी और के उत्पादन में रिकार्ड ताला में डाटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर का उपयोग कर एम्पलीफायर.
- संकेत करने वाली शोर अनुपात में सुधार करने के लिए एक ही स्थान में कई समाई बनाम वोल्टेज (सीवी) घटता है, और एक साथ औसत इन घटता लो. आमतौर पर, कुछ घटता साथ औसत रहे हैं. औसत घटता क्योंकि स्कैन के दौरान बहाव के लिए क्षमता का संकेत करने वाली शोर अनुपात में सुधार, वहीं लगातार स्कैन के केवल एक मुट्ठी भर एक साथ औसत निकाला जाना चाहिए.
- सुरंग (एसटीएम) मोड पर लौटें.
- अपने संतुलन विस्तार और reconfigure एसटीएम के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए टिप वापस लेना. प्रतिक्रिया पाश पुन: सक्षम है और टिप के विस्तार (स्पर्श बिंदु) रेंज में मौजूद रिकॉर्ड.
- शीर्ष में सुविधाओं को देखने के लिए सुरंग मोड में क्षेत्र स्कैनसमाई इमेजिंग और समाई स्पेक्ट्रोस्कोपी में कलाकृतियों उत्पन्न हो सकता है जो ography.
- संदर्भ 9 और संदर्भ 1 में समर्थन जानकारी के बाद, डेटा विश्लेषण और व्याख्या.
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Representative Results
एक सफल माप की प्रमुख सूचक ज्यादा अन्य स्कैनिंग जांच के तरीकों के रूप में, reproducibility है. दोहराया माप इस कारण के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं. बिंदु समाई स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए, एक ही स्थान पर उत्तराधिकार में कई माप लेने के संकेत से शोर अनुपात बढ़ाने के लिए और नकली संकेतों की पहचान करने में मदद करता है.
ब्याज की एक विशेषता प्रभारी संचय छवि के भीतर पहचान की गई है और समाई स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रदर्शन किया गया है एक बार, सीवी डेटा की व्याख्या वोल्टेज लीवर हाथ के निर्धारण से शुरू होता है. वोल्टेज लीवर हाथ लागू वी डीसी को dopant के स्थान पर वास्तविक क्षमता से संबंधित पैमाने कारक है. यह अनिवार्य रूप से dopant परत से टिप की अशून्य दूरी के लिए और सीधे नोक के नीचे स्थिति से dopant की भरपाई किसी भी पार्श्व के लिए खातों. वोल्टेज लीवर हाथ सीवी स्पेक्ट्रोस्कोपी डेटा 1,8 के लिए एक Lorentzian समारोह फिटिंग द्वारा पाया जाता है </> समर्थन. एक निरपेक्ष वोल्टेज पैमाने वांछित है, संपर्क संभावित (नमूना से कोई बिजली के क्षेत्र लाइनों नोक पर समाप्त जिस पर वोल्टेज) एक केल्विन जांच माप 1,2,3,7 के माध्यम से निर्धारित किया जाना चाहिए.
चित्रा 3 (क) संकेत बिंदु पर अधिग्रहीत सीवी स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ एक प्रभारी संचय छवि का एक उदाहरण दिखाता है. नमूना 15 एनएम सतह के नीचे एक डेल्टा डाल दिया गया परत में 1.7 एक्स 10 15 मीटर -2 के एक areal घनत्व के साथ बोरान स्वीकार करने के साथ डाल दिया गया सिलिकॉन, था. चमकीले रंग चार्ज में वृद्धि हुई संकेत मिलता है. चमकीले धब्बों व्यक्ति उपसतह बोरान परमाणुओं के स्थान अंकन के रूप में व्याख्या कर रहे हैं. नीले डॉट के रूप में चित्रा 3 (ख) में दिखाया बिंदु सीवी स्पेक्ट्रोस्कोपी 1 का प्रदर्शन किया गया था, जहां एक विशेष उज्ज्वल हाजिर, इंगित करता है. सबसे बड़ी चोटी प्रभारी सीधे टिप नीचे dopant में प्रवेश होने की व्याख्या की है. आसपास चोटियों आसपास के dopants के कारण हैं. उनके केंद्रों को स्थानांतरित कर दिया और आयाम दे रहे हैंटिप से इन dopants की वृद्धि की दूरी उनके लीवर हाथ मापदंडों बदलता है क्योंकि मुख्य शिखर के लिए सम्मान के साथ बढ़ गई. चोटियों अनिवार्य रूप से चार प्रभाव से वोल्टेज अक्ष के साथ चौड़ी कर रहे हैं: (1) लीवर हाथ, (2) थर्मल विस्तार, उत्तेजना वोल्टेज की (3) आयाम, और ताला में एम्पलीफायर की (4) उत्पादन फिल्टर. मढ़ा मॉडल वक्र 1 और डेटा के बीच अच्छे समझौते के द्वारा दिखाया के रूप में इन प्रभावों, मॉडल के लिए जिम्मेदार रहे हैं.
चित्रा 4 (क) 3 (ख) चित्रा के समान चार्ज चोटियों की एक श्रृंखला से पता चलता है. इस मामले में, नमूना 60 एनएम सतह के नीचे एक डेल्टा डाल दिया गया परत में 1.25 एक्स 10 16 मीटर -2 के एक areal घनत्व के साथ सिलिकॉन दाताओं के साथ डाल दिया गया GaAs, था. उच्च dopant घनत्व के कारण, इस प्रयोग में स्पेक्ट्रोस्कोपी सुविधाओं के अधिकांश कई इलेक्ट्रॉनों के समूहों को दर्शाते हैं. चोटियों ढाले से पहचाना जा सकता है, एक गाना करने के कारण किया जा रहा है के रूप में एक चोटी की व्याख्याले इलेक्ट्रॉन एक एकल इलेक्ट्रॉन शिखर की उम्मीद फार्म के साथ आकार और परिमाण में अपनी संगति से आता है. एकल इलेक्ट्रॉन चोटियों में से एक मुट्ठी लाल तीर द्वारा संकेत दिया है, जिनमें से एक इस प्रयोग 2, में सुलझाया गया. चित्रा 4 (ख) और 4 (ग) के इस शिखर पर ध्यान देते हैं, इसके लिए एक एकल अपेक्षित आकार की है कि दिखा इलेक्ट्रॉन प्रभाव. चित्रा 4 में फिट (ग) ऊपर वर्णित चोटी को विस्तृत बनाने के प्रभाव के लिए लेखांकन कार्यों के साथ convolved एक आधा अंडाकार 16 है. चोटी के केंद्र और लीवर हाथ: यह फिट दो स्वतंत्र पैरामीटर है. चित्रा 4 में तीन सीवी घटता (ख) एक ही सुविधा पर अनुक्रमिक स्पेक्ट्रोस्कोपी माप कर रहे हैं. चित्रा 4 में डेटा में बिखराव की राशि (ख) विशिष्ट है, के रूप में परिणाम पर कई सीवी घटता क्यों कर रही है, जो और अधिक आसानी से पहचानी जाने वाली शिखर संरचना, में, (एक) चित्रा 4 में किया जाता है, एक साथ कई घटता औसतएक ही सुविधा के संकेत से शोर अनुपात में सुधार के लिए बहुत महत्वपूर्ण है.
चित्रा 1. एक ठेठ नमूना के योजनाबद्ध. स्कैनिंग जांच एकल इलेक्ट्रॉन समाई प्रयोगों के लिए एक ठेठ नमूना के योजनाबद्ध. नमूना पूर्वाग्रह और उत्तेजना वोल्टेज लागू कर रहे हैं सतह से जो करने के लिए एक ज्ञात गहराई पर एक अंतर्निहित का आयोजन परत के साथ एक अर्धचालक है. Dopants के एक दो आयामी परत सतह से एक ज्ञात गहराई पर भी अंतर्निहित है. इलेक्ट्रॉनों प्रणाली की समाई बदल रहा है और आरोप संवेदनशील उपकरण द्वारा मापा जाता है, जो टिप में एक छवि प्रभारी उत्प्रेरण का आयोजन परत और dopant परत के बीच सुरंग. एक पर्याप्त उच्च पूर्वाग्रह वोल्टेज dopant परत और एक सतह राज्य के रूप में अच्छी तरह से, ई के बीच सुरंग इलेक्ट्रॉनों सक्षम हो जाएगाएसटीएम से सतह पर उनकी पहचान nabling.
चित्रा 2. माइक्रोस्कोप और आरोप संवेदन तंत्र के योजनाबद्ध. संदर्भ 5 में वर्णित है और संदर्भ 12 के आधार पर एम्पलीफायर के लिए सर्किट आरेख. बढ़ते चिप रैंप 13 और नमूना (नहीं पैमाने पर करने के लिए) के साथ एक Besocke डिजाइन 14 स्कैनिंग जांच खुर्दबीन के एक योजनाबद्ध पर जगह में दिखाया गया है. तार करने के लिए बी और उपसतह dopants से सुरंग उत्तेजित करने के लिए इस्तेमाल किया एसी उत्तेजना वोल्टेज सहित नमूना पूर्वाग्रह वोल्टेज प्रदान करता है. तार सी मानक संधारित्र और HEMT का संतुलन है कि परमिट ट्यून करने योग्य एसी वोल्टेज स्रोत से जुड़ा है. वायर एल डी ए वी बनाने के लिए एक प्रतिरोध के माध्यम से एक वोल्टेज स्रोत को जोड़ता है ताला में एम्पलीफायर समाई संकेत दर्ज की गई है, जिसमें से और तार को जोड़ता हैoltage विभक्त, वोल्टेज विभक्त के उत्पादन में ताला एम्पलीफायर को भेजा संकेत है. समाई माप के दौरान, तार टी इस मार्ग नीचे लीक से नोक पर एसी प्रभारी को रोकने के लिए एक बड़ी बाधा के माध्यम से एक समायोज्य वोल्टेज स्रोत से जुड़ा है. (एसटीएम) मोड सुरंग में, तार टी सुरंग वर्तमान तार (अपने वोल्टेज स्रोत डिस्कनेक्ट साथ), तार बी एक डीसी वोल्टेज स्रोत से जुड़ा रहता है, और अन्य सभी तारों आधारित हैं हो जाता है. तार डी पर वोल्टेज विभक्त प्रतिरोध के लिए एक विशिष्ट पसंद 1.25 वी. मानक समाई का चुनाव लगभग 20 एफएफ है जो पृष्ठभूमि टिप नमूना आपसी समाई, प्रतिक्रिया चाहिए के तार डी पर एक वोल्टेज के साथ 100 kΩ है. तार टी पर biasing रोकनेवाला MΩ 20 के पड़ोस में होना चाहिए. इन विकल्पों के अपने सबसे संवेदनशील शासन को HEMT स्रोत नाली चैनल के प्रतिरोध धुन का लक्ष्य.
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चित्रा 3. अपनाने डाल दिया गया सी पर एससीए छवि और CV स्पेक्ट्रोस्कोपी areal घनत्व 1.7 से बोरान स्वीकार करने की एक परत के साथ डाल दिया गया एक सिलिकॉन नमूना (क) स्कैन प्रभारी संचय छवि एक्स 10 सतह 1 से नीचे 15 मीटर -2 स्थित 15 एनएम;. वी डीसी = 75 एम वी, वी उत्तेजना = 3.7 एम वी, तापमान था 4.2 लालकृष्ण (ख) सीवी स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक) नीले डॉट द्वारा संकेत में बिंदु पर हासिल कर लिया. शिखर संरचना पर ध्यान केंद्रित करने के लिए, एक पृष्ठभूमि लाइन घटाया गया था. शून्य सबसे बड़ी चोटी का केंद्र है कि इतना वोल्टेज पैमाने पर स्थानांतरित कर दिया गया है, कोई केल्विन जांच माप निरपेक्ष वोल्टेज पैमाने निर्धारित करने के लिए इस प्रयोग के दौरान किया गया था, के बाद से इस ऑफसेट सुविधा की बात है.
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4 चित्रा. . दाता डाल दिया गया GaAs पर सीवी स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण (एक) सीवी स्पेक्ट्रोस्कोपी areal घनत्व 1.25 एक्स 10 16 की सिलिकॉन दाताओं मीटर 60 एनएम 2 सतह के नीचे स्थित -2 की एक परत के साथ डाल दिया गया, GaAs पर हासिल कर ली, वी उत्तेजना = 15 एम वी; तापमान लाल तीर आगे की जांच की गई थी जो एक चोटी के निशान 0.3 लालकृष्ण था (ख) में (एक) शिखर पर केन्द्रित वोल्टेज के साथ संकेत चोटी का अधिक विस्तृत व्यक्तिगत सीवी स्पेक्ट्रोस्कोपी माप;.. वी उत्तेजना = 3.8 एम वी (ग) कई घटता की औसतन डेटा (ख) में दिखाया गया है. लीवर हाथ, थर्मल, उत्तेजना वोल्टेज के आयाम, और के उत्पादन फिल्टर ताला में एम्पलीफायर को विस्तृत बनाने:. शिखर को व्यापक है कि चार प्रभाव के लिए हरे रंग में दिखाया फिट, खातों (ख) और (ग) (एक), के माध्यम से एक समाई मूल्य के लिए रूपांतरण सी = ΔQ टिप / वी उत्तेजना नहीं किया गया है.
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Discussion
इस प्रयोगात्मक विधि के लिए सैद्धांतिक आधार का एक विस्तृत विवरण सन्दर्भ 8 और 9 में दिए गए और संदर्भ 2 में उपसतह dopants के परिदृश्य के संबंध में चर्चा की है, यहाँ प्रस्तुत सिंहावलोकन इसलिए संक्षिप्त और वैचारिक हो जाएगा. टिप एक एक संधारित्र की थाली, और नमूना अन्य थाली शामिल अंतर्निहित का आयोजन परत के रूप में व्यवहार किया जाता है. डीसी वोल्टेज लागू किया जाता है तो ऐसी है कि इलेक्ट्रॉनों टिप की ओर खींच रहे हैं, और एक अतिरिक्त शुल्क को समायोजित कर सकते हैं कि अंतर्निहित का आयोजन परत और टिप के बीच स्थित एक dopant परमाणु अगर वहाँ है, तो इलेक्ट्रॉन dopant प्रवेश करेंगे और इसलिए करीब मिलता है टिप. इलेक्ट्रोस्टाटिक्स से, यह इलेक्ट्रॉन के आंदोलन नोक पर विपरीत हस्ताक्षर की एक छवि प्रभारी को प्रेरित करना होगा. डीसी वोल्टेज में अभिव्यक्त किया जाता है कि sinusoidal उत्तेजना वोल्टेज वी (उत्तेजना) इलेक्ट्रॉन सब्सट्रेट परत और dopant बीच resonate करने के लिए प्रेरित करेगा. बदले में, छवि डब्ल्यू शुल्क नहींबीमार भी गूंजते, HEMT उपयोग संवेदनशील आरोप पता लगाने circuitry द्वारा पता लगाया है और आगे एक ताला में एम्पलीफायर के साथ परिलक्षित होता है जो एक एसी संकेत दे रही है. यह चार्ज संकेत तो एक समाई में परिवर्तित किया जा सकता है.
इस प्रयोग की सबसे आम विफलता मोड संवेदनशील प्रभारी का पता लगाने में सक्षम बनाता है कि HEMT सर्किट को नुकसान शामिल है. HEMT फाटक इतना छोटा है, यहां तक कि एक छोटे से स्थिर प्रभारी buildup को आमतौर पर स्रोत नाली चैनल और फाटक के बीच एक छोटी के रूप में, HEMT की विफलता का कारण बन सकता है. एक HEMT shorted है, तो एकल इलेक्ट्रॉन समाई माप यह जगह के बिना जारी नहीं कर सकते. समय की एक पर्याप्त राशि आम तौर पर विशेष रूप से अपने बेस के तापमान को माइक्रोस्कोप को ठंडा करने में प्रयोग की तैयारी में खर्च किया जाता है, इसलिए इन प्रयोगों के लिए इस्तेमाल HEMTs जोड़ने के द्वारा या तो, गेट और स्रोत नाली चैनलों अस्थायी कभी नहीं कर रहे हैं कि सुनिश्चित करने के द्वारा संरक्षित किया जाना चाहिए ये एक दूसरे की ओर जाता है (wheएन चिप पर छोटे सोने के तारों) के साथ या उन्हें (समाक्षीय तार कनेक्शन के साथ काम कर रहे हैं) ग्राउंडिंग से काम कर रहा है. अतिरिक्त सावधानी इसे सिरे से shorting द्वारा या यह शुल्क फंसाने के लिए कारण से या तो एक HEMT बर्बाद कर सकते हैं प्रयोगकर्ता के व्यक्ति से भी हल्के स्थिर प्रभार के रूप में, विशेष रूप से शुष्क मौसम में, बढ़ते चिप या माइक्रोस्कोप हार्डवेयर निपटने जबकि एक ग्राउंडिंग पट्टा पहनने से लिया जा सकता है यह काफी स्थिर है कि कभी इस तरह से. HEMT के स्वास्थ्य के बारे में संदेह में, एक लागू फाटक वोल्टेज (अक्सर "प्रशंसक" कहा जाता है) के साथ स्रोत नाली विशेषताओं में अपेक्षित बदलाव के लिए देखने के लिए एक वक्र अनुरेखक का उपयोग करना चाहिए.
बढ़ते चिप पर सोना पैड के आयाम वे सर्किट को अतिरिक्त समाई युग्मन से बचने के लिए एक मिलीमीटर की तुलना में बहुत छोटे सफल संबंध तार की अनुमति के लिए काफी बड़े हैं, फिर भी, बशर्ते कि काफी महत्व की नहीं हैं. HEMT या टिप संलग्न करने से पहले, यह एक परीक्षण बंधन elsew करने के लिए उपयोगी हो सकता हैयहां बढ़ते चिप पर संबंध है कि चिप पर काम करने की उम्मीद की जा सकती है कि कैसे अच्छी तरह से परीक्षण करने के लिए. बढ़ते चिप पर कुछ अतिरिक्त सोने पैड सहित भी उपयोगी हो चिप के मामले भाग में चिप पर अन्य क्षेत्रों की तुलना में संबंधों को और अधिक उत्तरदायी है सकते हैं. संबंध प्रक्रिया पैड के सोने के नमूने खींच बंद हो गया लगता है, तो धातु परतों के नीचे रखा गया था या सोने की उम्र के साथ खराब हो सकता है, इससे पहले कि GaAs चिप पर्याप्त रूप से साफ नहीं किया गया है. तार bonder पर इस्तेमाल अल्ट्रासोनिक शक्ति घटाना इस मामले में सहायक हो सकता है.
ईण्डीयुम मिलाप क्योंकि क्रायोजेनिक तापमान पर अपने अच्छे गुणों का समाक्षीय तारों को सोने सुराग संलग्न करने के लिए प्रयोग किया जाता है. इसी तरह, GaAs ही एक GaAs सब्सट्रेट पर निर्मित है जो HEMT, में एक थर्मल संकुचन प्रेरित तनाव पैदा करने से बचने के लिए बढ़ते चिप के लिए सामग्री के रूप में प्रयोग किया जाता है. GaAs एक piezoelectric सामग्री है, सब्सट्रेट पर एक यांत्रिक तनाव की एक छोटी और फलस्वरूप विफलता का कारण बन सकता हैHEMT.
संदर्भ 1 और 2 में प्रयोगों में इस्तेमाल अर्धचालकों के लिए, नमूना की सतह एक एसटीएम के रूप में प्रणाली का उपयोग करके imaged किया जा सकता है. तंत्र एसटीएम मोड में विन्यस्त किया गया था जब यह कहना है, इलेक्ट्रॉनों वास्तव नोक पर सीधे सुरंग सकता है. यह सतह में टिप दुर्घटनाग्रस्त बिना नमूना के करीब टिप लाने के लिए एक तरीका प्रदान करता है के रूप में यह बहुत उपयोगी है. कई वोल्ट के लिए कुछ के आदेश पर एक पूर्वाग्रह वोल्टेज एक स्थिर सुरंग वर्तमान स्थापित करने की जरूरत है. एक पर्याप्त उच्च पूर्वाग्रह वोल्टेज के साथ, शुल्क सतह पर आरोप के एक आयोजन पोखर के लिए फार्म का नमूना इन्सुलेट क्षेत्रों में अंतर्निहित का आयोजन परत से निकाला जाएगा, टिप स्कैन के रूप में इस पोखर टिप का पालन करेंगे. इसलिए सतह सिर्फ मानक एसटीएम में के रूप में imaged किया जा सकता है. मोड टनेलिंग बाद के मापन के लिए इलेक्ट्रॉनिक नुकसान हो सकता है. उदाहरण के लिए, संभावित भारतीय सैन्य अकादमी के लिए आवश्यक बड़े पूर्वाग्रह वोल्टेज से प्रभावित होने की नमूना के लिए मौजूद हैजीई के पास सतह दोष के एक संभवतः उत्प्रेरण सुरंग मोड में नमूना semiconducting क्षणिक चार्ज. इस को हल करने के लिए, एक बड़े वोल्टेज को दूर कर सकते हैं और प्रोटोकॉल में वर्णित के रूप में, (आमतौर पर प्रतिक्रिया के उपयोग के बिना) कई सौ नैनोमीटर दूर एक क्षेत्र के लिए टिप ऑफसेट. वैकल्पिक रूप से, नमूना के लिए क्षति की उपस्थिति सीवी स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रदर्शन से या एक केल्विन जांच माप 2 कर रही द्वारा पता लगाया जा सकता है.
प्रयोग की ज्यामिति कुछ विशेषताओं नमूना के विकास में के लिए उद्देश्य से किया जाना चाहिए निकलता है. एक पीढ़ी मोटी dopant परत लीवर हाथ का निर्धारण करने के लिए अस्पष्टता बढ़ जाएगा के रूप में सुरंग की दिशा साथ dopant परत का स्थानीयकरण, महत्वपूर्ण है. दूसरे शब्दों में, dopant परत की मोटाई के रूप में करीब एक भी परमाणु विमान के रूप में संभव होना चाहिए. इस व्यवस्था के रूप में जाना जाता है "डेल्टा डोपिंग." उदाहरण के लिए, संदर्भ 1 में प्रयोग में, dopant परत लगभग 2 nanom थामोटी eters.
ब्याज की कैपेसिटिव सुविधाओं का पता लगाने के लिए किया सफल प्रभारी संचय इमेजिंग स्कैन कई घंटे के आदेश पर कभी कभी, एक पर्याप्त राशि समय के लिए ले सकते हैं. गति को स्कैन करने के संबंध में, छवि के प्रत्येक पिक्सेल वी उत्तेजना के कई अवधियों के लिए तुलनीय समय की राशि ले जाना चाहिए, और के उत्पादन फिल्टर ताला में एम्पलीफायर पिक्सेल प्रति समय के रूप में लगभग एक ही मूल्य निर्धारित किया जाना चाहिए. कुछ मिनट की एसटीएम स्कैन के दौरान अधिक ध्यान देने योग्य नहीं था जो माइक्रोस्कोप में बहाव काफी-लंबी अवधि प्रभारी संचय छवियों के smearing के लिए योगदान कर सकते हैं.
सुरंग खोदने के लिए और समाई प्रयोगों के लिए इस्तेमाल एक ही टिप संबंधित माप तंत्र की दूरी पर निर्भरता के कारण एक अलग प्रभावी आकार होगा. सुरंग एक अच्छा सन्निकटन के लिए, दूरी पर तेजी से निर्भर है, केवल एक ही टिप परमाणु वर्तमान की सबसे प्राप्त होगा. इसलिए वेंनैनोमीटर पैमाने पर टिप के ई आकार सुप्रीम यंत्रवत् स्थिर है, जब तक ज्यादातर अप्रासंगिक है. एससीए इमेजिंग में, इसके विपरीत, टिप पर पता लगाया आरोप समाई के कारण है, मोटे तौर पर बोल रहा हूँ, यह दूरी और टिप के उच्च भागों वास्तव में संकेत का एक महत्वपूर्ण अंश प्राप्त कर सकते हैं करने के व्युत्क्रमानुपाती होती है. इस टिप की वक्रता की नैनोमीटर पैमाने त्रिज्या समाई माप तकनीकों के लिए प्रासंगिक है का मतलब है. स्थानिक संकल्प समझौता किए बिना संकेत के आयाम को अधिकतम करने के लिए, टिप त्रिज्या सतह 8,9 नीचे dopant परत की गहराई तक लगभग बराबर होना चाहिए.
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Disclosures
लेखकों वे कोई प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों की है कि घोषित.
Acknowledgments
यहाँ पर चर्चा अनुसंधान क्वांटम विज्ञान के लिए मिशिगन राज्य विश्वविद्यालय संस्थान और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन डीएमआर 0305461, डीएमआर 0906939, और डीएमआर 0605801 द्वारा समर्थित किया गया था. किलोवाट शिक्षा GAANN अंतःविषय Bioelectronics प्रशिक्षण कार्यक्रम फैलोशिप के एक अमेरिकी विभाग से समर्थन मानता है.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| Besocke-design STM | Custom | References 14 and 15 | |
| Control electronics for STM | RHK Technology | SPM 1000 Revision 7 | |
| Lock-in amplifier | Stanford Research Systems | SR830 | |
| Curve tracer | Tektronix | Type 576 | |
| Oscilloscope | Tektronix | TDS360 | |
| Multimeter | Tektronix | DMM912 | |
| Wire bonder | WEST·BOND | 7476D | with K~1200D temperature controller |
| Soldering iron | MPJA | 301-A | |
| Cryostat | Oxford Instruments | Heliox | |
| Material | |||
| Pt/Ir wire, 80:20 | nanoScience Instruments | 201100 | |
| GaAs wafer | axt | S-I | For the mounting chip |
| 99.99% Au wire, 2 mil diameter | SPM | For the mounting chip | |
| 99.99% Au wire, 1 mil diameter | K&S | For wire bonding | |
| Indium shot | Alfa Aesar | 11026 | |
| Silver epoxy | Epo-Tek | EJ2189-LV | Any low-temperature-compatible conductive epoxy is acceptable |
| HEMT | Fujitsu | Low Noise HEMT | |
References
- Gasseller, M., DeNinno, M., Loo, R., Harrison, J. F., Caymax, M., Rogge, S., Tessmer, S. H. Single-Electron Capacitance Spectroscopy of Individual Dopants in Silicon. Nano Lett. 11, 5208-5212 (2011).
- Kuljanishvili, I., Kayis, C., Harrison, J. F., Piermarocchi, C., Kaplan, T. A., Tessmer, S. H., Pfeiffer, L. N., West, K. W. Scanning-probe spectroscopy of semiconductor donor molecules. Nat. Phys. 4, 227-233 (2008).
- Tessmer, S. H., Kuljanishvili, I., Kayis, C., Harrison, J. F., Piermarocchi, C., Kaplan, T. A. Nanometer-scale capacitance spectroscopy of semiconductor donor molecules. Physica B. 403, 3774-3780 (2008).
- Yoo, M. J., Fulton, T. A., Hess, H. F., Willett, R. L., Dunkleberger, L. N., Chichester, R. J., Pfeiffer, L. N., West, K. W. Scanning Single-Electron Transistor Microscopy: Imaging Individual Charges. Science. 276, 579-582 (1997).
- Urazhdin, S., Tessmer, S. H., Ashoori, R. C. A simple low-dissipation amplifier for cryogenic scanning tunneling microscopy. Rev. Sci. Instrum. 73 (2), 310-312 (2002).
- Williams, C. C., Hough, W. P., Rishton, S. A. Scanning capacitance microscopy on a 25 nm scale. Appl. Phys. Lett. 55 (2), 203-205 (1989).
- Tessmer, S. H., Glicofridis, P. I., Ashoori, R. C., Levitov, L. S., Melloch, M. R. Subsurface charge accumulation imaging of a quantum Hall liquid. Nature. 392, 51-54 (1998).
- Tessmer, S. H., Kuljanishvili, I. Modeling single- and multiple-electron resonances for electric-field-sensitive scanning probes. Nanotechnology. 19, 445503-445510 (2008).
- Kuljanishvili, I., Chakraborty, S., Maasilta, I. J., Tessmer, S. H., Melloch, M. R. Modeling electric-field-sensitive scanning probe measurements for a tip of arbitrary shape. Ultramicroscopy. 102, 7-12 (2004).
- Martin, J., Akerman, N., Ulbricht, G., Lohmann, T., Smet, J. H., von Klitzing, K., Yacoby, A. Observation of electron-hole puddles in graphene using a scanning single-electron transistor. Nat. Phys. 4, 144-148 (2008).
- Ashoori, R. C.
- Ashoori, R. C., Stormer, H. L., Weiner, J. S., Pfeiffer, L. N., Pearton, S. J., Baldwin, K. W., West, K. W. Single-electron capacitance spectroscopy of a few electron box. Physica B. 189, 117-124 (1993).
- Frohn, J., Wolf, J. F., Besocke, K., Teske, M. Coarse tip distance adjustment and positioner for a scanning tunneling microscope. Rev. Sci. Instrum. 60 (6), 1200-1201 (1989).
- Besocke, K. An easily operable scanning tunneling microscope. Surf. Sci. 181, 145-153 (1987).
- Urazhdin, S., Maasilta, I. J., Chakraborty, S., Moraru, I., Tessmer, S. H. High-scan-range cryogenic scanning probe microscope. Rev. Sci. Instrum. 71 (11), 4170-4173 (2000).
- Ashoori, R. C., Stormer, H. L., Weiner, J. S., Pfeiffer, L. N., Pearton, S. J., Baldwin, K. W., West, K. W. Single-electron capacitance spectroscopy of discrete quantum levels. Phys. Rev. Lett. 68 (20), 3088-3091 (1992).
