모든 전자 나노초 해결 주사 터널링 현미경: 촉진 단일 불순물 충전 역학 조사

요약

실리콘에서 불순물 원자의 나노초 해결 충전 역학 주사 터널링 현미경으로 관찰 하는 모든 전자 방법 보여 줍니다.

초록

Dopants의 작은 숫자 장치 속성을 제어할 수 있습니다 비늘을 반도체 소자의 소형화 그들의 역학을 특성화 할 수 있는 새로운 기술의 개발을 필요 합니다. 단일 dopants를 조사 하 고 터널링 현미경 (STM) 검색의 사용 동기 하위 나노미터 공간 해상도를 요구 한다. 그러나, 기존의 STM 밀리초 시간 해상도로 제한 됩니다. 여러 가지 방법은 나노초 해상도 실리콘에 불순물 역학 조사이 연구에서 사용 되는 모든 전자 시간 해결 STM 등이 단점을 극복 하기 위해 개발 되었습니다. 여기에 제시 된 방법을 광범위 하 게 액세스할 수 하 고 다양 한 역학 원자 규모의 현지 측정에 대 한 허용 한다. 소설에 제시는 터널링 분광학 기술 검색 및 역학에 대 한 효율적으로 검색 하는 데 사용 시간으로 해결.

서론

터널링 현미경 (STM) 스캔 nanoscience 원자 규모 지형과 전자 구조를 해결 하는 능력에 대 한에서 최고의 도구가 되고있다. 그러나 기존의 STM의 한계가, 그것의 임시 해결책은 현재 프리 앰프¹의 제한 된 대역폭으로 인해 밀리초 날짜 표시줄 제한입니다. 그것은 오래는 원자 과정은 일반적으로 발생 하는 저울을 STM의 시간적 해상도 확장 하는 목표 되었습니다. 시간-터널링 현미경 (STM TR) 검색에 의해 해결 프리먼 외 여러분 에서 작동 하는 개척 ¹ 찰 스위치 및 마이크로 스트립 전송 선 터널 접합에 피코 초 전압 펄스를 전송 하는 샘플에 꽃무늬를 활용. 하지만이 접합 혼합 기법 1 nm와 20 ps², 동시 해상도 달성 하기 위해 사용 되는 그것 결코 널리 채택 되어 전문된 샘플 구조를 사용 하 여 요구 사항으로 인해. 다행히도,이 작품에서 얻은 기본적인 통찰력 많은 시간 해결 기술;에 일반화 될 수 있습니다. STM의 회로의 대역폭 제한 여러 kilohertz 비록, STM에 비-선형 I(V) 응답 빠른 역학을 많은 펌프-프로브 사이클을 통해 얻은 평균 터널 전류를 측정 하 여 찾는 것을 수 있습니다. 개입 년에서 많은 접근 탐험....

프로토콜

1. 현미경 및 실험 초기 설정

1. 초고를 시작 수 있는 극저온 STM 진공 및 제어 소프트웨어 관련. 저온 온도에 STM을 냉각 한다.
   참고:이 보고서 초고 진공을 의미를 달성 하는 시스템 < 10 x 10^-10 Torr. 극저온 온도;에 STM은 냉각 한다 이것은 겸손 한 온도에서 활성화 열 dopants의 충전 역학 조사 때 특히 중요 하다입니다. 다른 실 실내 온도에 있을 수 있습니다.
2. STM 팁은 높은-주파수 배선 (~ 500 MHz)를 갖추고 있는지 확인 합니다.
   참고: 메서드를 형성 하는 펄스를 사용 하 여 표준 극저온 온도 동축 배선 (~ 20 MHz) STM의 시간 응답에서 큰 증가 보고 되었습니다 그 외 여러분 에 의해 ³¹
3. 펌프-프로브 실험에 사용 되는 전압 펄스 쌍의 사이클을 준비 하는 데 사용 됩니다 (그림 2), 끝에 두 개 이상 채널 임의 함수 발생기를 연결 합니다.
4. 펌프와 프로브 전압 펄스 독립적으로 생성 되 고 팁으로 공급 되 고 전에 표현 하는 임의 함수 발생기를 구성 합니다.
5. 이미징 및 기존의 분광학 샘플 (V

결과

결과 텍스트의이 섹션에는 이전에 게시^15,16되었습니다. 그림 3 선택 예의 동작을 보여 줍니다. 기존의 STM와 DB. 기존의 I(V) 측정 (그림 3A)는 명확 하 게 V_목 에서 DB의 전도도에 날카로운 변화를 묘사-V 2.0을 =. 이 동작은 또한 STM 이미지 DB에 있는 밝은 돌출, 얼룩 덜 룩 한 돌출, 그리고 어두운 우울증의 모양을 각각-2.1 (그림 3B, 왼쪽된 패널) V,-2.0 V (중간 패널), 및-1.8 V (오른쪽 창)에서 찍은에서 관찰 됩니다. 이 전환 또한 z 컨트롤러 해제와 V_목, 2-레벨에서 어느 결과 전신.......

토론

TR-STS는 펌프 펄스 적용 되지 않습니다의 이체는 기존의 STS에 비해 시스템 보다 지속적으로 높은 주파수에서 샘플링 되는. 프로브 펄스의 기간 적절 한 경우 (>Γ_LH), TR-STS 신호 펌프 펄스 기존의 STS와 정확히 일치 하는 실험의 듀티 사이클에 비례 상수를 곱한 수 없이 인수 측정입니다. 이것은 가능 측정 잠금 증폭기, 그렇지 않으면 사용 되는 저역 통과 필터링으로 인해 신호의 알 수 없는 부분을 감소 것을 사용 하지 않고 만들어집니다. 이것이 싫은 그 외 여러분 에 의해 고용 하는 방법 사이의 중요 한 차이 ¹¹ 그리고 그이 작품에 제시. 잠금 증폭기를 사용 하 여 측정의 감도 향상 시키기 위해 사용할 수 있습니다 하지만 기존의 STS 측정 TR-STS의 직접적인 비교를 방지 합니다. 이 감도 필요한 시스템에서 그것은 예상 두 방법 모두 그런 경험 역학를 효율적으로 검색 하 고 설정 잠금 앰프 추가 감도 해제 잠금 증.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
저온 스캐닝 터널링 현미경	Scientaomicron		500MHz 대역폭 배선 맞춤 제작
임의 기능 생성기	Tektronix	AFG3252C
RF 전력 분배기 / 결합기	미니 회로	ZFRSC-42-S +
RF 스위치	미니 회로	X80-DR230-S +
비접촉 적외선 고온계	미크론 적외선	MI 140