Vamos demonstrar um método todo-eletrônico para observar a dinâmica de carga nanossegundo-resolvido de átomos do dopant em silicone com um microscópio de tunelamento.
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Artigo de método
Todo-eletrônico nanossegundo-resolvido encapsulamento microscopia: Facilitar a investigação do Dopant única carga dinâmica
Neste artigo
Resumo
Resumo
A miniaturização de dispositivos semicondutores para escalas onde pequenos números de dopantes podem controlar Propriedades do dispositivo requer o desenvolvimento de novas técnicas capazes de caracterizar a sua dinâmica. Investigar o único dopantes requer resolução espacial sub nanômetros, o que motiva o uso da microscopia de tunelamento (STM). No entanto, STM convencional é limitada a resolução temporal de milissegundos. Vários métodos foram desenvolvidos para superar esta lacuna, incluindo STM tempo-resolvido todo-eletrônico, que é usado neste estudo para examinar a dinâmica do dopant em silicone com resolução de nanossegundos. Os métodos apresentados aqui são amplamente acessíveis e permitam a medição local de uma grande variedade de dinâmica na escala atômica. Um romance tempo resolvido por verificação técnica de espectroscopia de encapsulamento é apresentado e usado para pesquisar com eficiência dinâmica.
Introdução
Varredura de tunelamento (STM) a microscopia, tornou-se a principal ferramenta em Nanociência por sua capacidade de resolver topografia escala atômica e estrutura eletrônica. Uma limitação do STM convencional, no entanto, é que sua resolução temporal é restrita para a escala de tempo de milissegundos por causa da largura de banda limitada do pré-amplificador atual1. Ele tem sido um objetivo de estender a resolução temporal do STM para as escalas em que comumente ocorrem processos atômicos. O pioneiro trabalho tempo-resolvido microscopia de tunelamento (TR-STM) por Freeman et. al. 1 utilizados switches fotocondut....
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Protocolo
1. instalação inicial do microscópio e experiências
- Comece com uma ultra alta STM criogênico capaz de vácuo e software de controle de associados. Legal o STM a temperaturas criogênicas.
Nota: Ao longo deste relatório, ultra vácuo refere-se aos sistemas que alcançar < 10 x 10-10 Torr. O STM deve ser refrigerado a temperaturas criogênicas; Isto é especialmente importante quando investigando a dinâmica da carga de dopantes, que são termicamente ativados em temperaturas modestas. Outras câmaras podem estar à temperatura ambiente. - Certifique-se de que a ponta do STM está equipada com cabos de alta-frequência (~ 500 MHz).
Nota: Usando mé....
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Resultados
Os resultados apresentados nesta seção do texto tem sido previamente publicados15,16. A Figura 3 ilustra o comportamento de um exemplo selecionado DB com STM convencional. Uma medição de I(V) convencional (Figura 3A) mostra claramente uma mudança acentuada a condutância do DB no Vthr =-2.0 V. Esse comportamento também é observado em STM imagens tomadas.......
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Discussão
A variante de TR-STS em que o pulso de bomba não é aplicado é comparável ao STS convencionais, exceto que o sistema está sendo amostrado em uma alta frequência, ao invés de continuamente. Se as durações de pulsos a sonda são apropriadas (>ΓLH), o TR-STS do sinal adquirido sem o pulso da bomba pode ser multiplicado por uma constante proporcional ao ciclo de dever do experimento para coincidir exatamente com um STS convencional medição. Isto só é possível porque as medições são feitas sem o uso de um am.......
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Divulgações
Os autores declaram que eles têm não tem interesses financeiro concorrente.
Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer a Martin Cloutier e Mark Salomons por seus conhecimentos técnicos. Agradecemos também a NRC, NSERC e AITF apoio financeiro.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Microscópio de tunelamento de varredura de baixa temperatura | Scientaomicron | Feito sob medida com fiação de largura de banda de 500 MHz | |
| Função arbitrária Genorator | Tektronix | AFG3252C | |
| RF Power Splitter / Combiner | Mini-Circuitos | ZFRSC-42-S + | |
| Comutação RF | X80-DR230-S + | ||
| Pirômetros Infravermelhos Sem Contato | MI infravermelho de mícron | 140 |
Referências
- Nunes, G., Freeman, M. R. Picosecond resolution in scanning tunneling microscopy. 262 (5136), Science. New York, N.Y. 1029-1032 (1993).
- Khusnatdinov, N. N., Nagle, T. J., Nunes, G. Ultrafast scanning tunneling microscopy with 1 nm resolution. Appl. Phys. Lett. 77 (26), 4434-4436 (2000).
- Takeuchi, O., Morita, R., Yamashita, M., Shigekawa, H.
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Reimpressões e permissões
