Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

All-elektronisk nanosekund-løst skanning tunnelering mikroskopi: Tilrettelegge etterforskningen av enkelt Dopant kostnad Dynamics

Published: January 19, 2018 doi: 10.3791/56861
Automatic Translation
1,2, 1, 3,4,5, 1,2,6, 1, 2, 3,4, 1,2
1Department of Physics, University of Alberta, 2National Institute for Nanotechnology, National Research Council of Canada, Edmonton, 3Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter, 4Max Planck Institute for Solid State Research, 5Department of Physics and Astronomy, University of Manitoba, 6Joint Attosecond Science Laboratory, University of Ottawa

Summary

Vi viser en all-elektronisk metode å observere nanosekund-løst kostnad dynamikken i dopant atomer i silisium med skanning tunnelering mikroskop.

Abstract

Miniatyrisering av halvleder utstyr til skalaer hvor lite antall dopants kan styre enhetsegenskaper krever utvikling av nye teknikker i stand til å karakterisere deres dynamics. Undersøker enkelt dopants krever sub nanometer romlig oppløsning, noe som motiverer bruk av scanning tunneling mikroskopi (STM). Men er konvensjonelle STM begrenset til millisekund midlertidig løsning. Flere metoder har blitt utviklet for å overvinne dette brist, inkludert all-elektronisk tid-løst STM, som brukes i denne studien for å undersøke dopant dynamikk i silisium med nanosekund oppløsning. Metodene presenteres her er allment tilgjengelig, og tillate lokale måling av en rekke dynamikken i atomic skala. En roman løst tid-scanning tunneling spektroskopi teknikk er presentert og brukes til å effektivt finne dynamics.

Introduction

Scanning tunneling mikroskopi (STM) har blitt den fremste verktøyet i nanovitenskap for sin evne til å løse atomic skala topografi og elektronisk struktur. En begrensning av konvensjonelle STM, er imidlertid at timelige oppløsningen er begrenset til millisekund tidsskalaen på grunn av den begrensede båndbredden av aktuelle forforsterker1. Det har lenge vært et mål å utvide STMS midlertidig løsning med skalaen som atomic prosesser ofte oppstår. Den banebrytende arbeid i tid-løst scanning tunneling mikroskopi (TR-STM) av Freeman et. al. 1 utnyttet fotoledende brytere og microstrip overføringslinjer mønstret på prøve å overføre picosecond spenning pulser tunnel veikrysset. Denne krysset-miksing teknikk er brukt til å oppnå samtidige løsninger for 1 nm og 20 ps2, men det har aldri vært allment vedtatt på behovet for å bruke spesialiserte eksempel strukturer. Heldigvis kan grunnleggende innsikt ervervet fra disse verkene generaliseres til mange gang-løst teknikker; Selv om båndbredden til den STM krets er begrenset til flere kilohertz, kan den ikke-lineære I(V) responsen i STM raskere dynamics å bli analysert ved å måle gjennomsnittlig tunnelen gjeldende oppnådd over mange pumpe-sonden sykluser. I de mellomliggende årene, mange tilnærminger har blitt utforsket, den mest populære av disse er kort omtalt nedenfor.

Rystet-puls-par-spent (SPPX) STM utnytter fremskritt i lynraske pulsed laser teknologi å oppnå sub picosecond oppløsning ved direkte belysning tunnel krysset og spennende operatører i eksempel3. Hendelsen laserlys oppretter gratis bærere som forbedrer transiently ledning og modulering av forsinkelsen mellom pumpen og sonde (td) lar djeg/dtd skal måles med en bindingstid forsterker. Fordi intervallet mellom pumpen og sonde modulert enn av laser intensitet, som mange andre optisk tilnærminger, unngår SPPX-STM bilde belysning-indusert termisk ekspansjon av tips3. Senere utvidelser av denne tilnærmingen har utvidet tidsskalaene som SPPX-STM kan brukes til å undersøke dynamics ved å benytte puls-plukking teknikker for å øke omfanget av pumpe-sonden forsinkelse ganger4. Viktigere, gir denne siste utviklingen også muligheten til å måle jeg(td) kurver direkte stedet via numeriske integrering. Siste anvendelser av SPPX-STM har med studiet av transportøren rekombinasjon i single-(Mn, Fe)/GaAs(110) strukturer5 og donor dynamikken i GaAs6. Anvendelser av SPPX-STM møte noen begrensninger. Signalet SPPX-STM måler avhenger gratis bærere opphisset av den optiske pulser og er best egnet til halvledere. I tillegg, selv om tunneling gjeldende er lokalisert til spissen, fordi et stort område er begeistret av den optiske pulser, er signalet en convolution av lokale egenskapene og materiale transport. Til slutt, skjevhet i krysset fast på måling tidsskalaen slik at dynamikken under studien må være photoinduced.

En nyere optisk teknikk, terahertz (THz-STM), STM par ledig plass THz pulser fokusert på krysset til STM spissen. I motsetning til i SPPX-STM fungerer kombinert pulser som rask spenning pulser slik at etterforskningen av elektronisk drevet excitations med sub picosecond oppløsning7. Interessant, generert korrigere gjeldende fra THz pulser resultater i ekstreme peak gjeldende tettheter ikke tilgjengelig med konvensjonelle STM8,9. Teknikken er brukt nylig å studere varme elektroner i Si(111)-(7x7)9 og bilde vibrasjoner i en enkelt pentacene molekyl10. THz-pulser naturlig par til spissen, men nødvendigheten av å integrere en THz kilde til et STM eksperiment kan være utfordrende å mange forskere. Dette motiverer utviklingen av andre mye relevant og enkelt iverksettes teknikker.

I 2010, uvillig et al. 11 utviklet en all-elektronisk teknikk der nanosekund spenning pulser brukes på toppen av en DC-forskyvning elektronisk pumpe og undersøke systemet11. Innføringen av denne teknikken tilbød en kritisk demonstrasjon av entydig og praktiske anvendelser av tid-løst STM måle tidligere ubemerket fysikk. Men det ikke er så fort som krysset blande STM, som gikk forut for det, tillater bruke mikrobølgeovn pulser STM spissen vilkårlig prøver å bli undersøkt. Denne teknikken krever ikke noen komplisert optiske metoder eller optisk tilgang til STM krysset. Dette gjør det enkleste teknikken til å tilpasse seg lav temperatur STMs. Den første demonstrasjonen av disse teknikkene ble brukt til studiet av spill-dynamikk der en spin-polarisert STM ble brukt til å måle avslapning dynamikken i spin-statene opphisset av pumpen pulser11. Inntil nylig anvendelsen forble begrenset til magnetisk adatom systemer12,13,14 , men har siden blitt utvidet til studiet av transportøren innspillingshastigheten fra et diskret midt gap staten15 og lade dynamics av enkelt arsen dopants i silicon15,16. Den siste studien er fokus for dette arbeidet.

Studier av egenskapene til én dopants i halvledere har nylig fått betydelig oppmerksomhet fordi complementary metal Oxice semiconductor (CMOS) enheter nå inn regimet der én dopants kan påvirke enhetsegenskaper17 . I tillegg har flere studier vist at én dopants kan tjene som den grunnleggende komponenten i fremtidige enheter, for eksempel som qubits for quantum databehandling18 og quantum minne19, og som enkelt atom transistorer20 , 15. fremtiden enheter kan også inkludere andre Atom skala defekter, slik som silisium dingler bond (DB) som kan være mønstrede med Atom presisjon med STM litografi21. Dette DBs er foreslått som kostnad qubits22, kvante prikker for quantum cellular automata arkitekturer23,24og Atom ledninger25,26 og ha blitt mønster for å lage Quantum Hamiltonian logikk gates27 og kunstig molekyler28,29. Fremover, kan enheter inkludere både enkelt dopants og DBs. Dette er en attraktiv strategi fordi DBs er overflate mangler som lett kan preget med STM og brukes som en referanse som karakteriserer enkelt dopant enheter. Som et eksempel på denne strategien brukes DBs i dette arbeidet som kostnad sensorer for å antyde lading dynamikken i nær overflaten dopants. Denne dynamikken er fanget med bruk av en all-elektronisk tilnærming til TR-STM som er tilpasset fra teknikker utviklet av uvillig et al. 11

Mål utføres på valgte DBs på en hydrogen avsluttet Si(100)-(2x1) overflate. En dopant uttømming regionen strekker seg ca 60 nm under overflaten, opprettet via termisk behandling av krystall30, decouples DB og de få gjenværende nær overflaten dopants fra bulk bandene. STM studier av DBs har funnet at deres konduktans er avhengig av globale utvalg parametere, for eksempel konsentrasjonen av dopants og temperaturen, men enkelte DBs viser sterk variasjoner avhengig av deres nærmiljø16. Under en STM måling over en enkelt DB, gjeldende flyt er underlagt hastigheten som elektroner kan tunnel fra bulk til DB (Γbulk) og DB til spissen (Γtips) (figur 1). Men fordi gjennomføring av DB er følsom for sitt nærmiljø, påvirker anklagen tilstanden i nærliggende dopants Γbulk (figur 1B), som kan utledes ved å overvåke DBS konduktans. Resultatet konduktans en DB kan bli brukt til å lade statene i nærheten dopants, og kan brukes til å bestemme prisen som dopants levert elektroner fra bulk (ΓLH) og mister dem til STM spissen (ΓHL < / c13 >). Du kan løse denne dynamikken ved utføres TR-m rundt terskel spenning (Vthr) som induserer spissen ionisering av nær overflaten dopants. Rollen på pumpen og sonde pulser er den samme i tre tid-løst eksperimentelle teknikker som presenteres her. Pumpen bringer transiently bias nivået nedenfor til over Vthr, som induserer dopant ionisering. Dette øker konduktans av DB, som samples ved byens sonde som følger ved en lavere skjevhet.

Teknikkene som beskrives i denne artikkelen vil gagne de som ønsker å karakterisere dynamics fra millisekundet til nanosekund tidsskalaen med STM. Disse teknikkene er ikke begrenset til å studere kostnad dynamics, er det avgjørende at dynamikken er manifestert via forbigående endringer i konduktans stater som kan bli undersøkt av STM (dvs. statene på eller nær overflaten). Hvis konduktans forbigående statene ikke avvike betydelig fra likevekt staten, slik at forskjellen mellom forbigående og likevekt strøm multiplisert er sonde puls driftssyklus mindre enn systemer støy etasje (vanligvis 1 pA), signalet vil bli borte i støyen og kan ikke oppdages av denne teknikken. Fordi eksperimentelle endringene av kommersielt tilgjengelig STM systemer som kreves for å utføre teknikkene i denne utredningen er beskjedne, er det forventet disse teknikkene vil være allment tilgjengelig for fellesskapet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. første installasjon av mikroskopet og eksperimenter

  1. Begynne med en av beryllium vakuum kryogene-kompatible STM og tilhørende programvare. Cool STM til kryogene temperaturer.
    Merk: I denne rapporten av beryllium vakuum refererer til systemer som oppnå < 10 x 10-10 Torr. STM bør avkjøles til kryogene temperaturer; Dette er spesielt viktig når undersøke kostnad dynamikken i dopants, som aktiveres termisk ved beskjeden temperaturer. Andre kamre kan være ved romtemperatur.
  2. Kontroller at STM spissen er utstyrt med høy frekvens ledninger (~ 500 MHz).
    Merk: Ved å bruke puls forme metoder, en stor økning i tid responsen på en STM med standard kryogene temperatur koaksial ledninger (~ 20 MHz) har rapportert Grosse et al. 31
  3. Koble en vilkårlig funksjonsgenerator med minst to kanaler til spissen (figur 2), som brukes til å forberede sykluser av spenning puls par brukes for pumpe-sonden eksperimenter.
  4. Konfigurere den vilkårlig funksjonsgenerator på pumpen og sonde spenning pulser generert uavhengig og oppsummerte før matet til spissen.
  5. Bruke DC bias spenning brukes til bildebehandling og konvensjonelle spektroskopi til prøven (VDC).
  6. Koble to radiofrekvens bytter til det vilkårlig funksjonsgenerator output kanaler.
  7. Konfigurere bryterne slik at spissen vil være jordet under STM tenkelig og konvensjonelle spektroskopi og effektiv bias er VDC + Vtips under pumpe-sonden eksperimenter (figur 4A).
  8. Samle tunneling gjeldende for alle mål gjennom en forforsterker koblet til utvalget.

2. forberedelse for H-Si(100)-(2x1) gjenoppbygging

  1. Holde seg et utvalg fra en 3-4 mΩ·cm n-type arsen dopet Si(100) wafer skrape baksiden av kjeks en silisiumkarbid scriber og forsiktig feste prøven av kjeks med glass objektglass.
  2. Feste prøven til en STM eksempel holderen og presentere det til en av beryllium vakuum kammer ved STM kammeret.
  3. Degas utvalget av resistively varme den opp til 600 ° C (en pyrometer kan brukes til å overvåke prøvens temperatur) og holde den på denne temperaturen minst 6 h i av beryllium vakuum.
    Merk: Trykket vil først stige samplingsfrekvens og prøve holderen degas, men bør stabilisere nær base trykket (< 10-10 Torr) etter flere timer.
  4. Kan prøve å avkjøles til romtemperatur før du fortsetter.
  5. Degas en tungsten filament i samme kammer som utvalget av resistively oppvarming filament 1800 ° c og venter for systemet å gjenopprette base press. Slå av filament før du fortsetter.
    Merk: Utvalget kan forbli i kammeret i dette trinnet fordi det er paddivert av den opprinnelige oksid på overflaten, og enhver kontaminering av prøven overflaten forårsaket dette trinnet fjernes senere. Den filament temperaturen må være kalibrert til en bestemt gjeldende/spenning på filament ved hjelp av en pyrometer.
  6. Fjerne oksid fra prøven overflaten ved blinkende prøven til 900 ° C og holde det på denne temperaturen for 10 før å kjøle den til romtemperatur. Trykket øker flere størrelsesordener fra base trykket under blinkende prosedyren. Etter hver av blinker hele denne prosedyren, må du vente på prøven avkjøles til romtemperatur og systemet gjenopprette base press før du fortsetter.
    Merk: Blinkende defineres i denne rapporten som oppvarming og kjøling prøven med høy rampen priser, på 100 ° C/s.
  7. Flash gradvis prøve å høyere temperaturer under forsøk på å nå en siste flash 1250 ° c. Avbryte alle flash der trykket stiger over 9 x 10-10 Torr å hindre eksempel overflaten blir forurenset. Registrere spenning/strøm brukes til å oppnå 1250 ° C flash (lyset avgis av det oppvarmede filament i trinn 2.6 vil hindre en pyrometer gir nøyaktig lesning av prøvens temperatur, og dermed denne setpoint skal brukes). På siste blitsen, finne spenning/strøm å varme prøven 330 ° c som krystall er avkjølt, så la prøven avkjøles til romtemperatur, og la systemet gjenopprette base press før du fortsetter.
  8. Lekke H2 gass i kammeret ved et trykk på 1 x 10-6 Torr og varme glødetråd til 1800 ° C.
    Merk: Dette har effekten av sprengning H2 atmoic hydrogen32.
  9. Holde prøven i disse forholdene i 2 minutter før blinkende prøven 1250 ° c, Hold at temperaturen for 5 s og kjøling det til 330 ° C.
  10. Etter 1 min eksponering på 330 ° C, samtidig lukke H2 lekkasje ventilen, slå av glødetråd, og la utvalg avkjøles til romtemperatur.
    Merk: Disse flash manuset påvirke fordelingen av dopants i utvalget. Oppvarming 1250 ° c har blitt funnet for å indusere en ~ 60 nm dopant uttømming regionen nær eksempel overflaten30.
  11. Kontroller eksemplets kvalitet ved å ta STM bilder av overflaten.
    Merk: Gode eksempler vil ha store (> 30 nm x 30 nm) terrasser med en defekt rate av < 1% (dingler obligasjoner, adsorbert molekyler, adatoms, etc.) og vil vise de klassiske Si(100)-(2x1) rekonstruksjon32, som har dimer rader kjører antiparallel til hverandre over trinn kantene (figur 3B).

3. vurdere kvaliteten på pumpen-sonden pulser i Tunnel krysset

  1. Tilnærming STM spissen for eksempel overflaten av engasjerende gjeldende feedback kontrolleren med en gjeldende setpoint av 50 pA og en prøve skjevhet av-1.8 V.
    Merk: Under disse forholdene, spissen er anslått til < 1 nm fra prøven overflaten. STM spissen brukt i dette arbeidet ble produsert av kjemisk etsing polycrystalline tungsten. Det var skjerpet videre med en nitrogen etsing prosedyren, som er godt beskrevet i Rezeq et al. 33.
  2. Se etter et område på prøven overflaten uten store overflaten ved å ta store området skanner (f.eks 50 nm x 50 nm).
  3. Posisjon i STM velter en H-Si på overflaten, som vises som dimer radene i STM bilder (figur 3B).
  4. Slå av gjeldende feedback kontrolleren
  5. Angi VDC -1,0 V Vpumpen å-0.5 V Vsonden å-0.5 V, bredden av pumpen og sonde pulser til 200 ns og stigning/fall tiden pulser til 2,5 ns (figur 4A).
  6. Sende en rekke tog pumpe og sonde pulser der relative forsinkelsen av pumpen og sonde elektronstrålene-900 ns til 900 ns.
  7. Tegne tunneling som en funksjon av forsinkelsen mellom pumpen og sonde. Det vil trolig vise sterke ringing (svingninger i tunneling som en funksjon av den relative forsinkelsen mellom pumpe og sonde pulser, figur 4B).
    Merk: Python og opprinnelse ble brukt til å tegne, analysere og evaluere data samlet for dette manuskriptet.
  8. Gjenta 3.1-3.5, men øke stigning/fall tider på pulser. Ringing reduseres som stigning/fall tider er økt.
    Merk: Det har ønsket å eliminere ringer for å gi de mest nøyaktige spektroskopiske resultatene, men tiden-oppløsningen av disse teknikkene er begrenset til bredden på pulser brukes. 25 ns stige ganger ble brukt til dette arbeidet.

4. tid-løst Scanning Tunneling spektroskopi (St-m)

  1. Posisjon i STM velter en silicon DB, som vises som lyse utstikkende deler på negative tips utvalg biases (figur 3B).
  2. Slå av STM gjeldende feedback kontrolleren.
  3. Sende et tog består av bare sonde pulsen med en gjentakelseshastigheten 25 kHz. Over en rekke puls tog, feie skjevheten av sonden pulsen over en rekke 500 mV fra DC skjevhet av-1.8 V.
    Merk: Dette enkelt eksperiment er analoge til konvensjonelle m der konduktans samples over en rekke biases.
    1. Konfigurere varigheten av puls tog (hver med en annen bias) slik at de resulterende spectra har et signal til støyforhold > 10.
  4. Sende et tog består av pumpe pulser satt på en fast bias (slik at VDC + Vpumpe > Vthr) med en gjentakelseshastigheten 25 kHz. I disse eksperimentene, angi VDC, Vpumpenog Vthr til-1.8 V, 500 mV og-2.0 V, henholdsvis.
    Merk: Pumpe pulser kan ha tilfeldig lang varighet (1 µs er vanligvis tilstrekkelig).
  5. Sende et tog består av pumpe pulser med sonde pulser etterfulgt av en forsinkelse på 10 ns. I disse eksperimentene, angi amplituden til byens pumpe som 500 mV og sonde puls feie fra 50 til 500 mV.
    Merk: I dette eksperimentet, sonde pulsen prøvetaking staten utarbeidet av byens pumpe, i stedet for likevekt staten samplet konvensjonelle m.
    1. Trekk signalet ved å bare pumpen pulsen ble brukt når du vise/vurderer signalet fra dette trinnet.
  6. Sammenligne sonden bare og pumpen + sonde signaler ved å plotte dem i samme graf. Alle hysteresis i to signaler er en indikasjon på dynamikken som kan bli undersøkt med tid-løst STM teknikker.
    Merk: Ved å holde området sonde pulsen fast og grovt skanning DC forskyvning (i 0,25 V trinn, for eksempel), en kan effektivt tilordne hele energi rekke prøve å identifisere dynamics tilgjengelig for teknikken. Puls varigheter kan endres avhengig av eksperimentet. Bredden på byens pumpen må være lenger enn hastigheten som dopant ionisert, slik at det konsekvent ioniserer i dopant. Generelt bør sonde varigheter være i samme rekkefølge som dynamiske prosessen under studien, slik at maksimal signalet kan måles uten prøvetaking gjennomsnittlig to konduktans statene. Når søker etter energier på hvilke dynamics eksisterer, anbefales det at varighet av sonden er minimert slik at bare én systemtilstanden måles for å forbedre hysteresis. Som avslapning tid konstantene er funnet, kan varigheten av sonden pulsen økes for å forbedre signal til støyforhold.

5. tid-løst STM målinger av velvære Dynamics

  1. Plasser STM spissen over en silicon DB og slå av STM gjeldende feedback kontrolleren.
  2. Sende et tog består av pumpe pulser satt på en fast bias (slik at VDC + Vpumpe > Vthr) med en gjentakelseshastigheten 25 kHz. I disse eksperimentene, angi VDC, Vpumpenog Vthr til-1.8 V, 400 mV og-2.0 V, henholdsvis.
    Merk: Pumpe pulser kan ha tilfeldig lang varighet (1 µs er vanligvis tilstrekkelig).
  3. Sende et tog av pumpen og sonde pulser. Sikre at sonden pulser har en amplituden mindre enn pumper og sammenlignes med rekkevidde på hvilke hysteresis oppstår (Vsonde < Vpumpe, Vsonde + VDC≈ Vhystersis).
  4. Feie forsinkelsen mellom pumpe og sonde pulsen til flere titalls µs.
  5. Trekk signalet ved å bare pumpen pulsen ble brukt. I disse eksperimentene, angi VDC, Vpumpenog Vsonden å-1.8 V, 400 mV og 210 mV, henholdsvis. Angi den relative forsinkelse feie fra-5 μs til 35 μs.
    Merk: Hvis signalet fra forrige trinn er også (R2 > 0,80) fra en enkelt eksponensiell decay, deretter levetiden av forbigående utarbeidet av pumpen pulsen kan hentes fra passer.

6. tid-løst STM målinger av eksitasjon Dynamics

  1. Sende et tog består av pumpe pulser satt på en fast bias (slik at større enn VDC + Vpumpe > Vthr) med en gjentakelseshastigheten 25 kHz. I disse eksperimentene, angi VDC og Vthr -1.8 V og-2.0 V, henholdsvis. Angi Vpumpe mellom 220 og 450 mV.
  2. Feie varigheten av pumpen pulsen fra flere nanosekunder å flere hundre nanosekunder.
  3. Sende et tog av pumpen og sonde pulser. Sonden pulser bør ha en amplituden mindre enn pumper og sammenlignes med rekkevidde på hvilke hysteresis oppstår (Vsonde < Vpumpe, Vsonde + VDC≈V hystersis). Disse eksperimentene, satt Vsonden til 210 mV.
  4. Trekk signalet ved å bare sonde pulsen ble brukt.
    Merk: Hvis signalet innhentet er eksponentiell, indikerer at pumpen pulsen forbereder forbigående staten (ionisert dopant) med en hastighet som kan ekstraheres fra passer (R2> 0,80). Protokollen beskrevet ovenfor gjelder eksperimenter og utstyr som er beskrevet her. Det er mange mulige veier for leserne å tilpasse sine egne eksperimentelle oppsett for studier av andre systemer. For eksempel er de generelle teknikkene ikke begrenset til cryogenically avkjølt STMs; tips materiale kan brukes, og de krever ikke nitrogen etsning. Videre kan en passende programmert vilkårlig funksjonsgenerator brukes til å generere dobbel-puls bølgeformer, som vil oppheve måtte summere to uavhengige kanaler. Til slutt, lavere båndbredde kabler kan være brukte31.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Resultatene presenteres i denne delen av teksten har vært publisert tidligere15,16. Figur 3 viser virkemåten for eksempel valgt DB med konvensjonelle STM. En tradisjonell I(V) måling (figur 3A) viser tydelig en skarp endring i konduktans DB på Vthr =-2.0 V. Dette er også observert i STM bilder tatt på-2.1 V (figur 3B, venstre panel),-2.0 V (midten panel) og-1.8 V (høyre panel), der DB har utseendet på en lyse protrusion, en flekkete protrusion og en mørk depresjon, henholdsvis. Denne overgangen kan også observeres ved å se på tunneling gjeldende samlet spissen plassert direkte på toppen av DB med z-kontrolleren slått av og bias satt til Vthr, som resulterer i to-nivå telegraph støy (figur 3 C). avgjørende, i disse målingene, spissen av STM ble plassert rett over DB. Med denne ordningen svingninger i DBS anklagen tilstanden oppstår på tidsskalaer nedenfor e / jegT = 2ns, som er mye raskere enn omkopling observert. Som sådan, tilskrives observerte virkemåten lading dynamikken i nærliggende dopants som påvirker konduktans av DB. Det er viktig å merke seg at fordi den utvidede bølge-funksjonen DBS midten av gapet energi sier loven som en bro å gjennomføre elektroner fra bulk ledningsforstyrrelser bandet til spissen, observerte virkemåten er bare synlig når spissen er plassert rett over DBs. Som bias ble økt, hyppigheten av telegraph støy også sterkt økt, slik at på-2.02 V, bryterne kan ikke lenger løses direkte av den STM forforsterker. Dette motivert bruk av tid-løst skanning tunnelering mikroskopi (TR-STM) tid-løst scanning tunneling spektroskopi (TR-m).

Figur 4 viser en metode som kan brukes til å vurdere kvaliteten på pulser levert til krysset. Ringer er observert når rask økning ganger brukes for på pumpen og sonde pulser på grunn av impedans misforholdet mellom STM kretsene og tunnel krysset. En cross-sammenheng pumpe og sonde pulser kan genereres ved å feie relative forsinkelsen av sonden pulsen gjennom null-forsinkelse. En kraftig økning i tunnelering gjeldende oppstår når pumpen og sonde pulser overlapper på grunn av karakteristiske ulineær opptreden av I(V) målinger. Ringer er manifestert gjennom mindre amplituden svingninger i tunneling gjeldende på begge sider av startpunktet. Ved å øke stige ganger på pulsene 2,5 ns til 25 ns, en sterk undertrykkelse av ringing er observert. Relativ forskyvningen signaler generert med hver puls økning gang er et resultat av det faktum at pulsbredde måles med økning tider på pulser. Derfor pulser med 2,5 ns stige ganger har en større integrert området og derfor større integrert gjeldende, sammenlignet med pulser med 25 ns stige ganger. Dette understreker at kvantitative sammenligning av TR-STM målinger skal bare utføres når stige tider pulser brukes er like.

Figur 5 viser TR-m. I disse målene bringer en pumpe puls transiently systemet over Vthr, og umiddelbart etter en sonde puls interrogates konduktans av forbigående. Konduktans av forbigående kan tilordnes ved å trekke signalet kjøpt med sonde fra signalet med pumpe + sonde. Når pumpen + sonde og sonde bare signalene sammenlignes direkte, er noen hysteresis veiledende av dynamisk prosesser som kan bli undersøkt av TR-m. Ved å endre verdien av fast DC offset bias, kan dynamikken i systemet som kan analysert av TR-m effektivt identifiseres.

I TR-m er det viktig å vurdere hele på pumpen og sonde pulser. Pumpen pulsen bør være langt nok å indusere en stabil av systemet (dvs. pumpe det inn i høy konduktans staten). Hvis varigheten av sonden pulsen er for lang, men deretter på lav sonde amplituder, konduktans av DB kan slappe av under målingen. I dette tilfellet vil sonde pulsen prøve begge høye og lave konduktans stater i DB og redusere synligheten av hysteresis. Derfor for å maksimere eksponeringen av hysteresis, bør varigheten av sonden pulsen være kortere enn høy-konduktans staten avslapning.

Figur 6 viser tid-løst målinger av dopant avslapning og eksitasjon dynamikk. Prøven er satt til en fast DC offset skjevhet under Vthrsom TR-m, og på pumpen pulser bringe transiently systemet over Vthr. Avslapning dynamics ble undersøkt av feiing relative forsinkelsen sonde pulser (figur 6A). Passende et plott av sonden som en funksjon av den relative forsinkelsen (figur 6B) med en enkelt eksponensiell decay tillatt ΓHL pakkes ut. Det er viktig å merke seg at dette er aldri observert i en enkelt syklus, heller ΓHL er avledet fra den gjennomsnittlige tunnelering gjeldende som består av mange arrangementer. Dette tilsvarer optisk spektroskopi, der levetiden til en glade tilstand kan bestemmes fra enkle målinger av et ensemble, bortsett fra at i dette tilfellet levetiden til et enkelt dopant kan karakteriseres gjennom et ensemble av målinger fordi det kan bli undersøkt direkte av STM spissen. Det er viktig å merke seg at sonden gjeldende observert i finne 6B ikke forfall til null, men heller en fast forskyvning. Dette er fordi pumpen pulsen interesserer dynamics (helligholdt som millisekund skala telegraph støyen i Figur 3 c) som ikke forfalle innen tidsrammen som mål. Dette indikerer at konduktans DB under studien Portes av to dopants med forskjellige avslapning tidskonstanter. Figur 6C demonstrerer en kontroll eksperiment der amplituden av pumpen er varierte fra-0.25 V til-0.6 V. En endring i levetiden til ionisert staten, som en funksjon av pumpen amplituden, indikerer at dynamiske tilleggsprosesser finnes like i energi til Vthr. Fordi ΓHL er konstant utover-2.05 V, kan det konkluderes at bare lade statene i to identifisert dopants er gating konduktans av DB.

Eksitasjon dynamics ble undersøkt av feiing bredden på pumpen pulsen (figur 6D). Γ LH ble Hentet fra en eksponentiell plass for den gjennomsnittlige gjeldende som en funksjon av pumpen bredden (figur 6E). Når pumpet bias ikke overstiger Vthr, er det ingen observert avhengighet mellom pumpen bredden og tunneling gjeldende fordi dopants forbli nøytrale. Når pumpet bias overstiger Vthr, kan et elektron tunnel fra dopant til spissen forlater dopant ionisert. Ved å feie bredden på pumpen, er gjennomsnittlig hastighet som dopant ionisert tilordnet. Figur 6F undersøker avhengigheten av ΓLH som en funksjon av pumpens amplitude. Hvis en DB Portes av en enkelt dopant, er ΓLH forventet å skalere eksponentielt med pumpens amplituden over hele bias området16. Dette forventes fordi den dopant ionization rente avhenger eksponentielt av styrken i lokale elektriske feltet, som skalerer med bias på spissen. PS1, som er DB i alle tidligere tall, viser en eksponentiell avhengighet mellom-2.1 V og-2.25 V og et skritt på-2.05 V. Dette er ytterligere bevis på at ps1 Portes av to nærliggende dopants. En eksponentiell avhengighet ble observert for DB2 området V -1,3 til-1.6 V, som indikerer at en enkelt dopant gated det. DB2 viser ikke noen dynamics utover millisekund tidsskalaen og derfor var ikke studert med andre tid-løst teknikker.

Figure 1
Figur 1: skjematisk av systemet og dets tilknyttede energi diagrammet. (A) gjeldende samplet ved STM spissen plassert direkte på toppen av en silicon DB består hovedsakelig av elektroner passerer fra bulk til DB og DB til spissen, med priser Γbulk og Γtips, henholdsvis. Arsen dopants, representert av grønne baller, har også fylle (ΓHL) og tømme priser (ΓLH) som kan bli undersøkt av tid-løst STM målinger. (B) ledningsforstyrrelser bandet kanten i nærvær av en ionisert dopant (grønn kurve) er revet forhold til da dopant er nøytralt (svart kurve), som resulterer i en økt konduktans. Energi diagrammet ble beregnet for en eksempel skjevhet av-2.0 V. Blå farget området representerer fylt statene. Dette tallet er tatt med tillatelse fra Rashidi et al. 16 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: endringene som må gjøres til en kommersiell STM slik at TR-STM kan utføres med metodene som er beskrevet i dette arbeidet. En DC offset skjevhet brukes til prøven, og under STM tenkelig og konvensjonelle spektroskopi, STM spissen er jordet. Når brukt tid-løst målinger, er signalene skapt av en vilkårlig funksjonsgenerator med to uavhengige kanaler oppsummerte og matet til spissen av STM, som må være utstyrt med høy frekvens kabling. To radiofrekvens svitsjer brukes til å kontrollere puls togene. Tunneling gjeldende måles på prøven siden. Dette tallet er tatt med tillatelse fra Rashidi et al. 16 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: spektroskopiske virkemåten til en valgt DB med konvensjonelle STM. (A) en I(V) måling over DB samlet på konstant høyde. (B) konstant gjeldende STM bilder av DB utover (-2.1 V, venstre), på (-2.0 V, midten), og under (-1.8 V, høyre) terskel spenning. Dimer rader med H-Si(100)-(2x1) rekonstruksjon vises som skranke. (C) med gjeldende tilbakemelding av STM av gjeldende tidspunkt spor kjøpt over DB på terskel spenning (-2.01 V) viser to statuser telegraph støy på millisekund tidsskalaen. Dette tallet er tatt med tillatelse fra Rashidi et. al. 16 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: en cross-sammenheng pumpe og sonde pulser i tunnelen krysset. (A) skjematisk av kryss-korrelasjon puls sekvenser. En statisk DC offset bias (grønne linjen) brukes på utvalget. Relativ forsinkelsen mellom pumpen pulser (røde stolper) og sonde pulser (blå stolper) feide gjennom null forsinkelsen. Hvert par av pumpen og sonde pulser representerer et tog pulser sendt til spissen. (B) spissen er plassert over H-Si og et tog av pumpe-sonden er levert til tunnelen krysset. Relativ forsinkelsen av sonden måles fra den etterfølgende kanten av pumpen til forkanten av sonden, og ble feid fra-900 ns til 900 ns. En statisk DC-forskyvning av V -1,0 ble brukt til prøven. Pumpen og sonde amplituder ble satt til å-0.50 V med 200 ns bredder. Stigning/fall tid på pulser ble satt til 25 ns (svart), 10 ns (rød) og 2.5 ns (blå). Sonden gjeldende ble multiplisert med en faktor på tjue til står for 5% driftssyklus ansatt i målingen, men ble ikke forsøkt å korrigere det faktum at integrert områdene hver puls tog forskjellig. Innfelt: en forstørret visning av ringing mellom 0 og 900 ns relative forsinkelse. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: tid-løst scanning tunneling I(V) spektroskopi (TR-m). (A) skjematisk av TR-m puls sekvenser. En statisk DC offset bias (grønne linjen) brukes på utvalget. Pumpen pulser (røde stolper) foran sonde pulser (blå stolper). Hvert par av pumpen og sonde pulser representerer et tog pulser sendt til spissen. (B) TR-m måling med 1 µs bredde pumpe og sonde pulser. Hysteresis mellom kurver uten pumpen (røde trekanter) og pumpen (blå sirkler) overlapper bias området der det er utløserstatusen. DC bias er satt til-1.80 V, pumpe bias er-0.50 V og sonde bias ble feid fra 500 til 50 mV. Pulser har steget og falt for 25 ns, relativ forsinkelsen mellom trailing edge av pumpen og forkant av sonden pulsen er 10 ns og repletion prisen er 25 kHz. Dette tallet er tatt med tillatelse fra Rashidi et. al. 16 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6: tid-løst målinger av dopant eksitasjon og avslapning dynamics. (A,D) Skjematisk av puls sekvenser. En statisk DC offset bias (grønne linjen) brukes på utvalget. Pumpen pulser (røde stolper) foran sonde pulser (blå stolper). Hvert par av pumpen og sonde pulser representerer et tog pulser sendt til spissen. (B) måling av ΓHL er laget av feiing relative forsinkelsen pumpe og sonde pulser. På pumpen og sonde pulser har bredden på 1 µs. En DC-forskyvning av-1.80 V brukes til prøven; på pumpen og sonde pulser har amplitudes-0.4 og-0.21 V, henholdsvis. Den heltrukne linjen passer data med en enkel eksponentiell funksjon. (C) målinger av ΓHL på ulike pumpe amplituder. Feilfelt representerer standardfeil eksponentiell modulbasert. (E) måling av ΓLH laget av feiing varigheten av pumpen. En DC-forskyvning av-1.80 V brukes til prøven og sonde pulser har en amplituden til-0.21 V. Vthr for valgte DB er-2.05 V. Den heltrukne linjen passer data med en enkel eksponentiell funksjon. (F) målinger av ΓLH på ulike pumpe amplituder for to valgt DBs. DB1 (røde trekanter) er DB brukes til alle andre mål i teksten. DB2 er en annen valgte DB og er beskrevet fullt i Rashidi et al. 16 heltrukne linjer er passer data med en enkel eksponentiell funksjon. Dette tallet er tatt med tillatelse fra Rashidi et al. 16 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Varianten av TR-m som byens pumpen ikke brukes sammenlignes konvensjonelle m, bortsett fra at systemet blir samples på en høy frekvens snarere enn kontinuerlig. Hvis varigheter i sonde passer (>ΓLH), de TR-m signal ervervet uten pumpen pulsen kan multipliseres med en konstant proporsjonal med eksperimentet driftssyklus sammenfaller nøyaktig med en konvensjonell m mål. Dette er bare mulig fordi målene er gjort uten bruk av en bindingstid forsterker, som ellers ville dempe en ukjent del av tapsfrie low pass filtrering brukes. Dette er en betydelig forskjell mellom metoder ansatt uvillig et al. 11 og de presenteres i dette arbeidet. Bruk av en bindingstid forsterker kan brukes til å forbedre følsomheten på målingene, men hindrer direkte sammenligning av TR-m med konvensjonelle STS mål. I systemer der denne følsomheten kreves, er det forventet at begge metodene kan brukes sammen, med låsbare forsterkeren deaktivert slik at forskere kan effektivt søke etter dynamics, og låsbare forsterkeren aktivert for lagt følsomhet under karakterisering av eksitasjon og avslapning dynamikk.

Det hovedavdeling ulempen av disse teknikkene er at deres timelige oppløsning er foreløpig begrenset til flere nanosekunder. Dette er flere størrelsesordener tregere enn hva som kan oppnås med krysset-miksing eller optiske teknikker. Dette er en konsekvens av signalet ringer, som oppstår når spenning pulser med sub nanosekund stige ganger brukes, på grunn av impedans misforholdet mellom STM krets og tunnel krysset31. Faktisk all-elektronisk metoder har oppnådd tid oppløsning så fin som 120 ps34 men ennå ikke er brukt å undersøke dynamics på det oppløsningen. En optimalt utformet STM ville ha en perfekt impedans-matchet STM krets til tunnelen krysset, som ville være perfekt impedans-feil. Dette vil eliminere forvrengning og spredning av pulsen og ville reflektere mikrobølgeovn makt stedet levere det over krysset. En mulig strategi for å eliminere den resulterende ringing ville være å legge til ekstra spre STM kretsen slik at reflekteres pulser ville være effektivt dempes.

I dette arbeidet tatt den enkleste tilnærmingen, dvs. ingen intern endring den kommersielle STM ble utført. Et kryss-korrelasjon teknikk ble brukt som karakteriserer ringing, som var så minimeres bare utvider stige tider på pulser. Fordi økningen tid på pulser begrenser tiden oppløsningen, kan ikke denne strategien brukes som karakteriserer dynamisk prosesser i tidsrammer på grensene for disse teknikkene (flere ns). I slike tilfeller kan ringer være aktivt undertrykket av ansette teknikker utviklet av Grosse et al. 31 , som involverer forme pulser rede for overføringsfunksjonen vilkårlig funksjonsgenerator og tunnel krysset.

All-elektronisk tilnærming til TR-STM har mange fordeler over andre fremtredende TR-STM tilnærminger. Først i forhold til krysset-miksing STM krever denne tilnærmingen ikke noen spesialisert eksempel strukturer. Noen eksempler som kan skannes med konvensjonelle STM bør være mottakelig for disse teknikkene. All-elektronisk tilnærming krever videre ikke betydelige endringer i STM eller bruk av lynraske optikk. Endringene til STM kretsene kreves for å utføre disse teknikkene er faktisk svært beskjeden, kommersielle STMs med høy frekvens kabling er tilgjengelig. I tillegg er dynamikken analysert med all-elektronisk tilnærming rent lokale, som på pulser leveres direkte til STM spissen. Dette gir kontrast til SPPX-STM, hvor hendelsen laser pulser kan bare være fokusert til flere kvadrat mikron. Til slutt, all-elektronisk metoden tillater evnen til å manipulere nøyaktig biases av pumpen og sonde, slik at en direkte sammenligning til standard STM mål. Dette er sentralt i flere av teknikkene i denne utredningen, og mens det kan være mulig å gjennomføre lignende puls sekvenser i optisk tilnærminger til TR-STM, det er eksperimentelt vanskelig.

Eksperimentell teknikker som presenteres her mål kostnad dynamics med Atom romlig oppløsning og nanosekund midlertidig løsning. Det er et vell av nye fysikken studier med denne lett tilgjengelig. For eksempel er dynamikken i enkelt atomer fascinerende og viktig teknologisk. Enkelt atom dynamics ble tidligere studert innenfor begrensningene for konvensjonelle STM, men denne teknikken åpner døren for undersøke lignende prosesser over seks flere størrelsesordener (fra millisekund til nanosekund). Spesielt bygger dette bro fra langsom hendelsene vanligvis observert i STM, til de grunnleggende prosessene underlie dem.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer at de har ingen konkurrerende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Vi vil gjerne takke Martin Cloutier og Mark Salomons for deres tekniske kompetanse. Vi takker også NRC, NSERC og AITF for økonomisk støtte.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Low Temperature Scanning Tunneling Microscope Scientaomicron Custom-made with 500MHz bandwidth wiring
Arbitarary Function Genorator Tektronix AFG3252C
RF Power Splitter/ Combiner Mini-Circuits ZFRSC-42-S +
RF Switch Mini-Circuits X80-DR230-S +
Non-Contact Infrared Pyrometers Micron Infrared MI 140

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nunes, G., Freeman, M. R. Picosecond resolution in scanning tunneling microscopy. 262 (5136), Science. New York, N.Y. 1029-1032 (1993).
  2. Khusnatdinov, N. N., Nagle, T. J., Nunes, G. Ultrafast scanning tunneling microscopy with 1 nm resolution. Appl. Phys. Lett. 77 (26), 4434-4436 (2000).
  3. Takeuchi, O., Morita, R., Yamashita, M., Shigekawa, H. Development of time-resolved scanning tunneling microscopy in femtosecond range. Jpn. J. Appl. Phys. 41 (7 B), 4994-4997 (2002).
  4. Terada, Y., Yoshida, S., Takeuchi, O., Shigekawa, H. Real-space imaging of transient carrier dynamics by nanoscale pump-probe microscopy. Nat. Photon. 4 (12), 869-874 (2010).
  5. Yoshida, S., Yokota, M., Takeuchi, O., Oigawa, H., Mera, Y., Shigekawa, H. Single-atomic-level probe of transient carrier dynamics by laser-combined scanning tunneling microscopy. Appl. Phys. Express. 6 (3), (2013).
  6. Kloth, P., Wenderoth, M. From time-resolved atomic-scale imaging of individual donors to their cooperative dynamics. Science Ad. 3, (2017).
  7. Cocker, T. L., et al. An ultrafast terahertz scanning tunnelling microscope. Nat. Photon. 7 (8), 620-625 (2013).
  8. Yoshioka, K., et al. Real-space coherent manipulation of electrons in a single tunnel junction by single-cycle terahertz electric fields. Nat. Photon. 10 (12), 762-765 (2016).
  9. Jelic, V., et al. Ultrafast terahertz control of extreme tunnel currents through single atoms on a silicon surface. Nat. Phys. 13, 591-598 (2017).
  10. Cocker, T. L., Peller, D., Yu, P., Repp, J., Huber, R. Tracking the ultrafast motion of a single molecule by femtosecond orbital imaging. Nature. 539 (7628), 263-267 (2016).
  11. Loth, S., Etzkorn, M., Lutz, C. P., Eigler, D. M., Heinrich, A. J. Measurement of Fast Electron Spin Relaxation Times with Atomic Resolution. Science. 329 (5999), 1628-1630 (2010).
  12. Loth, S., Baumann, S., Lutz, C. P., Eigler, D. M., Heinrich, A. J. Bistability in Atomic-Scale Antiferromagnets. Science. 335 (6065), (2012).
  13. Baumann, S., Paul, W., Choi, T., Lutz, C. P., Ardavan, A., Heinrich, A. J. Electron paramagnetic resonance of individual atoms on a surface. Science. 350 (6259), 417-420 (2015).
  14. Yan, S., Choi, D. -J., Burgess, J. A. J., Rolf-Pissarczyk, S., Loth, S. Control of quantum magnets by atomic exchange bias. Nat. Nano. 10 (1), 40-45 (2014).
  15. Rashidi, M., et al. Time-Resolved Imaging of Negative Differential Resistance on the Atomic Scale. Phys. Rev. Lett. 117 (27), 276805 (2016).
  16. Rashidi, M., et al. Time-resolved single dopant charge dynamics in silicon. Nat. Comm. 7, 13258 (2016).
  17. Koenraad, P. M., Flatté, M. E. Single dopants in semiconductors. Nat. Mat. 10 (2), 91-100 (2011).
  18. Kane, B. E. A silicon-based nuclear spin quantum computer. Nature. 393 (6681), 133-137 (1998).
  19. Freer, S., et al. A single-atom quantum memory in silicon. Quantum Science and Technology. 2, 3-14 (2016).
  20. Fuechsle, M., et al. A single-atom transistor. Nat. Nano. 7 (4), 242-246 (2012).
  21. Lyding, J. W., Shen, T. -c, Hubacek, J. S., Tucker, J. R., Abeln, G. C. Nanoscale patterning and oxidation of H-passivated Si(100)-2×1 surfaces with an ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope. Appl. Phys. Lett. 64 (118), 2010-2012 (1994).
  22. Livadaru, L., et al. Dangling-bond charge qubit on a silicon surface. New J. Phys. 12 (8), 83018 (2010).
  23. Haider, M. B., Pitters, J. L., DiLabio, G. A., Livadaru, L., Mutus, J. Y., Wolkow, R. A. Controlled Coupling and Occupation of Silicon Atomic Quantum Dots at Room Temperature. Phys. Rev. Lett. 102 (4), 46805 (2009).
  24. Taucer, M., et al. Single-Electron Dynamics of an Atomic Silicon Quantum Dot on the H - Si (100)-(2x1) Surface. Phys. Rev. Lett. 112 (25), 256801 (2014).
  25. Engelund, M., Papior, N., Brandimarte, P., Frederiksen, T., Garcia-Lekue, A., Sánchez-Portal, D. Search for a Metallic Dangling-Bond Wire on n -Doped H-Passivated Semiconductor Surfaces. J. Phys. Chem. C. 120 (36), 20303-20309 (2016).
  26. Bohloul, S., Shi, Q., Wolkow, R. A., Guo, H. Quantum Transport in Gated Dangling-Bond Atomic Wires. Nano Lett. 17, 322-327 (2017).
  27. Kolmer, M., Zuzak, R., Dridi, G., Godlewski, S., Joachim, C., Szymonski, M. Realization of a quantum Hamiltonian Boolean logic gate on the Si(001):H surface. Nanoscale. 7, 12325-12330 (2015).
  28. Schofield, S. R., et al. Quantum engineering at the silicon surface using dangling bonds. Nat. Comm. 4, 1649 (2013).
  29. Wood, J. A., Rashidi, M., Koleini, M., Pitters, J. L., Wolkow, R. A. Multiple Silicon Atom Artificial Molecules. https://arxiv.org/abs/1607.06050. , (2016).
  30. Pitters, J. L., Piva, P. G., Wolkow, R. A. Dopant depletion in the near surface region of thermally prepared silicon (100) in UHV. J. Vac. Sci. Technol. 30 (2), 21806 (2012).
  31. Grosse, C., Etzkorn, M., Kuhnke, K., Loth, S., Kern, K. Quantitative mapping of fast voltage pulses in tunnel junctions by plasmonic luminescence. Appl. Phys. Lett. 103 (18), (2013).
  32. Boland, J. J. Scanning tunnelling microscopy of the interaction of hydrogen with silicon surfaces. Adv. Phys. 42, 129-171 (1993).
  33. Rezeq, M., Pitters, J., Wolkow, R. Tungsten nanotip fabrication by spatially controlled field-assisted reaction with nitrogen. J. Chem. Phys. 124, 204716 (2006).
  34. Saunus, C., Raphael Bindel, J., Pratzer, M., Morgenstern, M. Versatile scanning tunneling microscopy with 120 ps time resolution. Appl. Phys. Lett. 102 (5), (2013).

Tags

Engineering problemet 131 All-elektronisk tid-løst skanning tunnelering mikroskopi tid-løst scanning tunneling spektroskopi dopant dynamics silisium dingler obligasjoner all-elektronisk pumpe-sonden spektroskopi enkelt atom kostnad dynamics
All-elektronisk nanosekund-løst skanning tunnelering mikroskopi: Tilrettelegge etterforskningen av enkelt Dopant kostnad Dynamics
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rashidi, M., Vine, W., Burgess, J.… More

Rashidi, M., Vine, W., Burgess, J. A. J., Taucer, M., Achal, R., Pitters, J. L., Loth, S., Wolkow, R. A. All-electronic Nanosecond-resolved Scanning Tunneling Microscopy: Facilitating the Investigation of Single Dopant Charge Dynamics. J. Vis. Exp. (131), e56861, doi:10.3791/56861 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter