Entièrement électronique résolue en nanosecondes Tunneling microscope à balayage : Faciliter l’Investigation de la dynamique de Charge unique de Dopant

Résumé

Nous démontrons une méthode entièrement électronique afin d’observer la dynamique de l’accusation résolue en nanosecondes d’atomes de dopant dans le silicium avec un microscope à effet tunnel.

Résumé

La miniaturisation des dispositifs à semi-conducteurs pour échelles où un petit nombre de dopants peut contrôler les propriétés du périphérique exige le développement de nouvelles techniques capables de caractériser leur dynamique. Enquêter sur des dopants unique nécessite résolution spatiale sous nanomètre, qui motive l’utilisation de la microscopie à effet tunnel (STM). Cependant, STM conventionnelle est limitée à la résolution temporelle de milliseconde. Plusieurs méthodes ont été développées pour pallier cet inconvénient, y compris tout électronique STM résolution temporelle, qui est utilisée dans cette étude pour examiner la dynamique de dopant dans le silicium avec résolution de nanosecondes. Les méthodes présentées ici sont largement accessibles et permettant de mesurer les locaux d’une grande variété de dynamique à l’échelle atomique. Un roman résolution temporelle analyse technique de la spectroscopie tunneling est présentée et est utilisée pour rechercher efficacement la dynamique.

Introduction

Scanning tunneling microscope (STM) est devenu le premier outil en nanoscience pour sa capacité à résoudre la topographie de l’échelle atomique et de la structure électronique. Une des limitations des STM classique, cependant, sont que sa résolution temporelle est restreinte à l’échelle de temps de milliseconde à cause de la largeur de bande limitée du préamplificateur actuel¹. Il a longtemps été un but de prolonger la résolution temporelle de la STM à l’échelle sur laquelle se produisent généralement des processus atomiques. Le pionnier de travailler résolution temporelle microscopie à effet tunnel (STM-TR) par Freeman et al.

Protocole

1. installation du Microscope et expériences

1. Commencez par un ultra STM cryogéniques capable de vide et le logiciel de contrôle associé. Cool la STM à des températures cryogéniques.
   Remarque : Tout au long de ce rapport, ultravide se rapporte aux systèmes qui atteindre < 10 x 10^-10 Torr. La STM devrait être refroidie à des températures cryogéniques ; Ceci est particulièrement important lors de l’enquête sur la dynamique de la charge des dopants, thermiquement activées à des températures modestes. Autres chambres peuvent être à température ambiante.
2. Veiller à ce que la pointe de la STM est équipée de câblage haute fréquence (~ 500 MHz)....

Résultats

Les résultats présentés dans cette section du texte ont été publiées antérieurement^15,16. La figure 3 illustre le comportement d’un exemple choisi DB avec STM classique. Une mesure conventionnelle de l’embouche (Figure 3 a) illustre clairement un changement brusque de la conductance de la DB à V_thr = -2,0 V. Ce comportement s’observe aussi dans STM ima.......

Discussion

La variante de TR-STS dans lequel les impulsions de la pompe ne sont pas appliquée est comparable à mailles classiques, sauf que le système est à échantillonner à une fréquence élevée plutôt qu’en continu. Si les durées d’impulsions de la sonde sont appropriées (>Γ_LH), le TR-STS signal acquis sans l’impulsion de la pompe peut être multipliée par une constante proportionnelle à rapport cyclique de l’expérience pour coïncider exactement avec une maille conventionnelle mesure. Cela n’est possible car les.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Microscope à effet tunnel à balayage basse température	Scientaomicron		Fabriqué sur mesure avec un câblage à bande passante de 500 MHz
Générateur à fonction arbitaraire	Tektronix	AFG3252C
Mini-circuits	de séparateur / combinateur de puissance RF	ZFRSC-42-S +
Mini-circuits	de commutation RF	X80-DR230-S +
Pyromètres infrarouges sans contact	Micron infrarouge	MI 140