Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio Tokyo Tech y su equipo de investigación con investigadores de JASRI, la Universidad de Osaka, el Instituto de Tecnología de Nagoya y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara acaban de desarrollar un enfoque novedoso para determinar y visualizar el aspecto tridimensionalEstructura 3D de átomos dopantes individuales utilizando SPring-8. La técnica ayudará a mejorar la comprensión actual de las estructuras atómicas de los dopantes en semiconductores correlacionados con su actividad eléctrica y, por lo tanto, ayudará a apoyar el desarrollo de nuevos procesos de fabricación para dispositivos de alto rendimiento.
Utilizando una combinación de holografía espectro-fotoelectrónica, mediciones de propiedades eléctricas y simulaciones dinámicas de primeros principios, se revelaron con éxito las estructuras atómicas 3D de impurezas dopantes en un cristal semiconductor. La necesidad de una mejor comprensión de las estructuras atómicas de los dopantes enlos semiconductores se habían sentido durante mucho tiempo, principalmente porque las limitaciones actuales en las concentraciones de dopante activo resultan de la desactivación de los átomos de dopante en exceso por la formación de varios tipos de grupos y otras estructuras defectuosas.
La búsqueda de técnicas para activar eléctricamente las impurezas dopantes en semiconductores con alta eficiencia y / o en altas concentraciones siempre ha sido un aspecto esencial de la tecnología de dispositivos semiconductores. Sin embargo, a pesar de varios desarrollos exitosos, la concentración máxima alcanzable de dopantes activos sigue siendo limitadaDado el impacto de las estructuras atómicas dopantes en este proceso, estas estructuras habían sido investigadas previamente utilizando enfoques tanto teóricos como experimentales. Sin embargo, la observación directa de las estructuras 3D de los arreglos atómicos dopantes había sido difícil de lograr hasta ahora.
En este estudio, Kazuo Tsutsui en Tokyo Tech y colegas que involucran a investigadores de JASRI, la Universidad de Osaka, el Instituto de Tecnología de Nagoya y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara desarrollaron una holografía de espectro-fotoelectrones usando SPring-8, y aprovecharon las capacidades de la holografía de fotoelectronespara determinar las concentraciones de dopantes en diferentes sitios, en función de las intensidades máximas del espectro de fotoelectrones, y los sitios atómicos clasificados eléctricamente activos / inactivos. Estas estructuras se relacionan directamente con la densidad de los portadores. En este enfoque, la excitación de rayos X suave dellos electrones a nivel del núcleo conducen a la emisión de fotoelectrones de varios átomos, cuyas ondas son dispersadas por los átomos circundantes. El patrón de interferencia resultante crea el holograma de fotoelectrones, que luego puede capturarse con un analizador de electrones. Los espectros de fotoelectrones adquiridos de esta manera contieneninformación de más de un sitio atómico, por lo tanto, se realiza el ajuste máximomed para obtener el holograma de fotoelectrones de sitios atómicos individuales.La combinación de esta técnica con simulaciones de primeros principios permite la estimación exitosa de la estructura 3D de los átomos dopantes y la evaluación de sus diferentes estados de enlace químico.El método se utilizó para estimar las estructuras 3D de los átomos de arsénico dopados en una superficie de silicio.Los resultados obtenidos demostraron completamente el poder del método propuesto y permitieron la confirmación de varios resultados anteriores.
Este trabajo demuestra el potencial de la holografía espectro-fotoelectrónica para el análisis de impurezas en semiconductores. Esta técnica permite análisis que son difíciles de realizar con enfoques convencionales y, por lo tanto, deberían ser útiles en el desarrollo de técnicas mejoradas de dopaje y, en última instancia, para apoyarla fabricación de dispositivos de alto rendimiento.
SPring-8
El nombre "SPring-8" proviene de "Super Photon ring-8 GeV". Es propiedad de RIKEN y se encuentra en Harima Science Garden City, Prefectura de Hyogo, Japón. SPring-8 genera la radiación sincrotrón de mayor rendimiento del mundo yse abrió en 1997 a usuarios de universidades, institutos de investigación y empresas. La radiación sincrotrón es una onda electromagnética que se produce cuando los haces de electrones, acelerados a casi la velocidad de la luz, se doblan en un campo magnético alto. Radiación sincrotrón de alta intensidad enSPring-8 dispone de una amplia gama de energía, desde infrarrojos hasta regiones de rayos X blandas y duras.
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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