Tutkijat kehittivät tavan havaita vikoja ohuissa elektronisissa kerroksissa

Ultraohuet elektroniset kerrokset voivat epäonnistua atomivikojen vuoksi.Uusi menetelmä paljastaa nämä heikot kohdat ennen kuin laitteet hajoavat.

Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat kehittäneet tavan havaita piileviä vikoja ultraohuissa elektronisissa materiaaleissa, jotka voivat aiheuttaa laitteiden epäonnistumisen alhaisemmilla jännitteillä.Rice Universityn tutkimusryhmä osoitti, että pienet viat kuusikulmaisessa boorinitridissä, joka on yleinen kaksiulotteinen eriste, voivat vangita sähkövarauksia ja heikentää materiaalin tiettyjä alueita.Nämä heikot kohdat mahdollistavat virran vuotamisen odotettua aikaisemmin, mikä voi johtaa laitteen vikaantumiseen.Kaksi samalla prosessilla valmistettua laitetta voivat käyttäytyä eri tavalla, jos toinen sisältää nämä piilotetut vikaviivat.

Tutkimuksessa tarkasteltiin kerrostettuja elektronisia rakenteita, jotka tunnetaan nimellä heterorakenteita.Nämä rakennetaan pinoamalla erilaisia ​​kaksiulotteisia materiaaleja.Näissä pinoissa käytetään usein kuusikulmainen boorinitridi, koska se muodostaa tasaisen ja vakaan eristävän kerroksen aktiivisten materiaalien väliin.

Tutkijat löysivät pitkiä, kapeita kohdistusvirheitä kuusikulmaisen boorinitridin atomikerroksissa.Nämä viat, joita kutsutaan pinoamisvirheiksi, muistuttavat pieniä siirtymiä kirjan sivujen välillä.Vaikka ne voivat muodostua helposti, niitä on vaikea havaita tavallisilla tarkastustyökaluilla.

Ymmärtääkseen, miten viat muodostuvat, ryhmä kuori ohuita hiutaleita massakiteestä teipillä ja siirsi ne pii- ja piidioksidikiekkojen päälle.He epäilivät, että taivutus tämän siirtoprosessin aikana voisi aiheuttaa pinoamisvirheitä.


Samat hiutaleet tutkittiin ennen siirtoa ja sen jälkeen.Optiset ja atomivoimamikroskoopit osoittivat sileät pinnat.Kuitenkin, kun näytteet analysoitiin katodoluminesenssispektroskopialla, joka skannaa materiaalia elektronisuihkulla ja tallentaa emittoituneen valon, kirkkaat ja kapeat vikaviivat tulevat näkyviin.

Tulokset osoittivat, että paksummat hiutaleet todennäköisemmin kehittävät näitä vikoja.Pinoamisvikojen alueilla materiaalin eristyskyky heikkeni ja sähkövuoto alkoi alhaisemmilla jännitteillä.

Yhdistämällä elektronimikroskopia, katodiluminesenssikartoitus ja voimapohjaiset mittaukset, tiimi loi käytännöllisen menetelmän tunnistaa nämä piilotetut viat ennen laitteiden käyttöönottoa.Lähestymistapaa voidaan soveltaa myös muihin kerrosmateriaaleihin, joita käytetään erittäin ohuessa elektroniikassa.