作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 信用:Gramse等人
当制造集成电路和不同类型的硅基器件时，研究人员需要以特定的方式高精度地定位掺杂剂纳米结构
然而，在纳米尺度上排列这些结构可能具有挑战性，因为它们的小尺寸使得它们难以观察和仔细检查
不正确地篡改它们会产生有害的影响，这可能会危及设备的整体功能和安全性
考虑到这一点，约翰尼斯·开普勒大学(JKU)、Keysight技术实验室、伦敦大学学院(UCL)和IBM Research的研究人员最近开始开发一种纳米级成像技术，可用于高精度观察硅基器件中的掺杂剂纳米结构
他们开发的方法发表在《自然电子》杂志上的一篇论文中，是几年研究的结果，紧随2016年启动的居里夫人-欧盟联合项目
“在JKU和Keysight技术实验室，我正在开发新的纳米级表征技术，可以观察材料表面下小特征的纳米级电学特性，”进行这项研究的研究人员之一乔治·格拉姆塞告诉Phys
（同organic）有机
“对我们来说，最大的问题是:我们能走到多小的地方，或者能深入到表面多深的地方，仍然能看到掺杂物或其他导电特征？伦敦纳米技术中心(LCN)和稍晚加入团队的国际商用机器公司的同事提出的问题正好相反:我们的掺杂剂结构在哪里？它们是否在它们应该在的地方，它们是否被激活和传导？” JKU和Keysight技术实验室的研究人员开发了一种方法，可以在硅中创建原子级薄的n型(磷)和p型(硼)掺杂层的纳米图案，以及由此产生的p-n结
这是与UCL和国际商用机器公司的纳米技术专家密切合作完成的
到目前为止，研究人员还没有发现一种技术能够测量硅器件中掺杂剂纳米结构的三维位置和电特性，同时还能收集关于载流子的电荷动力学和它们周围捕获的电荷的信息
为了实现这一点，格拉姆塞和他的同事使用了一种叫做宽带静电力显微镜的技术
这种方法能够以比使用标准成像技术收集的图像更高的分辨率收集图像，并且它是非破坏性的，这意味着它在收集测量值时不会损坏设备
“我们的技术横向分辨率为10纳米，即使一个特征埋在表面以下15纳米，并检测频率在1千赫至10千兆赫之间的地下电荷的电容特征，”格拉姆塞说
“它的一个缺点是，为了获得如此高的分辨率，它需要一个干净且相对平坦的表面，其他纳米技术也有同样的缺点
" 格拉姆塞和他的同事率先开发了一种技术，可以成功提取硅器件中纳米结构深度和掺杂剂分布的定量信息
他们使用的方法也使他们能够收集关于这些结构周围载流子和俘获电荷的动力学信息
这一信息最终有助于确定硅器件中是否存在任何陷阱，这些陷阱可能会阻碍其中掺杂剂的移动
“我看到我们的技术有许多可能的应用领域，”葛兰西说
“我们现在将继续研究功能性掺杂装置成像
在纳米尺度上观察电过程的动力学在电化学和能源材料中也很受关注，因此这将是我们未来工作的另一个重点
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