Новый наномасштабный ультра

Заполните форму ниже, и мы вышлем вам по электронной почте PDF-версию книги «Новая наноразмерная сверхбыстрая микроскопия, незаменимая для оптимизации производительности полупроводников».

Заполните форму ниже, чтобы разблокировать доступ ко ВСЕМ аудиостатьям.

Полупроводники являются основополагающими компонентами современной энергетики, связи и множества других технологий. Исследования по адаптации базовой наноструктуры полупроводников для оптимизации производительности устройств продолжаются уже несколько десятилетий. Теперь в исследовании, недавно опубликованном в журнале Scientific Reports, исследователи из Университета Цукубы и сотрудничающего партнера UNISOKU Co., LTD. способствовали разработке технологии — простой в использовании сканирующей туннельной микроскопии с временным разрешением (СТМ) — для измерения движение электронов в наноструктурах с высоким временным и пространственным разрешением, что будет иметь неоценимое значение для оптимизации производительности наноструктур.

Течение тока через полупроводники и, следовательно, их характеристики зависят от динамики носителей заряда. Эта динамика может быть чрезвычайно быстрой. Например, их динамика может быть более чем в 10 миллиардов раз быстрее, чем миллисекундный диапазон моргания глаза. Оптическая накачка-зонд (OPP) STM — это современный и важный метод измерения и визуализации такой динамики в полупроводниках. Однако существующие средства измерения и системы визуализации слишком сложны для неспециалистов. Для сбора и интерпретации данных необходимы специальные методы. Таким образом, простота эксплуатации и простота использования — это то, на что исследователи стремились обратить внимание в этом исследовании.

Подпишитесь на ежедневный информационный бюллетень Technology Networks, чтобы каждый день доставлять последние научные новости прямо на ваш почтовый ящик.

«OPP STM — это важный метод измерения фотоиндуцированной динамики носителей заряда в наноструктурах, но он требует технических достижений для удовлетворения потребностей в сверхбыстрых наблюдениях», — объясняет профессор Хидеми Сигэкава, старший автор. «Наши обновления OPP STM позволили изучить динамику сверхбыстрых носителей в обычном полупроводниковом материале».

Исследователи сообщают об особенно примечательных методах, которые помогли оптимизировать производительность разработанной системы. Они представили механизм электрического управления лазерными колебаниями, а также временем задержки между светом накачки и зонда, а также построили стабильную оптическую систему. Они использовали эту удобную систему для измерения сверхбыстрой динамики носителей заряда на поверхностях арсенида галлия. Им также удалось применить свою технику для корреляции дефектов, таких как края ступенек и террас, с динамикой носителей заряда. Эта корреляция была частично обеспечена высокой стабильностью изображения, а это означает, что оно проводилось при стабильном положении светового пятна в течение 16 часов.

«Наша работа будет неоценима в таких областях, как технологии сверхбыстрой оптической связи и фотокатализ», — говорят исследователи. «Связь базовой наноструктуры материалов с соответствующими фотоэлектрическими свойствами с помощью этого удобного для пользователя метода обеспечит фундаментальные знания, необходимые для улучшения функциональности полупроводниковых устройств».

Эта работа позволила расширить возможности OPP STM для изучения взаимосвязей наноструктуры и функции полупроводниковых материалов, таких как арсенид галлия, и низкоразмерных материалов. Простой экспериментальный план исследователей поможет исследователям в различных областях улучшить фотоэлектрические характеристики, например, интегральных схем и светодиодов для сверхбыстрых технологий оптической связи. Производительность OPP STM с временным разрешением можно дополнительно улучшить за счет оптимизации длины волны и временной ширины импульсного лазера; ожидается существенное развитие событий.

Ссылка: Ивая К., Ёкота М., Ханада Х. и др. Оптическая сканирующая туннельная микроскопия с внешним запуском и временным разрешением в десятки пикосекунд. Sci Rep. 2023;13(1):818. doi: 10.1038/s41598-023-27383-z