2D-материал научились анализировать на присутствие структурных дефектов

2D-материал научились анализировать на присутствие структурных дефектов

Миниатюризация электронных устройств и снижение энергопотребления заставляют промышленное производство полупроводников переходить на «новые рельсы». В частности, имеется в виду переход на использование 2D-материалов. Однако производственным структурам требуется для этого быстрый и точный метод обнаружения дефектов, когда 2D-материал подбирается под изготовление устройства. И вот, группа инженеров-исследователей разработала методику, при помощи которой выполняется анализ дефектов 2D-материалов.

Что представляют собой двухмерные (2D) материалы?

Двумерные материалы, в первую очередь, характеризуются атомно-тонкой структурой. Одним из получивших известность на современном уровне 2D-материалов выступает графен (толщина слоя в один атом). Однако для применения необходима структура, практически полностью исключающая наличие дефектов.

Принимая это во внимание, группа исследователей-инженеров:

  • Северо-Восточного университета,
  • университета Райса,
  • Федерального университета штата Минас-Жерайс (Бразилия),

решили отличиться. Учёные применили лазерный свет в сочетании с генерацией второй гармоники. Такой эффект даёт частоту света, которым освещается исследуемый материал, с последующим отражением удвоенной оригинальной частоты.

Полученное изображение помещается в тёмном поле, — метод, при котором посторонний свет отфильтровывается. В результате имеющиеся дефекты просвечивают. По словам разработчиков технологии, визуализация в тёмном поле использовалась ими впервые. Эта методика обеспечивает трёхкратную яркость стандартного метода визуализации в светлых полях, открывая дефекты, прежде попросту невидимые.

Локализация и идентификация дефектов с обычно используемой генерацией второй гармоники светлого поля ограничена по причине интерференционных эффектов между различными зёрнами 2D-материалов. Сделанная работа показала, что при использовании тёмного поля удаляются интерференционные эффекты, но выявляются границы зёрен и кромки полупроводниковых 2D-материалов.

Преимущественные стороны новой методики анализа

Инновационная технология демонстрирует хорошее пространственное разрешение и позволяет получать изображения увеличенной площади для контроля качества материала, производимого в промышленных масштабах. Обычно для обнаружения мелких деталей в структуре 2D-материала необходимы мощные, дорогие, медленно действующие экспериментальные зонды микроскопии пучками электронов.

Новая методика — это быстрый, доступный оптический способ анализа, извлекающий только сигнал, исходящий от конкретного дефекта. При этом действие проходит не только просто, но при этом ещё с быстрым, надёжным вычислением того момента, как 2D-материалы сшиваются вместе из зерен, ориентированных по-разному.


При помощи информации: PSU