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ZuhauseNachrichtenForscher haben eine Möglichkeit entwickelt, Fehler in dünnen elektronischen Schichten zu erkennen
Forscher haben eine Möglichkeit entwickelt, Fehler in dünnen elektronischen Schichten zu erkennen
Forscher in den Vereinigten Staaten haben eine Methode entwickelt, um versteckte Defekte in ultradünnen elektronischen Materialien zu erkennen, die bei niedrigeren Spannungen zum Ausfall von Geräten führen können.Ein Team der Rice University zeigte, dass winzige Defekte in hexagonalem Bornitrid, einem üblichen zweidimensionalen Isolator, elektrische Ladungen einfangen und bestimmte Bereiche des Materials schwächen können.An diesen Schwachstellen kann früher als erwartet Strom austreten, was zu einem Geräteausfall führen kann.Zwei Geräte, die nach dem gleichen Verfahren hergestellt wurden, verhalten sich möglicherweise unterschiedlich, wenn eines diese versteckten Fehlerlinien enthält.
Die Studie untersuchte geschichtete elektronische Strukturen, sogenannte Heterostrukturen.Diese werden durch Stapeln verschiedener zweidimensionaler Materialien hergestellt.In diesen Stapeln wird häufig hexagonales Bornitrid verwendet, da es eine flache und stabile Isolierschicht zwischen den aktiven Materialien bildet.
Die Forscher fanden lange, schmale Fehlausrichtungen in den Atomschichten von hexagonalem Bornitrid.Diese als Stapelfehler bezeichneten Mängel ähneln leichten Verschiebungen zwischen den Seiten eines Buches.Obwohl sie sich leicht bilden können, sind sie mit Standard-Inspektionswerkzeugen schwer zu erkennen.
Um zu verstehen, wie die Fehler entstehen, schälte das Team mit Klebeband dünne Flocken von einem massiven Kristall ab und übertrug sie auf Silizium- und Siliziumdioxid-Wafer.Sie vermuteten, dass das Biegen während dieses Transfervorgangs zu Stapelfehlern führen könnte.
Die gleichen Flocken wurden vor und nach der Übertragung untersucht.Optische und Rasterkraftmikroskope zeigten glatte Oberflächen.Bei der Analyse der Proben mittels Kathodolumineszenzspektroskopie, die das Material mit einem Elektronenstrahl abtastet und das emittierte Licht aufzeichnet, werden jedoch helle und schmale Verwerfungslinien sichtbar.
Die Ergebnisse zeigten, dass dickere Flocken mit größerer Wahrscheinlichkeit diese Fehler entwickelten.In Regionen mit Stapelfehlern ließ die Isolierleistung des Materials nach, und bei niedrigeren Spannungen begannen elektrische Leckströme.
Durch die Kombination von Elektronenmikroskopie, Kathodolumineszenzkartierung und kraftbasierten Messungen entwickelte das Team eine praktische Methode, um diese versteckten Defekte zu identifizieren, bevor Geräte in Betrieb genommen werden.Der Ansatz lässt sich auch auf andere Schichtmaterialien anwenden, die in ultradünnen Elektronikgeräten verwendet werden.