新技术改善了半导体中掺杂剂原子原子结构的成像

时间：2022-01-22 18:25:04 来源：

软X射线激发核心电平电子，导致来自各种原子的光电子的发射，其波被周围原子散射。散射和直接光电子波之间的干涉图案产生光电子全息图，然后可以用电子分析仪捕获。

东京科技科学家（东京技术）及其涉及贾斯拉大学，名古屋理工学院和奈良科技学院研究人员的研究团队刚刚开发了一种新的方法来确定和可视化三维（3D ）使用弹簧8的磷掺杂原子的结构。该技术将有助于改善与其电活动相关的半导体中掺杂剂原子结构的目前的理解，从而有助于支持高性能设备的新制造工艺的开发。

使用光谱光电子全息，电性能测量和第一原理动力学模拟的组合，成功显示了半导体晶体中的掺杂剂杂质的3D原子结构。需要更好地理解半导体中掺杂剂的原子结构，主要是因为对活性掺杂剂浓度的电流限制通过形成各种类型的簇和其他缺陷结构而导致过量掺杂剂原子的失活。

寻找电激活具有高效率和/或高浓度的半导体中的掺杂剂杂质的技术始终是半导体器件技术的基本方面。然而，尽管各种成功的发展，可实现的最大浓度的活性掺杂剂仍然有限。鉴于掺杂剂原子结构在该过程中，先前使用理论和实验方法研究了这些结构。然而，迄今为止迄今为止，迄今为止迄今为止迄今为止的3D结构的直接观察。

在本研究中，Kazuo Tsutsui在东京Tech和同事们涉及Jasri，Osaka大学，名古屋理工学院和奈良科技学院的研究人员，使用Spring-8开发了光谱 - 光电全息术，并利用了光电子全息术的能力确定基于光电子光谱的峰强度，以及分类的电活性/惰性原子位点的不同位点的浓度。这些结构与载体的密度直接相关。在这种方法中，核心电平电子的软X射线激发导致来自各种原子的光电子的发射，然后由周围原子散射波浪。所得到的干扰图案产生光电子全息图，然后可以用电子分析仪捕获。以这种方式获取的光电子谱包含来自多个原子位点的信息。因此，进行峰值拟合以获得待磷原子位点的光电子全息图。这种技术与第一原理模拟的这种技术的组合允许成功估计掺杂剂原子的3D结构，以及评估其不同的化学键合状态。该方法用于估计掺杂到硅表面上的砷原子的3D结构。所获得的结果充分展示了所提出的方法的力量，并允许确认几种先前的结果。

这项工作展示了光谱 - 光电子全息术的潜力，用于分析半导体中的杂质。该技术允许分析难以进行传统方法，因此应该可用于开发改进的掺杂技术，并且最终支持高性能设备的制造。

出版物：Kazuo Tsutsui，等，“使用光谱光电子全息术，”纳米Lett，2017,17（12），PP 7533-7538;“ DOI：10.1021 / ACS.NANOLETT.7B03467

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