Wat als we een krachtig wetenschappelijk hulpmiddel nog beter zouden kunnen maken? Atom probe tomography (APT) is een krachtige manier om grensvlakken te meten op een schaal die vergelijkbaar is met de afstand tussen atomen in vaste stoffen. Het heeft ook een chemische gevoeligheid van minder dan 10 delen per miljoen. Echter, het werkt niet zo goed als het zou kunnen. Wetenschappers pasten een "elektronenbril" toe om aberraties in APT-gegevens te corrigeren. Nutsvoorzieningen, onderzoekers hebben een uiterst nauwkeurige, nauwkeurige methode voor het meten van de afstanden tussen interfaces in vitale halfgeleiderstructuren. Deze structuren omvatten een silicium (Si) laag ingeklemd door een siliciumgermaniumlegering (SiGe).

Als het een computer bevat of radiogolven gebruikt, het is afhankelijk van een halfgeleider. Om betere halfgeleiders te maken, wetenschappers hebben betere manieren nodig om de betrokken interfaces te analyseren. Deze nieuwe APT-aanpak biedt een nauwkeurige, gedetailleerde weergave van de interface tussen Si en SiGe. Het biedt gegevens om de interface-integriteit te optimaliseren. Verbeterde kennis van de interfaces is de sleutel tot geavanceerde technologieën die gebruik maken van halfgeleiders.

Naarmate elektronische apparaten krimpen, nauwkeurigere halfgeleidersynthese en karakterisering zijn nodig om deze apparaten te verbeteren. APT kan atoomposities in 3D identificeren met een resolutie van minder dan nanometer van gedetecteerde verdampte ionen, en kan doteringsverdelingen en chemische segregatie op laag niveau op grensvlakken detecteren; echter, tot nu, aberraties hebben de nauwkeurigheid aangetast. Factoren die de ernst van aberraties beïnvloeden, zijn onder meer de volgorde waaruit de interfacematerialen worden verdampt (bijvoorbeeld SiGe tot Si versus Si tot SiGe) en de breedte van het naaldvormige monster waaruit materiaal wordt verdampt (bijvoorbeeld hoe groter de hoeveelheid geanalyseerd materiaal, hoe groter de aberraties). Er zijn verschillende voordelen aan het begrijpen van de chemische samenstelling op sub-nanometerniveau van een materiaal met APT. Bijvoorbeeld, APT is 100 tegen 1, 000 keer chemisch gevoeliger dan de traditionele interface-meettechniek, scanning transmissie elektronenmicroscopie (STEM). Bovendien, omdat APT een vluchttijd is, secundaire ionenmassaspectrometriemethode, het is superieur voor het detecteren van lichtgewicht doteerstoffen en doteerstoffen met vergelijkbare atoomnummers als de bulk, zoals fosfor in Si. In dit experiment, onderzoekers van Oak Ridge National Laboratory en HRL Laboratories, LLC beoordeelde het vermogen van APT om SiGe/Si/SiGe-grensvlakprofielen nauwkeurig te meten door APT-resultaten te vergelijken met die van geoptimaliseerde STEM-metingen met atomaire resolutie van hetzelfde SiGe/Si/SiGe-monster. Zonder een post-APT-reconstructieverwerkingsmethode toe te passen, de gemeten Si/SiGe-grensvlakbreedten tussen APT- en STEM-datasets komen slecht overeen. Aberraties creëren dichtheidsvariaties in de APT-dataset die niet voorkomen in het materiaal. Een algoritme toegepast om dichtheidsvariaties normaal op de interface te corrigeren (dat wil zeggen, in de z-richting) van de APT-gegevens, wat resulteerde in nauwkeurige metingen van het grensvlakprofiel. Wetenschappers kunnen deze nauwkeurige methode gebruiken voor het karakteriseren van SiGe/Si/SiGe-interfaceprofielen om consistent dezelfde interfacebreedte te meten met een precisie van bijna 1 Angstrom (dat wil zeggen, een fractie van de afstand tussen twee atomen). Deze kennis kan worden gebruikt om veel halfgeleiderapparaten met Si/SiGe of vergelijkbare interfaces te verbeteren.