מבוא ל- Soft X-ray Spectroscopy במחקר Semiconductor

דחיפה חסרת הרחמים למכשירים אלקטרוניים מהירים ויעילים יותר הובילה צורך לאין שיעור להבין את החומרים במרכזם. הנדסה למחצה המוליכים למחצה - את מעשי האלקטרוניקה המודרנית - תוך כדי שילוב מורכב של מבנה אלקטרוני, doping, פגמים וממשקים המכתיבים ביצועים של המכשיר באופן ישיר, במהלך שני העשורים האחרונים, ספקטרום רנטגן רך הופיע כמשפחה חיונית עבור תכונות לחיקוי אלקטרוניות ואפקטיביות עם 2 קדמיות ספציפיות, עם שיטות בקרה.

זינוקים טכנולוגיים אחרונים, כולל מקורות סינכרונכרונים בהירים יותר, גלאי משופרים, ויכולות מפוכחות זמן, הפכו ספקטרום רנטגן רך מן הכלי של מומחה לתוך פלטפורמה בעלת אופי רחב באופן רחב יותר.התרחבות זו אפשרה תובנות עמוקות יותר בחומרים מבוססים כמו סיליקון וגביע ארסנסיום אנבד, כמו גם מערכות מתפתחות כגון מעבר dichalgencoides, תחמוצמי מסובכת, ו- משככי למחצה, חנקן חלקיקים מאחורי עקרונות הנדסה מוליכים למחצה.

יסודות של Soft X-ray Spectroscopy

X-ray Absorption Spectroscopy (XAS)

ב- X-ray ספיגת ספקטרום של ספקטרום X-rays, מדגם מואר עם מונוכרומטי X-rays אשר האנרגיה שלו סורק על פני קצה ספיגה של עניין - לדוגמה, K-edge of חמצן (535 eV) או L-edge של תחנת מעבר כמו ברזל (707 e-V) כמו האנרגיה התצלום תואם את האנרגיה המחייבת של הליבה, עלייה חדה בקליטה מתרחשת, מה שמכונה מבנה ה-FDLCCli-FDLCDLCDLCDLCDLCDLCDS מעל ל-FDLCDLCDS (R) ו-FDEFDEFDEFDEFDEFDNSCDC (V).

קליטה רנטגן היא חזקה במיוחד עבור אלמנטים אור (C, N, O, F) ו 3d מעבר מתכות, אשר הם בכל מקום ב oxides שער מוליכים למחצה, דיאלקטריות גבוהות, ושכבות מגע. כי עומק ההסתברות הוא בדרך כלל 5-10 nm, XAS הוא משטח-משטח-משקל-משקל-משקל, מה שהופך אותו אידיאלי עבור לימוד סרטים דקים ו-Heteros המשמשים התקנים מודרניים.

X-ray Emission Spectroscopy (XES)

בעוד XAS חוקר מדינות ריקות, אנרגיית פליטת רנטגן מנטרת את דעיעת הרדיודק של חור ליבה מלא אלקטרונים מהמסלול גבוה יותר.האנרגיה הפוטונית הנפלטת משקפת את צפיפותן הכבושה של מדינות, והתפוצה האינטנסיבית נושאת מידע על מצבים ספין, הפיכה קדמית קדמית של שדה מבוזרת, ושיקום מסלול קבוע של XAS (בפרקות חלקית), מספקת תצוגה של XENFreic Asnativeicial, לדוגמה, כגון מגנטית XLT-Flasticialing, לדוגמה, כלומר: MLTn-Flasticializing C.

Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS)

(הבן דוד מתוחכם יותר של XES, פיזור רנטגן בלתי-ריסטי (RIXS) מכוון את האנרגיה של האירוע לחוד החנית מסוימת ומצעד את אובדן האנרגיה של פוטונים מפוזרים באופן בלתי-סופי.המפה הדו-ממדית המתקבלת מלוכדת תופעות אלקטרוניות כגון מעברים ד-ד-ד-ד-ד-ד-ד', העברת מטען מטען, ו- 10,000 RIXS הפכה אבן הפינה של מערכות מתואמים לאלקטרו-אופטיקה, ואלקטרוניקה, כמו ZFD2FDPTS (הת-FD2, ו-FDPTS) אשר רזולוציה גבוהה, ו-FD2, לדוגמה, ו-FDVS, ו-FDPTS, לדוגמה, ו-FD2, פיזור של רזולוציה גבוהה, רזולוציה גבוהה של מכשירי רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה, ו-FD2, ו-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FLTS, לפני כן, רזולוציה גבוהה, כדי לאפשר

התקדמות טכנולוגית חשובה

מקורות לייזר של Synchrotron ו-Free-Electron

(ה) טבעות אחסון מוגבלות במחסנים (Sweden), והמקור המתקדם של Photon (ארה"ב) – אספקת שפע חסר תקדים (1003:021FLT:1–10uaFLT:222FLT 3 תצלומים/m2/m2/0.1% BW) ו-Corence to beli-pvating X-in-pvating to the C-D-D-N-D-D-DERI-DERI-DERILDL-DERIGNIGNEOLERE.

(ה-Senac Coherent Light Source (LCLS) ו- XFEL האירופי מספקים דופקים זמניים עם שיא של עד 10uaFLT:03303GIRLT:1 למרות שתאים בעיקר לביולוגיה מבנית ודינמיקה אולטרה-ארוחתמה, הם מועסקים יותר ויותר במדעי המוליכים למחצה.

רזולוציה גבוהה Detectors ו Spectrometers

Detector הפיתוח המשיך בקצב עם שיפורים מקור.חיישנים מתקדמים (TES) ו צומת מנהרות על מוליכים סופר מציעים פתרון אנרגיה מתחת 1 eV עבור צילומי רנטגן רכים, המאפשרת ספקטרום פליטה ישיר ללא ספקטרום ספקטרום מקיפים.בינתיים, גלאי רגישות מיקום ו 2D pixel רזולוציה (למשל, Eiger, Pilatus) לאפשר שידור מלא X-xfields (T) עם ניגודי מעבר ל-ficialsives) עם ניגודים מתקדמים של מעבר ל-mecting c-mecting ctraicialsivesive c-mecting PTS (D PTS) עם PTS) עם ניגודים מתקדמים ניגודים מתקדמים ניגודים microtradialsicialsekating 30.

ב-Situ and Operando Capabilities

(ה) היכולת לבצע ספקטרום של חומרים תחת עיבוד מציאותי או תנאי הפעלה מייצגת שינוי פרדיגמה.תאים ייעודיים המצויים בטיפול בגז, בשלבים חימום, והטיה חשמלית מאפשרת מדידה במהלך הדבקה כימית, אנמנלינג תרמי, או רכיבת אופניים אלקטרוכימיים. לדוגמה, FLT:0ambient-pressure-FLT 1 (הקשור קרוב ל-XAS) יכול לפקח על שכבת ה-D2Fope:

טכניקות של משאבה וזמן-Resolved

(לאוריט רך X-ray spectroscopy התבגר באופן דרמטי.המשאבים אופטיים מעוררים מוליכים למחצה, ובדיקת רנטגן רכת מאוחרת עוקב אחר ספיגה או פליטות טרנסיבית כמו XAS transient XAS יכול למדוד את החיים של מדינות נרגשות ליבת-חור, הדינמיקה של מלכודות באתרי פגם, ואת היווצרות של זוגות אלקטרון עם רזולוציה של -100.

יישומים בהנדסה Semiconductors

סיליקון וגרמניה

למרות היותה המוליכים למחצה הוותיקים ביותר, סיליקון נשאר עמוד השדרה של תעשיית המיקרואלקטרוניקה.Sox-ray spectroscopy תורמת להבנת Si / SiOveFLT:02cled פרופיל 1 1 במבנה בין-גזעי, עכשיו חשוב מאוד עבור מחסנים בגודל של 10nm. Si-npS מבחינה SiLT2phir:2phir3F3F3, 0002F3, 000) ו-i-R.

3V Semiconductors: GaAs, InP וג'ון

(הופנה מהדף Galium Arsenide and Related III-V תרכובות הן החומרים של בחירה עבור אלקטרוניקה מהירה, LEDs, ו photovoltaics. as K-edge ו- Ga K-edge Measures (Hard X-ray) היו נרחבים, אך שיטות רנטגן רכות לגילוי צפיפות גבוהה יותר כמו L-edgeateest ו- Ga-L-L-Ral-Fal-R.

Metal Dichalcogenides (TMDs)

(ב) ,2 מוליכים למחצה כמו MoSentiFLT:0 (2sherFLT) ,WSIRLT (WSIRFLT) , ;2FLT:2IRFLT) שיפור ביצועים של XLT2FLT (החומרים האלקטרומגנטיים) ו-Crexitecting X-Rateial Revision (SLT) , , , , , , , , , , , , , ⁇ ⁇ ⁇ קרינת רנטגן) ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Oxides מורכב: ZnO, SrTiOFLT:0,3FLT:1, ו- High-law Dielectrics

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יהלום ורחב-Bandgap Semiconductors

(ב) ,(ה) ,(ה) ,(ג'י) ו-(ג'י) ,[32] ,[32] ,[32]]]]] ,[32]]] ,[2] ,[32] ,[32] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אתגרים ומגבלות

למרות כוחו, ספקטרום רנטגן רך אינו ללא מגבלות. עומק חדירה קצר (בדרך כלל < 500 nm) וצורך בוואקום גבוה להפוך אותו חסר רגישות על פני השטח ולא עולה בקנה אחד עם הרבה גיאמטריה דמוי מכשיר כמו גיאוגרפיה.

פרספקטיבה עתידית

במבט קדימה, כמה מגמות מבטיח להרחיב את ההשפעה של ספקטרום רנטגן רך על מחקר מוליכים למחצה. הדור הבא של גלאי צילום מפוכחים מחדש יאפשר הדמיה היפר-ספקטרום עם XAS ו Xspecspecs בכל פיקסל, מה שהופך מפות כימיות של מבנים שלמים באוניברסיטה.

למידת מכונה משמשת יותר ויותר לניתוח נתונים אוטומטי - רשתות עצביות יכולות כעת לחלץ מפות המדינה של חמצון ממאגרי נתונים גדולים של XAS עם קלט משתמש מינימלי, בנוסף, שילוב של ספקטרום רנטגן רך עם FLT:0scanning אלקטרונים מיקרוסקופית (STEM) FLT:1 בתחום הגדל של FLT2X-ray spectrospectro-spectrospeccopyscopys:0scopyscopyscopyscopyscopyscopys (STFLT) מאפשר ⁇ d) ⁇ d) או ⁇ d התקנים אלקטרוניים.

לבסוף, דחיפה לאופרהנדו ו-FLT:0 ,מדכאות-מדכאות-מדפר" 1 יכולות להמשיך.הפסקות החדשות מאפשרות מדידה של עד 100 מ"ר, המאפשרות מחקרים של קטליזה וקורוזון רלוונטי לתהליכים מוליכים למחצה.כפי שטכנולוגיות אלה בוגרות, ספקטרום רנטגן רך יתפתח משיטת נישה לתוך כלי סטנדרטי בתהליך ה-הטכנולוגיות של טכנולוגיות מתקדמות יותר, וטכנולוגיות טכנולוגיות חכמות יותר, וטכנולוגיות יעילות יותר, וטכנולוגיות טכנולוגיות יותר, מתקדמות יותר של פיתוח אנרגיה, יעילות יותר, יעילות יותר, רכה יותר, קרינת רנטגן.

מסקנה

Soft X-ray spectroscopy מספק חלון שאין דומה למבנה האלקטרוני של מוליכים למחצה הנדסיים, מטביעות האצבע של מצב חמצון לדינמיקה המהירה של ספקים פוטו-מסווגים. ההתקדמות האחרונה ב-Relliance, רזולוציית גלאי, רזולוציית זמן, ויכולות ריצוף הרחיבו באופן דרמטי את טווח הבעיות שניתן לתקוף, כולל ההשפעות העדין של doexing, פגמים אלקטרוניים ו-cotualtemtros להמשיך את הממשקים החדשים.

(ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]], [ה]], [ה]]ה']'[ה']'[ה]'[ה]'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']']'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה