Кондуктивная атомно-силовая микроскопия

В микроскопии ( кондуктивная атомно-силовая микроскопия C -AFM ) или атомно-силовая микроскопия с измерением тока ( CS-AFM ) — это режим атомно-силовой микроскопии (AFM), который одновременно измеряет топографию материала и поток электрического тока в точке контакта. иглы с поверхностью образца. Топография измеряется путем обнаружения отклонения кантилевера с помощью оптической системы ( лазер + фотодиод ), а ток определяется с помощью предварительного усилителя тока в напряжение . [1] Тот факт, что в CAFM используются две разные системы обнаружения (оптическая для топографии и предусилитель для тока), является большим преимуществом по сравнению со сканирующей туннельной микроскопией (СТМ). По сути, в СТМ картина топографии строится на основе тока, текущего между зондом и образцом (в зависимости от тока можно рассчитать расстояние). Поэтому, когда часть образца сканируется с помощью СТМ, невозможно определить, связаны ли флуктуации тока с изменением топографии (из-за шероховатости поверхности ) или с изменением проводимости образца (из-за собственных колебаний). неоднородности ).
CAFM обычно работает в контактном режиме; наконечник можно держать в одном месте, пока подаются/считываются сигналы напряжения и тока, или его можно перемещать для сканирования определенной области образца под постоянным напряжением (и сбор тока). В последнее время некоторые производители предоставляют возможность измерения тока в полуконтактном режиме. [2] CAFM был впервые разработан Шоном О'Ши и его коллегами из Кембриджского университета в 1993 году. [3] и в литературе он упоминается под несколькими названиями, включая C-AFM, AFM локальной проводимости (LC-AFM), AFM с проводящим зондом (CP-AFM), кондуктивную сканирующую зондовую микроскопию (C-SPM) или кондуктивную сканирующую силовую микроскопию. (C-SFM), хотя CAFM является наиболее распространенным.
Принцип работы
[ редактировать ]Для преобразования AFM в CAFM необходимы три элемента: i) наконечник зонда должен быть проводящим, ii) необходим источник напряжения для создания разности потенциалов между наконечником и держателем образца и iii) предусилитель. используется для преобразования (аналогового) токового сигнала в (цифровое) напряжение, которое может считываться компьютером. [1] В экспериментах CAFM образец обычно фиксируется на держателе образца с помощью токопроводящей ленты или пасты, наиболее распространенными являются серебряные краски. [4] Клетка Фарадея также удобна для изоляции образца от любых внешних электрических помех. При использовании этой установки, когда между зондом и образцом создается разность потенциалов, генерируется электрическое поле, в результате чего чистый ток течет от зонда к образцу или наоборот . Токи, собираемые CAFM, подчиняются соотношению:
где I — общий ток, текущий через нанопереход острие/образец, J — плотность тока, а A eff — эффективная площадь эмиссии, через которую могут течь электроны (в дальнейшем мы будем называть ее эффективной площадью). [1] Наиболее распространенной ошибкой в исследованиях CAFM является предположение, что эффективная площадь излучения ( A eff ) равна площади физического контакта ( A c ). Строго говоря, это предположение ошибочно, поскольку во многих различных системах зонд/образец приложенное электрическое поле может распространяться латерально. Например, когда наконечник CAFM помещается на металл, боковая проводимость образца очень высока, что делает (в принципе) всю поверхность образца электрически связанной ( A eff равна площади, покрытой металлической пленкой/электродом). [5] [6] A eff определяется как «сумма всех тех бесконечно малых пространственных точек на поверхности образца, которые электрически связаны с наконечником CAFM (разница потенциалов незначительна). Таким образом, A eff представляет собой виртуальную сущность, которая суммирует все электрически значимые эффекты внутри контактной системы зонд/образец сводятся к единому значению, при котором плотность тока считается постоянной». [1] Поэтому при контакте иглы CAFM с металлом (металлическим образцом или просто металлической площадкой на изоляторе) боковая проводимость металла очень велика, и иглу CAFM можно понимать как токосъемник (наноразмерный зондовая станция); [1] [5] [6] напротив, если наконечник CAFM помещен непосредственно на изолятор, он действует как наноразмерный электрод и обеспечивает очень высокое поперечное разрешение. Значение A eff , когда наконечник с покрытием Pt-Ir (с типичным радиусом 20 нм) помещается на изолирующую пленку SiO 2 , обычно составляет 50 нм. 2 . [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Значение A eff может колебаться в зависимости от условий окружающей среды и может составлять от 1 нм. 2 в сверхвысоком вакууме (СВВ) до 300 нм 2 в очень влажной среде. [14] [15] [16] На четко определенных поверхностях монокристаллов в условиях сверхвысокого напряжения было даже продемонстрировано, что возможны измерения локальной проводимости с атомным разрешением. [17]
Проблемы с обычным CAFM
[ редактировать ]Общие проблемы в обычных CAFM включают трудности с управлением высокими и низкими токами и избежание нежелательных побочных эффектов, таких как эффекты Джоуля, биметаллического и местного окисления при использовании высоких токов. [18] Для проведения точных и воспроизводимых измерений необходимы постоянные замены наконечников, перенастройка АСМ, повторный поиск области интереса – и все это за счет времени, денег и усилий. В книге Марио Ланцы эти проблемы объясняются с помощью подтверждающих данных (глава 12, Пачеко и Мартинес, 2017). [1] В исследовании также описывается более эффективная концепция кондуктивных измерений — модуль под названием ResiScope II от производителя АСМ Concept Scientific Instruments, который решает эти проблемы. Этот модуль позволяет выполнять измерения тока/сопротивления более 10 порядков (от фА до мА).Это исследование демонстрирует, как ResiScope может эффективно отображать как высокопроводящие, так и изолирующие домены без нежелательных побочных эффектов, таких как локальное окисление, вызванное зондом, биметаллический эффект или плавление проводящего покрытия из-за эффекта Джоуля.
ResiScope II потенциально может изменить понимание образцов с переменной проводимостью с помощью кондуктивной АСМ.
Приложения
[ редактировать ]
Первоначально CAFM использовался в области наноэлектроники для мониторинга электрических свойств тонких диэлектриков с очень высоким поперечным разрешением. Первая разработка CAFM в 1993 году имела целью изучение локальных туннельных токов через SiO 2 толщиной 12 нм. пленки [3] В 1995 и 1996 годах О'Ши [19] и Раскелл [20] дальнейшее улучшение латерального разрешения метода CAFM, достигнув значений 10 нм и 8 нм соответственно. Такое повышенное разрешение позволило наблюдать первые корреляции топографии и тока, а наблюдаемая неоднородность на картах тока была связана с наличием локальных собственных дефектов в оксиде. Следующие работы Ольбриха [21] [22] [23] и Эберсбергер [24] сообщили, что в пленках SiO 2 толщиной менее 5 нм туннельный ток увеличивается экспоненциально с уменьшением толщины. Следовательно, флуктуации толщины в десятые доли нанометра в пленке SiO 2 могут создавать электрически слабые места, снижающие надежность всей диэлектрической пленки, поскольку пробой диэлектрика (БР) является стохастическим процессом. Способность CAFM определять толщину тонких оксидов была дополнительно продемонстрирована Фраммельсбергером и его сотрудниками. [7] [25] который статистически проанализировал более 7200 ВАХ -кривых и сообщил о толщине SiO 2 с чувствительностью ±0,3 нм. Другие местные явления, такие как захват заряда, [26] туннелирование с помощью ловушек [27] [28] [29] [30] [31] [32] и ток утечки, вызванный напряжением (SILC) [33] также можно легко отслеживать с помощью CAFM. В целом, CAFM позволяет отслеживать влияние любого процесса, вносящего локальные изменения в структуру диэлектрика, включая термический отжиг, [34] [35] [12] [36] [37] [16] [38] допинг [39] и облучение, [40] [41] [42] среди других.

Помимо мониторинга электрических свойств диэлектрика, CAFM также можно использовать для изменения его свойств путем локального приложения электрического поля. В частности, CAFM особенно полезен для определения того, какие местоположения образцов приводят к преждевременному BD, что может предоставить важную информацию о надежности образцов. CAFM также помог подтвердить теорию перколяции BD, экспериментально доказав, что это очень локальное явление, которое происходит на небольших участках, обычно ниже 100 нм. 2 . [33] Латеральное распространение события BD также можно обнаружить с помощью CAFM. [15] [43] [44] Тяжесть события BD также можно изучить по эпитаксии, вызванной диэлектрическим пробоем. [27] [45] [46] [47] что можно наблюдать на последующих топографических изображениях, полученных с помощью CAFM после скачка напряжения. Аналогичным образом, анализ восстановления BD (резистивное переключение, RS) также можно отслеживать с помощью CAFM. [48] [49] [50] [51] Все возможности КАФМ по исследованию резистивного переключения в диэлектриках обобщены в обзорной статье. [52] В отличие от обычного AFM, CAFM также можно использовать для выполнения локальной фотолитографии посредством локального анодного окисления с помощью смещения (LAO). В настоящее время метод CAFM распространился на многие другие области науки, включая физику, материаловедение, химию и инженерию (среди многих других), и он используется для изучения различных материалов и/или структур, включая наночастицы, [53] [54] молекулы, [55] нанопровода, [56] углеродные нанотрубки, [57] двумерные (2D) материалы, [58] [59] [60] [61] [62] покрытия, [63] [64] [65] фотоэлектричество [66] и пьезоэлектричество [67] (среди прочих). По состоянию на 14 июня 2016 года CAFM использовался в 1325 журнальных научных статьях и стал популярным инструментом в нанонауках. [1]
Проблемы CAFM на мягких материалах
[ редактировать ]В настоящее время возможности АСМ для определения электрических характеристик все шире используются в областях, основанных на нанотехнологиях, таких как сбор энергии, электроника на основе органических/полимеров, полупроводники и т. д. Гибкая электроника на основе органических соединений набирает популярность в качестве мягких электротехнических материалов.
В настоящее время для измерения мягких материалов, таких как проводящие полимеры, с помощью АСМ проводимости (C-AFM) используются два разных метода. [1]
Метод синусоидального режима.
В методе синусоидального режима кантилевер механически возбуждается в диапазоне 100–2000 Гц, т.е. значительно ниже собственной резонансной частоты. Кончик кантилевера периодически взаимодействует с подложкой в нижней части ее синусоидального перемещения. Этот метод позволяет легко визуализировать мягкие образцы, контролируя амплитуду движения наконечника. Однако некоторые количественные измерения невозможно выполнить (электрические, тепловые и т. д.), поскольку сила, действующая на образец со стороны зонда, является переменной.
Метод линейного режима
Метод линейного режима основан на кривых спектроскопии силы и расстояния. В этом квазистатическом подходе кантилевер выполняет цикл подхода-отвода к образцу с постоянной скоростью. Закон Гука используется для выбора прилагаемой силы. F=k*z, где F — приложенная сила, k — постоянная кантилевера, а z — отклонение кантилевера относительно положения покоя. Однако этот метод медленный, цикл подхода-отвода составляет 1 секунду. При такой скорости измерение стандартного изображения размером 512 x 512 может занять до 3 дней.
Новым подходом к решению этих проблем является режим Soft ResiScope, который сочетает в себе быстрые точечные контакты и постоянную силу. [68]
Датчики CAFM
[ редактировать ]
Основная проблема CAFM заключается в том, что датчики дороже и изнашиваются быстрее, чем те, которые используются в топографических картах AFM, в основном из-за высоких плотностей тока, протекающих через нанопереход зонд/образец, а также из-за бокового трения. Преждевременная деградация наконечника CAFM не только увеличивает стоимость экспериментов, но и снижает надежность собираемых данных. По этой причине при использовании CAFM настоятельно рекомендуется определить характеристики проводимости наконечника (с использованием эталонного образца) до и после экспериментов; Собранные данные считаются надежными только в том случае, если наконечник CAFM сохраняет одинаковую проводимость до и после. Первые типы проводящих нанозондов, используемые в экспериментах CAFM, которые до сих пор широко используются, состоят из стандартных кремниевых нанозондов (как те, которые используются в топографических измерениях AFM), покрытых тонкими металлическими пленками, включая Pt, Au, Ru, Ti и Cr, в том числе Pt, Au, Ru, Ti и Cr. другие. [3] [7] [69] Лак должен быть достаточно толстым, чтобы выдерживать большие плотности тока и трение, и в то же время достаточно тонким, чтобы не увеличивать значительно радиус вершины наконечника, сохраняя его остроту и обеспечивая высокое латеральное разрешение метода CAFM. Как уже упоминалось, срок службы металлических лакированных наконечников для экспериментов CAFM намного короче, чем в любом другом режиме AFM, в основном из-за плавления металлического лака и потери массы наконечника во время сканирования. Для решения этой проблемы появились кремниевые наконечники CAFM, покрытые твердыми материалами, такими как легированный фосфором алмаз. [69] Основные проблемы наконечников CAFM с алмазным покрытием: i) они намного дороже и ii) они очень жесткие и могут повредить (поцарапать) поверхность тестируемых образцов. Другой вариант — использовать в качестве наконечников заостренные металлические проволоки, но использование методов хонингования увеличивает их цену (по сравнению с Si-наконечниками с металлическим покрытием). Кроме того, эти наконечники также могут разрушаться (терять свою проводимость) из-за прилипания частиц. Дешевый и эффективный метод защиты наконечников CAFM от разрушения — покрыть их графеном, который хорошо выдерживает высокие плотности тока и механическое трение. Более того, графен инертен и замедляет прилипание частиц к вершине наконечника.
Предварительный усилитель
[ редактировать ]
Аналоговые сигналы тока, проходящие через нанопереход зонд/образец, отправляются на предусилитель, который преобразует их в цифровые напряжения, которые могут быть считаны картой сбора данных (DAQ) компьютера. Многие производители интегрируют предусилитель в так называемый «прикладной модуль CAFM», который представляет собой съемный компонент, который можно прикрепить к АСМ (обычно очень близко к наконечнику, чтобы минимизировать электрические шумы) для выполнения измерений проводимости. Аналогичным образом, многие другие модули позволяют АСМ выполнять другие операции, такие как сканирующая емкостная микроскопия (СКМ) или сканирующая микроскопия сопротивления растеканию (ССРМ). В большинстве экспериментов CAFM измеряемые токи обычно могут находиться в диапазоне от нескольких пикоампер до сотен микроампер, тогда как напряжения, считываемые картой сбора данных, обычно находятся в диапазоне от -3 В до +3 В. [70] Следовательно, предусилитель должен обеспечивать очень низкий уровень шума и высокий трансимпеданс (усиление). На рисунке 2 показана упрощенная схема типичного малошумящего предусилителя для измерений CAFM. [71] в котором можно выделить некоторые элементы: i) операционный усилитель с высоким входным сопротивлением; ii) резистор обратной связи ( R f ) и его паразитный конденсатор ( C s ) и шумом Джонсона ( e t эффекты, связанные с ); iii) источник шумового напряжения, связанный с операционным усилителем ( ) en ; и iv) емкость, связанную с входными соединениями ( C i ). Правильный выбор электрических компонентов имеет важное значение для обеспечения хорошего и надежного сбора данных CAFM. Например, значение R f не является тривиальным: очень высокое значение R f улучшает соотношение шум-сигнал, но уменьшает полосу пропускания предусилителя. Следовательно, значение R f следует выбирать так, чтобы обеспечить достаточную полосу пропускания и уровень шума ниже текущих значений, которые мы хотим измерить. Параметр en можно легко уменьшить , используя коммерческий малошумящий операционный усилитель. Емкость, связанную с соединениями (C i ), можно легко минимизировать, разместив предусилитель как можно ближе к проводящему наконечнику. Компания FEMTO, один из ведущих мировых производителей предусилителей, совместимых с CAFM, может предоставить устройства с электрическим шумом всего 3 фА и коэффициентом усиления до 10. 13 V/A. [72] Тем не менее, основным ограничением предусилителей CAFM является их узкий динамический диапазон тока, который обычно позволяет собирать электрические сигналы только в пределах трех-четырех порядков (или даже меньше). Чтобы решить эту проблему, можно использовать предусилители с регулируемым усилением, чтобы сосредоточиться на определенных диапазонах. [72] Более сложное решение этой проблемы — объединить CAFM с измерителем источника. [73] [74] полупроводниковый анализатор параметров или с логарифмическим предусилителем, [75] который может регистрировать токи, протекающие через систему зонд/образец, в любом диапазоне и с высоким разрешением.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Ланца, Марио (2017). Кондуктивная атомно-силовая микроскопия . Берлин, Германия: Wiley-VCH. п. 400. ИСБН 978-3-527-34091-0 .
- ^ «PeakForce TUNA — АСМ-зонды Bruker» . www.brukerafmprobes.com . Проверено 4 февраля 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с Мюррелл, член парламента; Уэлланд, Мэн; О'Ши, SJ; Вонг, ТМХ; Барнс, младший; Маккиннон, AW; Хейнс, М.; Верхавербеке, С. (15 февраля 1993 г.). «Электрические измерения затворных оксидов SiO2 с пространственным разрешением с использованием атомно-силовой микроскопии». Письма по прикладной физике . 62 (7): 786–788. Бибкод : 1993АпФЛ..62..786М . дои : 10.1063/1.108579 . ISSN 0003-6951 .
- ^ «Серебряные краски/пасты: поставки SPI» . www.2spi.com . Проверено 4 февраля 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Роммель, Матиас; Ямбрек, Иоахим Д.; Лембергер, Мартин; Бауэр, Антон Дж.; Фрей, Лотар; Мураками, Кацухиса; Рихтер, Кристоф; Вайнцирль, Филипп (29 ноября 2012 г.). «Влияние паразитных емкостей на кондуктивные измерения AFM IV и подходы к их уменьшению». Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 31 (1): 01А108. Бибкод : 2013JVSTB..31aA108R . дои : 10.1116/1.4768679 . ISSN 2166-2746 .
- ^ Jump up to: а б Янев, В.; Эрльбахер, Т.; Роммель, М.; Бауэр, Эй Джей; Фрей, Л. (июль 2009 г.). «Сравнительное исследование традиционных макроскопических методов IV и передовых методов, основанных на АСМ, для определения электрических характеристик диэлектриков на наноуровне». Микроэлектронная инженерия . 86 (7–9): 1911–1914. дои : 10.1016/j.mee.2009.03.094 .
- ^ Jump up to: а б с Фраммельсбергер, Вернер; Бенштеттер, Гюнтер; Кили, Дженис; Стэмп, Ричард (30 января 2007 г.). «Определение толщины тонких и ультратонких пленок SiO2 на основе C-AFM с использованием наконечников зондов с различным проводящим покрытием». Прикладная наука о поверхности . 253 (7): 3615–3626. Бибкод : 2007ApSS..253.3615F . дои : 10.1016/j.apsusc.2006.07.070 .
- ^ Чжан, Кай; Ланца, Марио; Шен, Цзыюн; Фу, Цян; Хоу, Шимин; Порти, Марк; Нафрия, Монтсеррат (4 мая 2014 г.). «Анализ факторов наноразмерных физических и электрических характеристик материалов с высоким содержанием калия с помощью проводящего атомно-силового микроскопа». Интегрированные сегнетоэлектрики . 153 (1): 1–8. Бибкод : 2014InFer.153....1Z . дои : 10.1080/10584587.2014.902280 . ISSN 1058-4587 . S2CID 94116742 .
- ^ Пирротта, Онофрио; Ларчер, Лука; Ланца, Марио; Падовани, Андреа; Порти, Марк; Нафриа, Монтсеррат; Берсукер, Геннадий (01 октября 2013 г.). «Ток утечки через поликристаллический HfO2: плотность ловушек на зернах и границах зерен». Журнал прикладной физики . 114 (13): 134503–134503–5. Бибкод : 2013JAP...114m4503P . дои : 10.1063/1.4823854 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Ланца, М.; Порти, М.; Нафриа, М.; Аймерих, X.; Себастьяни, А.; Гидини, Г.; Ведда, А.; Фасоли, М. (1 декабря 2009 г.). «Комбинированный анализ деградации слоев энергонезависимой памяти MOS на уровне устройства». Транзакции IEEE по надежности устройств и материалов . 9 (4): 529–536. дои : 10.1109/TDMR.2009.2027228 . ISSN 1530-4388 . S2CID 28464435 .
- ^ Ланца, М.; Порти, М.; Нафриа, М.; Аймерих, X.; Гидини, Г.; Себастиани, А. (сентябрь 2009 г.). «Захваченный заряд и ток утечки, вызванный напряжением (SILC) в туннельных слоях SiO2 деобработанных МОП-устройств энергонезависимой памяти, наблюдаемый на наноуровне». Надежность микроэлектроники . 49 (9–11): 1188–1191. дои : 10.1016/j.microrel.2009.06.016 .
- ^ Jump up to: а б Ланца, М.; Порти, М.; Нафрия, М.; Аймерих, X.; Бенстеттер, Г.; Лодермайер, Э.; Ранцингер, Х.; Яшке, Г.; Тейхерт, С.; Уайльд, Л.; Михаловски, П. (июль 2009 г.). «Наномасштабные эффекты кристаллизации и диффузии кремния на электрические свойства устройств на основе Al2O3». Микроэлектронная инженерия . 86 (7–9): 1921–1924. дои : 10.1016/j.mee.2009.03.020 .
- ^ Ланца, М.; Порти, М.; Нафриа, М.; Бенстеттер, Г.; Фраммельсбергер, В.; Ранцингер, Х.; Лодермайер, Э.; Яшке, Г. (сентябрь 2007 г.). «Влияние производственного процесса на электрические свойства тонких (<4 нм) стопок high-k на основе гафния, наблюдаемое с помощью CAFM». Надежность микроэлектроники . 47 (9–11): 1424–1428. doi : 10.1016/j.microrel.2007.07.045 .
- ^ Ланца, М.; Порти, М.; Нафриа, М.; Аймерих, X.; Уиттакер, Э.; Гамильтон, Б. (01 октября 2010 г.). «Примечание: электрическое разрешение при измерениях с помощью кондуктивной атомно-силовой микроскопии в различных условиях окружающей среды и контактных силах». Обзор научных инструментов . 81 (10): 106110–106110–3. Бибкод : 2010RScI...81j6110L . дои : 10.1063/1.3491956 . ISSN 0034-6748 . ПМИД 21034138 .
- ^ Jump up to: а б Ланца, М.; Порти, М.; Нафриа, М.; Аймерих, X.; Уиттакер, Э.; Гамильтон, Б. (сентябрь 2010 г.). «Характеристика высоковольтных диэлектриков CAFM сверхвысокого напряжения: влияние разрешения метода на электрические измерения до и после пробоя». Надежность микроэлектроники . 50 (9–11): 1312–1315. дои : 10.1016/j.microrel.2010.07.049 .
- ^ Jump up to: а б Ланца, Марио; Иглесиас, Ванесса; Порти, Марк; Нафрия, Монтсе; Аймерих, Ксавье (31 января 2011 г.). «Эффекты поликристаллизации на наноразмерные электрические свойства диэлектриков high-k» . Письма о наномасштабных исследованиях . 6 (1): 108. Бибкод : 2011NRL.....6..108L . дои : 10.1186/1556-276x-6-108 . ISSN 1556-276X . ПМК 3211152 . ПМИД 21711617 .
- ^ Роденбюхер, К.; Бильмайер, Г.; Шпейер, В.; Кубацкий Дж.; Войтыняк, М.; Рогала, М.; Врана, Д.; Крок, Ф.; Сот, К. (2018). «Локальная поверхностная проводимость оксидов переходных металлов, нанесенная на карту с истинным атомным разрешением». Наномасштаб . 10 (24): 11498–11505. arXiv : 1611.07773 . дои : 10.1039/C8NR02562B . ПМИД 29888770 . S2CID 47013247 .
- ^ «Самый продвинутый модуль для АСМ кондуктивности» .
- ^ О'Ши, SJ; Атта, РМ; Мюррелл, член парламента; Уэлланд, Мэн (1 сентября 1995 г.). «Проведение атомно-силовой микроскопии исследования распада диоксида кремния». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и обработка, измерение и явления нанометровых структур . 13 (5): 1945–1952. Бибкод : 1995JVSTB..13.1945O . дои : 10.1116/1.588113 . ISSN 1071-1023 .
- ^ Раскелл, Тодд Г.; Уоркман, Ричард К.; Чен, Донг; Сарид, Дрор; Даль, Сара; Гилберт, Стивен (1 января 1996 г.). «Карты полевой эмиссии Фаулера-Нордхейма высокого разрешения тонких слоев оксида кремния». Письма по прикладной физике . 68 (1): 93–95. Бибкод : 1996АпФЛ..68...93Р . дои : 10.1063/1.116782 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Ольбрих, А.; Эберсбергер, Б.; Бойт, К. (1 марта 1998 г.). «Наномасштабные электрические характеристики тонких оксидов с помощью атомно-силовой микроскопии». Материалы 36-го ежегодного международного симпозиума по физике надежности IEEE, 1998 г. (кат. номер 98CH36173) RELPHY-98 . стр. 163–168. дои : 10.1109/RELPHY.1998.670490 . ISBN 978-0-7803-4400-6 . S2CID 110367701 .
- ^ Ольбрих, Александр; Эберсбергер, Бернд; Бойт, Кристиан (19 ноября 1998 г.). «Проведение атомно-силовой микроскопии для наномасштабных электрических характеристик тонкого SiO2». Письма по прикладной физике . 73 (21): 3114–3116. Бибкод : 1998ApPhL..73.3114O . дои : 10.1063/1.122690 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Ольбрих, Александр; Эберсбергер, Бернд; Бойт, Кристиан; Ванча, Дж.; Хоффмарм, Х. (июнь 1999 г.). «Новый инструмент на основе АСМ для проверки качества и надежности диэлектриков в нанометровом масштабе». Надежность микроэлектроники . 39 (6–7): 941–946. дои : 10.1016/S0026-2714(99)00127-4 .
- ^ Эберсбергер, Б.; Бойт, К.; Бензингер, Х.; Гюнтер, Э. (1 апреля 1996 г.). «Картирование толщины тонких диэлектриков методами эмиссионной микроскопии и кондуктивной атомно-силовой микроскопии для оценки надежности диэлектриков». Материалы международного симпозиума по физике надежности RELPHY-96 . стр. 126–130. дои : 10.1109/RELPHY.1996.492072 . ISBN 978-0-7803-2753-5 . S2CID 109344701 .
- ^ Фраммельсбергер, Вернер; Бенштеттер, Гюнтер; Кили, Дженис; Стэмп, Ричард (2006). «Определение толщины тонких и сверхтонких пленок SiO2 методом C-AFM IV-спектроскопии». Прикладная наука о поверхности . 252 (6): 2375–2388. Бибкод : 2006ApSS..252.2375F . дои : 10.1016/j.apsusc.2005.04.010 .
- ^ Полспоул, В.; Вандерворст, В. (март 2007 г.). «Оценка создания и зарядки ловушек в тонком SiO2 с использованием SCM и C-AFM». Микроэлектронная инженерия . 84 (3): 495–500. дои : 10.1016/j.mee.2006.10.074 .
- ^ Jump up to: а б Насыров К.А.; Шаймеев, С.С.; Гриценко, В.А. (24 декабря 2009 г.). «Инжекция туннельных дырок с помощью ловушек в SiO2: эксперимент и теория». Журнал экспериментальной и теоретической физики . 109 (5): 786. Бибкод : 2009JETP..109..786N . дои : 10.1134/S1063776109110089 . ISSN 1063-7761 . S2CID 122592036 .
- ^ Фиоренца, Патрик; Полспоул, Воутер; Вандерворст, Вильфрид (29 мая 2006 г.). «Исследование деградации тонкого слоя SiO2 с помощью кондуктивной атомно-силовой микроскопии» . Письма по прикладной физике . 88 (22): 222104. Бибкод : 2006ApPhL..88v2104F . дои : 10.1063/1.2208370 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Ву, Ю-Линь; Лин, Ши-Тин (01 марта 2006 г.). «Модель туннелирования с двумя ловушками для ВАХ после пробоя в ультратонком диоксиде кремния». Транзакции IEEE по надежности устройств и материалов . 6 (1): 75–80. дои : 10.1109/TDMR.2006.870351 . ISSN 1530-4388 .
- ^ Пейкс, CI; Рамелоу, С.; Правер, С.; Джеймисон, DN (13 апреля 2004 г.). «Наномасштабная электрическая характеристика флуктуаций квазипробойной ловушки в SiO2» . Письма по прикладной физике . 84 (16): 3142–3144. Бибкод : 2004ApPhL..84.3142P . дои : 10.1063/1.1712033 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Дегрейв, Р.; Качер, Б.; Шулер, Ф.; Лоренцини, М.; Веллекенс, Д.; Хендрикс, П.; Хоудт, Дж. Ван; Хаспесла, Л.; Темпель, Г. (1 декабря 2001 г.). «Статистическая модель тока утечки, вызванного напряжением, и скачков тока перед пробоем в ультратонких оксидных слоях». Международная встреча по электронным устройствам. Технический сборник (Кат. № 01CH37224) . стр. 6.2.1–6.2.4. дои : 10.1109/IEDM.2001.979447 . ISBN 978-0-7803-7050-0 . S2CID 27991853 .
- ^ Порти, М.; Нафриа, М.; Аймерих, X.; Ольбрих, А.; Эберсбергер, Б. (29 января 2002 г.). «Электрические характеристики напряженных и разрушенных пленок SiO2 в нанометровом масштабе с использованием кондуктивного атомно-силового микроскопа». Журнал прикладной физики . 91 (4): 2071–2079. Бибкод : 2002JAP....91.2071P . дои : 10.1063/1.1430542 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Jump up to: а б Тан, Тингтинг; Лю, Чжэнтан; Тянь, Хао; Лю, Вэньтинг (25 июля 2010 г.). «Ток утечки, вызванный низковольтным напряжением, в диэлектрических пленках HfO2». Материаловедение и инженерия: Б . 171 (1–3): 159–161. дои : 10.1016/j.mseb.2010.03.091 .
- ^ Анг, Д.С.; Онг, ЮК; О'Ши, SJ; Пей, КЛ; Тунг, Швейцария; Каванаго, Т.; Какушима, К.; Иваи, Х. (12 мая 2008 г.). «Разрушение стопки затворов с высоким κ / SiOx, зависящее от полярности: феноменологическое объяснение с помощью сканирующей туннельной микроскопии». Письма по прикладной физике . 92 (19): 192904. Бибкод : 2008ApPhL..92s2904A . дои : 10.1063/1.2926655 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Лу, XB; Чжан, X.; Хуанг, Р.; Лу, Х.Б.; Чен, Чж.; Чжоу, HW; Ван, XP; Нгуен, BY ; Ван, Чехия (01 октября 2004 г.). «Влияние пост-отжига на физические и электрические свойства диэлектриков LaAlO / Sub 3 / Gate». Слушания. 7-я Международная конференция по технологии твердотельных и интегральных микросхем, 2004 г. Том. 1. С. 419–422, т. 1. дои : 10.1109/ICSICT.2004.1435039 . ISBN 978-0-7803-8511-5 . S2CID 25239456 .
- ^ Ланца, М.; Порти, М.; Нафриа, М.; Аймерих, X.; Бенстеттер, Г.; Лодермайер, Э.; Ранцингер, Х.; Яшке, Г.; Тейхерт, С. (01 марта 2011 г.). «Проводимость и захват заряда после электрического напряжения в аморфных и поликристаллических устройствах, изученных с помощью методов АСМ». Транзакции IEEE по нанотехнологиям . 10 (2): 344–351. Бибкод : 2011ITNan..10..344L . дои : 10.1109/TNANO.2010.2041935 . ISSN 1536-125Х . S2CID 28810246 .
- ^ Байерл, А.; Ланца, М.; Порти, М.; Нафриа, М.; Аймерих, X.; Камбабадал, Ф.; Бенстеттер, Г. (1 сентября 2011 г.). «Изменчивость проводимости затвора на наномасштабе и уровне устройства в структурах металл-оксид-полупроводник на основе диэлектриков High-k». Транзакции IEEE по надежности устройств и материалов . 11 (3): 495–501. дои : 10.1109/TDMR.2011.2161087 . ISSN 1530-4388 . S2CID 22874323 .
- ^ Байерль, Альбин; Ланца, Марио; Агилера, Лидия; Порти, Марк; Нафриа, Монтсеррат; Эймерих, Ксавье; Гендт, Стефан де (июнь 2013 г.). «Электрическое поведение на наномасштабе и уровне устройства отожженных стопок затворных оксидов на основе ALD Hf, выращенных с различными прекурсорами». Надежность микроэлектроники . 53 (6): 867–871. doi : 10.1016/j.microrel.2013.02.005 .
- ^ Мюнстерманн, Рут; Менке, Тобиас; Диттманн, Регина; Ми, Шаобо; Цзя, Чун-Лин; Пак, Тэсон; Майер, Иоахим (15 декабря 2010 г.). «Корреляция между кинетикой роста и наноразмерными резистивными переключающими свойствами тонких пленок SrTiO3» . Журнал прикладной физики . 108 (12): 124504–124504–8. Бибкод : 2010JAP...108l4504M . дои : 10.1063/1.3520674 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Ву, ЮЛ; Лин, СТ; Чанг, ТМ; Лиу, Джей-Джей (1 июня 2007 г.). «Наномасштабный эффект смещения отжига в постоблученных тонких пленках диоксида кремния, наблюдаемый с помощью кондуктивной атомно-силовой микроскопии». Транзакции IEEE по надежности устройств и материалов . 7 (2): 351–355. дои : 10.1109/TDMR.2007.901069 . ISSN 1530-4388 . S2CID 23406644 .
- ^ Ву, Ю-Линь; Лин, Ши-Тин; Чанг, Цунг-Мин; Лиу, Джуин Дж. (февраль 2007 г.). «Исследование надежности ультратонких оксидных пленок, подвергнутых радиационно-напряженной обработке с использованием кондуктивной атомно-силовой микроскопии». Надежность микроэлектроники . 47 (2–3): 419–421. doi : 10.1016/j.microrel.2006.05.014 .
- ^ Порти, М.; Нафрия, Н.; Жерарден, С.; Аймерих, X.; Сестер, А.; Паканелла, А.; Гидини, Г. (1 января 2009 г.). «Электрические свойства имплантированной и облученной структуры SiO2/Si на наноуровне». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и обработка, измерение и явления нанометровых структур . 27 (1): 421–425. Бибкод : 2009JVSTB..27..421P . дои : 10.1116/1.3043475 . ISSN 1071-1023 .
- ^ Бласко, X.; Нафриа, М.; Аймерих, X.; Вандерворст, В. (2005). «Сравнение электрического поведения затворных стеков SiO2 и HfO2/SiO2 в нанометровом масштабе с CAFM». Электронные письма . 41 (12): 719. Бибкод : 2005ЭЛ....41..719Б . дои : 10.1049/эл:20050805 .
- ^ Ву, Ю-Линь; Лин, Ши-Тин (февраль 2008 г.). «Распространение пятен пробоя в ультратонких пленках SiO2 при повторяющемся нарастающем напряжении с использованием кондуктивной атомно-силовой микроскопии». Журнал физики и химии твердого тела . 69 (2–3): 470–474. Бибкод : 2008JPCS...69..470W . дои : 10.1016/j.jpcs.2007.07.077 .
- ^ Тунг, Швейцария; Пей, КЛ; Лин, Вашингтон; Радхакришнан, депутат Кнессета (1 сентября 2002 г.). «Эпитаксия, индуцированная диэлектрическим пробоем (DBIE) в зависимости от полярности в Si MOSFET». Письма об электронных устройствах IEEE . 23 (9): 526–528. Бибкод : 2002IEDL...23..526T . дои : 10.1109/LED.2002.802662 . ISSN 0741-3106 .
- ^ Полспоул, В.; Фавиа, П.; Моди, Дж.; Бендер, Х.; Вандерворст, В. (15 июля 2009 г.). «Физическая деградация диэлектриков затвора, вызванная локальным электрическим напряжением, с использованием кондуктивной атомно-силовой микроскопии». Журнал прикладной физики . 106 (2): 024101–024101–7. Бибкод : 2009JAP...106b4101P . дои : 10.1063/1.3153965 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Порти, М.; Нафриа, М.; Блюм, MC; Аймерих, X.; Садевассер, С. (10 июня 2003 г.). «Топографические артефакты атомно-силового микроскопа после диэлектрического пробоя ультратонких пленок SiO2». Поверхностная наука . 532–535: 727–731. Бибкод : 2003SurSc.532..727P . дои : 10.1016/S0039-6028(03)00150-X .
- ^ Ланца, М.; Берсукер, Г.; Порти, М.; Миранда, Э.; Нафриа, М.; Аймерих, X. (5 ноября 2012 г.). «Резистивное переключение в слоях диоксида гафния: локальное явление на границах зерен» . Письма по прикладной физике . 101 (19): 193502. Бибкод : 2012ApPhL.101s3502L . дои : 10.1063/1.4765342 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Ланца, М.; Чжан, К.; Порти, М.; Нафриа, М.; Шен, З.Я.; Лю, Л.Ф.; Канг, Дж. Ф.; Гилмер, Д.; Берсукер, Г. (19 марта 2012 г.). «Границы зерен как предпочтительные места резистивного переключения в резистивных структурах оперативной памяти HfO2» . Письма по прикладной физике . 100 (12): 123508. Бибкод : 2012ApPhL.100l3508L . дои : 10.1063/1.3697648 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Ши, Юаньюань; Цзи, Яньфэн; Хуэй, Фэй; Нафрия, Монтсеррат; Порти, Марк; Берсукер, Геннадий; Ланца, Марио (01 апреля 2015 г.). «Демонстрация на месте связи между механической прочностью и резистивным переключением в резистивных запоминающих устройствах с произвольным доступом». Передовые электронные материалы . 1 (4): н/д. дои : 10.1002/aelm.201400058 . ISSN 2199-160X . S2CID 110305072 .
- ^ Ши, Юаньюань; Цзи, Яньфэн; Хуэй, Фэй; Иглесиас, Ванесса; Порти, Марк; Нафрия, Монтсеррат; Миранда, Энрике; Берсукер, Геннадий; Ланца, Марио (8 августа 2014 г.). «(Приглашено) Выяснение происхождения резистивного переключения в ультратонких оксидах гафния с помощью инструментов высокого пространственного разрешения». ECS-транзакции . 64 (14): 19–28. Бибкод : 2014ECSTr..64n..19S . дои : 10.1149/06414.0019ecst . ISSN 1938-6737 .
- ^ Ланца, Марио (13 марта 2014 г.). «Обзор резистивного переключения в диэлектриках High-k: наномасштабная точка зрения с использованием проводящего атомно-силового микроскопа» . Материалы . 7 (3): 2155–2182. Бибкод : 2014Mate....7.2155L . дои : 10.3390/ma7032155 . ПМЦ 5453275 . ПМИД 28788561 .
- ^ Сзе, JY; Тай, БК; Пейкс, CI; Джеймисон, DN; Правер, С. (15 сентября 2005 г.). «Проводящие наночастицы Ni в ионно-модифицированном полимере». Журнал прикладной физики . 98 (6): 066101–066101–3. Бибкод : 2005JAP....98f6101S . дои : 10.1063/1.2014938 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Ши, Юаньюань; Цзи, Яньфэн; Сунь, Хуэй; Хуэй, Фэй; Ху, Цзяньчэнь; Ву, Яси; Фан, Цзяньлун; Линь, Хао; Ван, Цзяньсян (16 июля 2015 г.). «Наномасштабная характеристика переносимых по воздуху загрязнителей PM2,5 выявила высокую адгезию и агрегирующую способность частиц сажи» . Научные отчеты . 5 : 11232. Бибкод : 2015NatSR...511232S . дои : 10.1038/srep11232 . ISSN 2045-2322 . ПМК 4503936 . ПМИД 26177695 .
- ^ Кюи, XD; Примак А.; Сарате, X.; Томфор, Дж.; Санки, ОФ; Мур, Алабама; Мур, штат Техас; Гаст, Д.; Харрис, Дж. (19 октября 2001 г.). «Воспроизводимое измерение проводимости одиночных молекул». Наука . 294 (5542): 571–574. Бибкод : 2001Sci...294..571C . дои : 10.1126/science.1064354 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 11641492 . S2CID 26028013 .
- ^ Ван, Чжун Линь; Сун, Цзиньхуэй (14 апреля 2006 г.). «Пьезоэлектрические наногенераторы на основе массивов нанопроволок оксида цинка». Наука . 312 (5771): 242–246. Бибкод : 2006Sci...312..242W . дои : 10.1126/science.1124005 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 16614215 . S2CID 4810693 .
- ^ Чжоу, Чунву; Конг, Цзин; Дай, Хунцзе (14 марта 2000 г.). «Электрические измерения отдельных полупроводниковых одностенных углеродных нанотрубок различного диаметра». Письма по прикладной физике . 76 (12): 1597–1599. Бибкод : 2000ApPhL..76.1597Z . дои : 10.1063/1.126107 . ISSN 0003-6951 . S2CID 17973840 .
- ^ Иглесиас, В.; Порти, М.; Нафриа, М.; Аймерих, X.; Дудек, П.; Шредер, Т.; Берсукер, Г. (27 декабря 2010 г.). «Корреляция между наноразмерными электрическими и морфологическими свойствами кристаллизованных металлооксидных полупроводниковых структур на основе оксида гафния» . Письма по прикладной физике . 97 (26): 262906. Бибкод : 2010ApPhL..97z2906I . дои : 10.1063/1.3533257 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Веккьо, Кармело; Зонде, Сушант; Бонджорно, Коррадо; Рамбах, Мартин; Якимова, Розица; Райнери, Вито; Джаннаццо, Филиппо (29 марта 2011 г.). «Наномасштабная структурная характеристика эпитаксиального графена, выращенного на внеосевом 4H-SiC (0001)» . Письма о наномасштабных исследованиях . 6 (1): 269. Бибкод : 2011НРЛ.....6..269В . дои : 10.1186/1556-276x-6-269 . ISSN 1556-276X . ПМЦ 3211332 . ПМИД 21711803 .
- ^ Джаннаццо, Филиппо; Зонде, Сушант; Римини, Эмануэле; Райнери, Вито (31 января 2011 г.). «Латеральная однородность электронных свойств чистого и ионно-облученного графена, исследованная методом сканирующей емкостной спектроскопии» . Письма о наномасштабных исследованиях . 6 (1): 109. Бибкод : 2011НРЛ.....6..109Г . дои : 10.1186/1556-276x-6-109 . ISSN 1556-276X . ПМК 3211153 . ПМИД 21711643 .
- ^ Цзи, Яньфэн; Пан, Чэнбин; Чжан, Мэйюнь; Лонг, Шибинг; Лиан, Сяоцзюань; Мяо, Фэн; Хуэй, Фэй; Ши, Юаньюань; Ларчер, Лука; Ву, Эрнест; Ланца, Марио (4 января 2016 г.). «Нитрид бора как двумерный диэлектрик: надежность и пробой диэлектрика». Письма по прикладной физике . 108 (1): 012905. Бибкод : 2016ApPhL.108a2905J . дои : 10.1063/1.4939131 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Ланца, Марио; Ван, Ян; Гао, Дэн; Байерль, Альбин; Порти, Марк; Нафрия, Монтсеррат; Чжоу, Янбо; Цзин, Гуаньинь; Чжан, Яньфэн (21 мая 2013 г.). «Электрические и механические характеристики листов графена, подвергающихся воздействию окислительной среды». Нано-исследования . 6 (7): 485–495. дои : 10.1007/s12274-013-0326-6 . ISSN 1998-0124 . S2CID 97263039 .
- ^ Тан, Сушэн; Тан, Чжиюн; Лян, Сяорун; Котов, Николай А. (1 сентября 2004 г.). «Резонансно-туннельные диодные структуры на нанопроволоках CdTe, изготовленные с помощью проводящей АСМ». Нано-буквы . 4 (9): 1637–1641. Бибкод : 2004NanoL...4.1637T . дои : 10.1021/nl0492077 . ISSN 1530-6984 .
- ^ Цзян, Ланлан; Сяо, На; Ван, Бингру; Грустан-Гутьеррес, Энрик; Цзин, Сюй; Бабор, Петр; Колибал, Мирослав; Лу, Гуанъюань; Ву, Тяньру (26 января 2017 г.). «Характеристика с высоким разрешением покрытий из гексагонального нитрида бора, подвергающихся воздействию водной и воздушной окислительной среды». Нано-исследования . 10 (6): 2046–2055. дои : 10.1007/s12274-016-1393-2 . ISSN 1998-0124 . S2CID 99473899 .
- ^ Ши, Юаньюань; Цзи, Яньфэн; Хуэй, Фэй; У, Хай-Хуа; Ланца, Марио (04 сентября 2014 г.). «Механизмы старения и надежность электродов на основе графена». Нано-исследования . 7 (12): 1820–1831. дои : 10.1007/s12274-014-0542-8 . ISSN 1998-0124 . S2CID 54516801 .
- ^ Хауэлл, Сара Л.; Падалкар, Сонал; Юн, Кунхо; Ли, Цимин; Колеске, Дэниел Д.; Вирер, Джонатан Дж.; Ван, Джордж Т.; Лаухон, Линкольн Дж. (13 ноября 2013 г.). «Пространственное картирование эффективности солнечных элементов с матрицей нанопроволок GaN / InGaN с использованием сканирующей фототоковой микроскопии». Нано-буквы . 13 (11): 5123–5128. Бибкод : 2013NanoL..13.5123H . дои : 10.1021/nl402331u . ISSN 1530-6984 . ПМИД 24099617 .
- ^ Пан, Чэнбин; Ху, Цзяньчэнь; Грустан-Гутьеррес, Энрик; Хоанг, Минь Туан; Дуань, Хуэйлин ; Ивонне, Жюльен; Митрущенков Александр; Шамбо, Жильберта; Ланца, Марио (21 апреля 2016 г.). «Подавление кластеризации нанопроволок в гибридных сборщиках энергии». Дж. Матер. хим. С. 4 (16): 3646–3653. дои : 10.1039/c6tc00468g . ISSN 2050-7534 .
- ^ «Лучший кондуктивный АСМ для полимеров и мягких материалов» .
- ^ Jump up to: а б «НаноМир» .
- ^ «Национальные инструменты» .
- ^ Тидже, Т.; Браун, А. (15 июля 1990 г.). «Пределы производительности сканирующего туннельного микроскопа». Журнал прикладной физики . 68 (2): 649–654. Бибкод : 1990JAP....68..649T . дои : 10.1063/1.346794 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Jump up to: а б «ФЕМТО» . Проверено 4 февраля 2016 г.
- ^ Ланца, М.; Байерл, А.; Гао, Т.; Порти, М.; Нафриа, М.; Цзин, GY; Чжан, Ю.Ф.; Лю, ЗФ; Дуань, HL (13 марта 2013 г.). «Наконечники атомно-силового микроскопа с графеновым покрытием для надежного определения электрических характеристик наномасштаба». Продвинутые материалы . 25 (10): 1440–1444. Бибкод : 2013AdM....25.1440L . дои : 10.1002/adma.201204380 . ISSN 1521-4095 . ПМИД 23280635 . S2CID 205248208 .
- ^ Хуэй, Фэй; Ваджха, Пуджашри; Ши, Юаньюань; Цзи, Яньфэн; Дуань, Хуэйлин; Падовани, Андреа; Ларчер, Лука; Ли, Сяо Ронг; Ланца, Марио (21 апреля 2016 г.). «Перемещение графеновых устройств из лаборатории на рынок: передовые нанозонды с графеновым покрытием». Наномасштаб . 8 (16): 8466–8473. Бибкод : 2016Nanos...8.8466H . дои : 10.1039/c5nr06235g . ISSN 2040-3372 . ПМИД 26593053 .
- ^ Агилера, Л.; Ланца, М.; Порти, М.; Грифолл, Дж.; Нафриа, М.; Аймерих, X. (1 июля 2008 г.). «Улучшение электрических характеристик кондуктивного атомно-силового микроскопа с логарифмическим преобразователем ток в напряжение». Обзор научных инструментов . 79 (7): 073701–073701–5. Бибкод : 2008RScI...79g3701A . дои : 10.1063/1.2952058 . ISSN 0034-6748 . ПМИД 18681702 .