I ricercatori hanno sviluppato un modo per individuare i guasti negli strati elettronici sottili

Gli strati elettronici ultrasottili potrebbero guastarsi a causa di guasti atomici.Un nuovo metodo rivela questi punti deboli prima che i dispositivi si rompano.

Alcuni ricercatori negli Stati Uniti hanno sviluppato un modo per rilevare difetti nascosti nei materiali elettronici ultrasottili che possono causare il guasto dei dispositivi a tensioni più basse.Un team della Rice University ha dimostrato che piccoli difetti nel nitruro di boro esagonale, un comune isolante bidimensionale, possono intrappolare cariche elettriche e indebolire regioni specifiche del materiale.Questi punti deboli consentono la fuoriuscita di corrente prima del previsto, il che può portare al guasto del dispositivo.Due dispositivi realizzati utilizzando lo stesso processo potrebbero comportarsi diversamente se uno di essi contiene queste linee di faglia nascoste.

Lo studio ha esaminato strutture elettroniche a strati note come eterostrutture.Questi sono costruiti impilando diversi materiali bidimensionali.Il nitruro di boro esagonale viene spesso utilizzato in questi stack perché fornisce uno strato isolante piatto e stabile tra i materiali attivi.

I ricercatori hanno trovato disallineamenti lunghi e stretti negli strati atomici del nitruro di boro esagonale.Questi difetti, chiamati difetti di impilamento, assomigliano a lievi spostamenti tra le pagine di un libro.Sebbene possano formarsi facilmente, sono difficili da rilevare con gli strumenti di ispezione standard.

Per capire come si formano i difetti, il team ha staccato sottili scaglie da un cristallo sfuso utilizzando nastro adesivo e le ha trasferite su wafer di silicio e biossido di silicio.Sospettavano che la flessione durante questo processo di trasferimento potesse introdurre difetti di impilamento.


Gli stessi fiocchi sono stati esaminati prima e dopo il trasferimento.I microscopi ottici e a forza atomica hanno mostrato superfici lisce.Tuttavia, quando i campioni sono stati analizzati utilizzando la spettroscopia di catodoluminescenza, che scansiona il materiale con un fascio di elettroni e registra la luce emessa, diventano visibili linee di faglia luminose e strette.

I risultati hanno mostrato che le scaglie più spesse avevano maggiori probabilità di sviluppare questi difetti.Nelle regioni con difetti di impilamento, le prestazioni isolanti del materiale sono diminuite e si sono verificate perdite elettriche a tensioni più basse.

Combinando la microscopia elettronica, la mappatura della catodoluminescenza e le misurazioni basate sulla forza, il team ha creato un metodo pratico per identificare questi difetti nascosti prima che i dispositivi vengano messi in funzione.L'approccio può essere applicato anche ad altri materiali stratificati utilizzati nell'elettronica ultrasottile.