Een pad naar verbetering in de atoom probe tomografie van halfgeleiders: de dynamische evolutie van de halfgeleider emitter ontrafelen

Om de prestaties te verbeteren, worden de bouwstenen van de elektronica voortdurend verkleind. Dit vereist controle over hun materiële eigenschappen en chemische samenstelling met nanometer precisie. Dit kan worden bereikt met behulp van hoge resolutie microscopen, zoals de atom probe. Hier zijn atomen achtereenvolgens (geïoniseerd en) verwijderd van het oppervlak van het monster (gevormd als een nanonaald) via een zeer hoog elektrisch veld en een laserpuls. Vervolgens worden de geïoniseerde atomen versneld op een detector, waarin de ionen vluchttijd (chemische aard) en de impactpositie daarvan kunnen worden achterhaald. Tijdens de data-analyse worden de ionen geprojecteerd naar hun oorspronkelijke positie in het monster, waardoor een 3D kaart kan worden gereconstrueerd en informatie op de atoomschaal wordt onthuld, zoals de verspreiding van kleine concentraties atomen die de prestaties van het apparaat sterk kunnen veranderen. In dit project worden de fysieke mechanismen onderzocht die aan de basis liggen van atom probe zoals het atoomverwijderingsproces, dat afhankelijk is van de chemische aard van het atoom zelf wat leidt tot de preferentiële verwijdering van één atoomsoort over de andere, de laser absorptie in het monster of de manier waarop ionen op de detector geprojecteerd worden, sinds het pad van de ionen naar de detector een complex interactie is tussen de monster eigenschappen en het elektrische veld dichtbij en ver weg van het monster. Het is deze kennis die ons toelaat om te begrijpen waar de ionen van afkomstig zijn en waardoor we de 3D atoomkaart correct kunnen opbouwen.