硅中集成電路和量子設(shè)備的生命賦予者是由稱(chēng)為摻雜物的外來(lái)原子斑塊制成的小結(jié)構(gòu)。摻雜劑結(jié)構(gòu)提供了流經(jīng)電路組件的電荷載流子，從而使組件具有運(yùn)行的能力。如今，摻雜劑結(jié)構(gòu)僅跨越幾個(gè)原子，因此需要在電路內(nèi)的精確位置進(jìn)行制造，并具有非常明確的電性能。目前，制造商發(fā)現(xiàn)很難以一種非破壞性的方式來(lái)告知他們是否已經(jīng)按照這些嚴(yán)格要求制造了設(shè)備。一個(gè)新的成像范例有望改變所有這一切。

Keysight Technologies&JKU的Georg Gramse博士開(kāi)發(fā)了一種稱(chēng)為寬帶電力顯微鏡的成像模式，該模式使用一種非常尖銳的探針，該探針將電磁波發(fā)送到硅芯片中，以對(duì)表面下的摻雜劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像和定位。格拉姆斯博士說(shuō)，由于顯微鏡可以使用許多頻率的波，因此可以提供有關(guān)摻雜劑結(jié)構(gòu)周?chē)姯h(huán)境的許多以前無(wú)法訪問(wèn)的細(xì)節(jié)。額外的信息對(duì)于預(yù)測(cè)設(shè)備最終的性能至關(guān)重要。

該成像方法在采用模板工藝制成的兩種微小摻雜劑結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了測(cè)試，這在實(shí)現(xiàn)不同摻雜區(qū)域之間原子上清晰的界面方面是獨(dú)一無(wú)二的。IBM的Tomas Skeren博士生產(chǎn)了世界上第一個(gè)采用這種模板工藝制造的電子二極管(電路組件只能在一個(gè)方向上通過(guò)電流)，而UCL的AlexKölker博士則創(chuàng)建了具有原子級(jí)精度的多級(jí)3-D 設(shè)備。

結(jié)果發(fā)表在《自然電子》雜志上，表明該技術(shù)可以拍照并分辨多達(dá)200個(gè)摻雜原子，即使它們隱藏在相同數(shù)量的Si原子之下。它可以區(qū)分某些類(lèi)型的摻雜原子，也可以提供有關(guān)電荷載流子穿過(guò)結(jié)構(gòu)的方式以及阻止其移動(dòng)的原子尺寸“陷阱”的信息。

UCL領(lǐng)導(dǎo)小組的尼爾·庫(kù)森教授說(shuō)：“對(duì)于在硅上制造更小的電子產(chǎn)品或量子計(jì)算機(jī)的全球范圍內(nèi)的巨大努力，這項(xiàng)研究本來(lái)不是更好的時(shí)機(jī)。當(dāng)您看不到芯片內(nèi)部是什么時(shí)，復(fù)雜的情況就變得非常壯觀，實(shí)際觀察所制造的東西所需要的技術(shù)沒(méi)有跟上，這已經(jīng)成為硅芯片制造質(zhì)量控制和信息安全的主要問(wèn)題。正在制造或購(gòu)買(mǎi)。我們的新研究將幫助解決許多此類(lèi)問(wèn)題。”

IBM Research的Andreas Fuhrer博士補(bǔ)充說(shuō)：“在學(xué)會(huì)制作由兩種不同的摻雜劑類(lèi)型(硼和磷)組成的第一個(gè)微小的摻雜劑設(shè)備結(jié)構(gòu)之后，與這個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)合作發(fā)現(xiàn)關(guān)于我們結(jié)構(gòu)的細(xì)微細(xì)節(jié)非常有用，只是不可能以其他任何方式。”