Antiferroelectric PbSnO3 epitaxial thin films
Advanced Science
2022
半導体材料とデバイス
共通の課題
マイクロエレクトロニクス業界で開発されている先端材料は、デバイスの微細化や新たな三次元構造の開発に望ましい数多くの独自の特性を備えています。材料の具体的な特性としては、極めて高い強度、柔軟性、光透過性、熱伝導性などがあります。研究者たちがこれらの材料の製造と特性評価に膨大な労力を注ぐ一方で、これらの材料の新製品への投入とその後の製造プロセスが引き続き課題となっています。通常、これらの課題は、製造を進める上で必須プロセスの精度とデバイスの生産性に影響を与えます。これらの課題に先手を打ちハードルを下げるには、以下の情報が役立ちます。
- 材料またはデバイスの原子組成
- トランジスター素子の制御に与える影響
- 化学特性
- 材料特性を明らかにするための分析の手法確立と容易さ
革新的な手法
半導体材料やデバイスの特性を的確に評価し、理解するには、まず最初に、材料界面を識別できるように各試料が高品質であることと、必要に応じて環境刺激下で処理できるように各試料が適切に管理されていることが重要です。試料を作製したら、デバイスの性能を向上させるため、材料の複雑さと欠陥をより深く理解するためにいくつかの手法を利用できます。
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結晶欠陥、電子構造、微量元素の化学組成を明らかにすることで、材料に関する独自のナノスケール光学の知見を提供します。これらの情報は、他の手法では得られないことが多いものです。WhatIsCL.info で詳細をご覧ください。 |
結晶の方位、相、粒界をマッピングすることで詳細な微細構造解析が可能になり、研究者がマイクロスケールでの材料特性、変形、破損のメカニズムを理解するのに役立ちます。 |
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試料から発生する特性 X 線を検出することで、迅速かつ信頼性の高い元素分析を容易にし、研究者がさまざまな材料の主成分元素や微量元素を識別して定量化できるようにします。 |
元素組成と化学結合に関する原子レベルの知見を提供し、材料特性のより深い理解を通じて基礎研究と発見を前進させます。エネルギーフィルターTEM（EFTEM）も搭載。EELS.infoでEELSをさらに進化させましょう。 |
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EELS、EDS、4D STEM などを統合して、相関関係のある豊富な洞察を提供し、複雑で動的なナノスケールの現象に対する理解を深めます。 |
生物試料および無機試料の高解像度な視覚化を実現し、研究者が超微細構造、材料の成長、および破損のメカニズムを非常に明瞭に研究できるようにします。 |
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制御された刺激の下でリアルタイムのナノスケールのダイナミクスを捉え、基礎的なメカニズムを明らかにして科学的発見を加速します。制御された刺激下におけるリアルタイムのナノスケールダイナミクスを捉え、基礎的なメカニズムを解明し、科学的発見を加速する。 |
インテグレーションSEM EDS、EBSD、CL、BSE、WDS を１つのプラットフォームに統合し、ワークフローを合理化し、複雑な材料への理解を深める包括的で高解像度の分析情報を提供します。 |
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高解像度の非破壊元素分析が可能で、多層構造、センシティブまたは不定形な試料に最適です。 |
高いスペクトル分解能と感度を備えており、特に重複する X 線ピークによって他の技術で困難な複雑な試料の微量元素や軽元素の正確な識別と定量化を可能にします。 |
関連するアプリケーションの詳細については、「発光材料および発光デバイス」または「電池およびエネルギー貯蔵技術」をご覧ください。
結果の活用
組成分析
AuGeNi オーミック接点は、接点の抵抗が小さく、一般的にIII-V MOSFET素子の製造に適しているため、広く使用されています。しかし、III-V回路基板にAuが拡散するため、均一性に劣るという短所があります。この拡散は、Au、Ge、Niのデポジション後の焼きなまし処理時の温度に依存します。EELS手法やEFTEM手法を使用すると、III-V回路基板との接合部分に存在する物質と接合部分の粗さが素子の性能にどのように影響するのかを調べることができます。試料はグラスゴー大学様、顕微鏡はアリゾナ州立大学(アリゾナ州、テンピ)のRay Carpente教授のご厚意によるものです。実験を行う際の顕微鏡の設定は、Jeol USA(現在のASU)のToshiro Aoki博士にご協力いただきました。
トランジスター制御の理解
II-V半導体上の酸化物の原子EELS分析を実施すると、As、O、Gaの強度ラインプロファイルを抽出できます。この例では、GaAsのダンベル構造を明確に解像できるだけでなく(カラーマップの左側)、GaとAsの原子列も可視化できます。界面領域では、Ga2O単分子層の存在も確認することができ、電子素子のオン/オフの切り替えを可能にするフェルミ準位がピンニングされていない原因になっていることがわかります。左上の画像:環状暗視野(ADF) STEM像。右上の画像:EELSカラーマップ。Ga:緑色、As:赤色、O:青色。試料はグラスゴー大学様、電子顕微鏡はフロリダ州立大学(フロリダ州、タラハシー)のYan Xin博士のご厚意によるものです。実験を行う際の顕微鏡の設定は、Jeol USA(現在のASU)のToshiro Aoki博士にご協力いただきました。
化学分析
分子の状態、密度、原子分布を理解することは、半導体素子の化学的状態を正確に特性評価する上で重要です。下の元素マップのスペクトル画像は、バンド構造内の化学的状態とシフトをより深く理解するために、複数の手法(エネルギー損失吸収端微細構造(ELNES)、エネルギー損失微細構造(EXELFS)、原子固有の動径分布関数(RDF))をどのように組み合わせることができるのかを示しています。
分析手法の確立と容易さ
Gatan Microscopy Suite® (GMS)を使用すると、再現可能な方法で簡単に半導体を分析することができます。GMSは、シンプルになったユーザーインターフェイスと実験重視のワークフローを備えた、最先端の電子顕微鏡法ソフトウェアの完全改訂版です。このソフトウェアは、完全にインタラクティブなユーザーインターフェイスと電子顕微鏡へのアクセス、最新のデータ処理と手法に基づくワークフロー、ユーザーフレンドリーなEELSおよびEDSによる定量化機能を備え、結果を得るためのプロセスではなく結果そのものに集中することができます。
