基于扫描隧道显微镜的硅中砷原子级图形化
应用物理
2019-10-16 v1
摘要
在过去二十年中，通过扫描隧道显微镜和氢抗蚀剂光刻技术以原子级精度在硅中定位磷原子，已制备出面向未来经典与量子计算技术的原型器件。尽管取得了这些成功，磷化氢仍是唯一被证明与氢抗蚀剂光刻技术兼容的施主前驱体分子。迄今为止，替代掺杂剂种类的原子级放置的潜在益处仍未得到探索。在本工作中，我们展示了硅中砷原子级结构的成功制备。利用扫描隧道显微镜针尖，我们图形化单层氢掩模，以砷化氢为前驱体分子在 Si(001) 表面选择性放置砷原子。我们充分阐明了砷化氢在 Si(001) 上的表面化学与反应路径，揭示了其与磷化氢的显著差异。我们解释了这些差异如何导致相较于磷，砷的表面固定化和面内限制增强，以及剂量率无关的砷饱和密度 ML。我们展示了利用硅分子束外延对砷δ层成功封装，并发现其电学特性可与磷制备的等效结构相竞争。还发现砷δ层相较于类似制备的磷层在平面外限制方面有所改善，同时仍保持 >80% 的载流子激活率和 的方块电阻。砷的这些优异特性为增强硅中掺杂剂结构原子级制备的现有能力提供了机遇，并且对于三维器件尤为重要，因为其中器件组件位置的垂直控制至关重要。
引用
@article{arxiv.1910.06685,
title = {Atomic-Scale Patterning of Arsenic in Silicon by Scanning Tunneling Microscopy},
author = {Taylor J. Z. Stock and Oliver Warschkow and Procopios C. Constantinou and Juerong Li and Sarah Fearn and Eleanor Crane and Emily V. S. Hofmann and Alexander Kölker and David R. McKenzie and Steven R. Schofield and Neil J. Curson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.06685},
year = {2019}
}