基于氮空位金刚石磁显微术的原子精度先进制造器件电流路径成像
应用物理
2022-07-29 v1 仪器与探测器
量子物理
摘要
近年来发展起来的利用扫描隧道显微镜(STM)控制硅中磷掺杂的技术(称为原子精度先进制造(APAM))，使我们能够以原子精度定制电子器件，从而成为探索硅电子学新可能性的途径。在这些应用中，关键问题包括电流实际发生在APAM结构内部还是附近，以及是否存在泄漏电流。一般而言，APAM结构中电流流动的探测与绘图是获取数字增强应用中可靠器件的宝贵诊断工具。在本文中，我们对APAM测试器件中表面电流密度产生的杂散磁场进行了氮空位(NV)宽场磁成像，视场达毫米级、分辨率为微米级。为此，我们将具有表面NV系综的金刚石与器件(图案化为两条平行的毫米尺寸带状结构)集成，随后在自建NV宽场显微镜中对注入APAM器件的直流电流所产生的磁场进行绘图。利用二维磁场图重构表面电流密度，从而获得电流路径、器件故障(如电流受阻的阻塞点)以及APAM定义的P掺杂区域外电流泄漏的信息。对重构电流密度图的分析显示投影灵敏度约为0.03 A/m，对应于200 μm宽APAM带状结构中最小可探测电流约为6 μA。这些结果展示了NV宽场磁测法对APAM材料的失效分析能力，为研究其他前沿微电子器件开辟了可能。
引用
@article{arxiv.2207.14254,
title = {Current Paths in an Atomic Precision Advanced Manufactured Device Imaged by Nitrogen-Vacancy Diamond Magnetic Microscopy},
author = {Luca Basso and Pauli Kehayias and Jacob Henshaw and Maziar Saleh Ziabari and Heejun Byeon and Michael P. Lilly and Ezra Bussmann and Deanna M. Campbell and Shashank Misra and Andrew M. Mounce},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.14254},
year = {2022}
}