硅中图形化δ层器件的非破坏性X射线成像

集成电子学的小型化进展已带来硅中原子与纳米尺度掺杂器件。此类结构可由氢抗蚀光刻使用磷、砷等多种掺杂剂常规制备。然而，对非破坏性地获取最终结构的原子种类特异性图像的能力——这将是构建更复杂纳米器件（如量子协处理器）的不可或缺工具——仍是一项未决挑战。本文利用X射线荧光创建硅中As掺杂剂的元素特异性图像，具有绝对单位掺杂密度且分辨率受束斑尺寸限制（此处$\sim1~\mu$m），而不影响器件的低温电子特性。X射线数据提供的As密度与霍尔效应测量以及标准不可重复性的扫描隧道显微镜和二次离子质谱技术所得结果进行比较。在X射线实验前后，我们还测量了以弱局域化为主的自旋磁导——一种对样品尺寸与无序极度敏感的量子干涉效应。尽管器件遭受$1.5\times10^{10}$ Sv（$1.5\times10^{16}$ Rad/cm$^{-2}$）的X射线照射，所有输运数据在实验误差内不变，对应于典型As原子辐射诱导位移上限0.2埃与活化载流子贡献掺杂剂损失上限3$\%$。借助下一代同步辐射源与更先进光学，我们预见有望在5 nm分辨半径内获取单掺杂原子的X射线图像。