半导体施主分子的扫描探针谱学

半导体器件持续向纳米尺度推进，新的应用已经出现，其中掺杂原子的量子性质作为器件的功能部分，这凸显了探测半导体中少量掺杂原子量子结构的必要性[1-3]。尽管掺杂性质相对于体半导体已有很好的理解，但在纳米系统中出现了新的问题。例如，掺杂原子的量子能级将受到纳米尺度电极邻近效应的影响。此外，由于浅施主和浅受主类似于氢原子，对少量掺杂原子的实验有潜力成为原子与分子物理学基本问题的试验场，例如具有给定正离子数的分子的最大负电离度[4,5]。通过孤立掺杂原子的电子隧穿谱学已在输运研究中被观测到[6,7]。此外，Geim及其合作者识别了由两个紧密排列的施主形成的共振，有效地构成了施主分子[8]。本文呈现了使用扫描探针技术[9,10]对砷化镓异质结构中的硅施主进行电容谱学测量的结果。与Geim等人的工作不同，我们的数据显示了可归因于分子中相继进入的电子的可分辨峰。因此，这项工作代表了施主分子加法谱的首次测量。更一般地，据我们所知，这项研究是首次直接使用扫描探针针尖进行单电子电容谱学的实例[9]。