Pesquisadores desenvolveram uma maneira de detectar falhas em camadas eletrônicas finas

Camadas eletrônicas ultrafinas podem falhar devido a falhas atômicas.Um novo método revela esses pontos fracos antes que os dispositivos quebrem.

Pesquisadores nos Estados Unidos desenvolveram uma maneira de detectar defeitos ocultos em materiais eletrônicos ultrafinos que podem causar falhas em dispositivos em tensões mais baixas.Uma equipe da Universidade Rice mostrou que pequenos defeitos no nitreto de boro hexagonal, um isolante bidimensional comum, podem reter cargas elétricas e enfraquecer regiões específicas do material.Esses pontos fracos permitem que a corrente vaze antes do esperado, o que pode levar à falha do dispositivo.Dois dispositivos feitos usando o mesmo processo podem se comportar de maneira diferente se um deles contiver essas linhas de falha ocultas.

O estudo examinou estruturas eletrônicas em camadas conhecidas como heteroestruturas.Estes são construídos empilhando diferentes materiais bidimensionais.O nitreto de boro hexagonal é frequentemente usado nessas pilhas porque fornece uma camada isolante plana e estável entre os materiais ativos.

Os pesquisadores encontraram desalinhamentos longos e estreitos nas camadas atômicas do nitreto de boro hexagonal.Esses defeitos, chamados de falhas de empilhamento, lembram leves deslocamentos entre as páginas de um livro.Embora possam se formar facilmente, são difíceis de detectar com ferramentas de inspeção padrão.

Para entender como as falhas se formam, a equipe retirou flocos finos de um cristal volumoso usando fita adesiva e os transferiu para pastilhas de silício e dióxido de silício.Eles suspeitaram que a flexão durante este processo de transferência poderia introduzir falhas de empilhamento.


Os mesmos flocos foram examinados antes e depois da transferência.Microscópios ópticos e de força atômica mostraram superfícies lisas.No entanto, quando as amostras foram analisadas por espectroscopia de catodoluminescência, que varre o material com um feixe de elétrons e registra a luz emitida, falhas brilhantes e estreitas tornam-se visíveis.

Os resultados mostraram que flocos mais grossos tinham maior probabilidade de desenvolver essas falhas.Em regiões com falhas de empilhamento, o desempenho isolante do material caiu e o vazamento elétrico começou em tensões mais baixas.

Ao combinar microscopia eletrônica, mapeamento de catodoluminescência e medições baseadas em força, a equipe criou um método prático para identificar esses defeitos ocultos antes que os dispositivos sejam colocados em operação.A abordagem também pode ser aplicada a outros materiais em camadas usados ​​em eletrônica ultrafina.