Détection d'un électron unique par microscopie électronique en transmission – e-See

Le but ultime de la miniaturisation des dispositifs est d'utiliser une charge unique fournie par un seul atome de dopant: solotronics. Actuellement, la longueur de grille dans un transistor ne peut pas être réduite au-delà de 10-12 nm, comme la variabilité entre les dispositifs nominalement identiques atteint des niveaux inacceptables. Des expériences de transports quantiques sophistiqués peuvent démontrer la présence et état de spin d'une seule charge, mais ne fournissent pas d'informations sur l'emplacement et la distribution (fonction d’onde) de la charge ou sur l’environnement chimique et cristallographique locale. Ce dernier, cependant, déterminent la raison pour laquelle la charge est présente à un endroit précis avec une distribution particulière. Techniques de sonde locale peuvent mesurer les charges, mais sont limités à la région près de la surface. En revanche, la phase d'un électron en microscopie électronique à transmission (MET) peut sonder le volume de l'échantillon et est sensible à la charge. Le but de l'e-See projet est la première observation en temps réel de la fonction d'onde associée à une charge d'un électron dans le volume d'un dispositif avec une résolution atomique. Je vise à mettre en œuvre à basse température des expériences de transport quantique dans un TEM pour permettre une manipulation électrique simultanée de cette charge. La visualisation et la manipulation combinée d'une seule charge piégée par blocage de Coulomb dans un transistor pourra (i) identifier l'origine de la variabilité des dispositifs, et (ii) montrer comment les propriétés locales de l'échantillon affectent la localisation d'une seule charge et son fonction d’onde. L'impact du projet implique la compréhension de la variabilité, l'amélioration de la conception du dispositif et de la création d'un nouveau champ de recherche sur la basse température électrique dans des expériences de TEM in situ. Il fournira l'outil pour visualiser la fonction d’onde d’un charge unique dans tout dispositif, permettant l’ingénierie ultime des dispositifs: une contrôle 3D déterministe à l'échelle atomique de la position de localisation de charge. À cette fin, je vais utiliser l'holographie électronique et le MET a balayage, développer un porte-échantillon TEM électrique à basse température, et des nouvelles moyens de préparation d'échantillon.