Jungtinių Valstijų mokslininkai iš „Rice“ universiteto žengė svarbų žingsnį itin plonos elektronikos plėtros srityje. Jie sukūrė metodiką, leidžiančią aptikti paslėptus struktūrinius defektus medžiagose, iš kurių gaminami pažangūs prietaisai.
Šis pasiekimas ypač reikšmingas kuriant naujos kartos tranzistorius, fotodetektorius ir kvantinius įrenginius, kurių veikimas paremtas kelių dvimačių (2D) medžiagų sluoksnių suklojimu vienas ant kito.
Vienas esminių tokios „sumuštinio“ architektūros komponentų yra heksagoninis boro nitridas (hBN) – beveik idealiai plokščias izoliatorius, vertinamas dėl cheminio stabilumo. Vis dėlto docento He Jon Li vadovaujama tyrėjų grupė nustatė, kad ši medžiaga dažnai turi paslėptų pakavimo defektų.
Tokie defektai primena siauras klostes, atsirandančias tarp knygos puslapių, kai jie šiek tiek pasislenka. Mikroskopinės „kišenės“ lokaliai susilpnina izoliacines medžiagos savybes, nes jose gali susitelkti elektriniai krūviai. Dėl to įrenginiai kartais ima gesti anksčiau laiko net ir esant labai žemai įtampai.
Eksperimentai parodė, kad įprasti plonų sluoksnių paruošimo būdai, pavyzdžiui, plonų plokštelių atskyrimas lipnia juosta ir jų perkėlimas ant silicio padėklų, gali išprovokuoti tokias deformacijas. Tuo tarpu naudojant optinį mikroskopą ar atominių jėgų mikroskopiją paviršius atrodo nepriekaištingai lygus, todėl šių defektų aptikti nepavyksta.
Situacija pasikeitė pritaikius katodoliuminescencinę spektroskopiją. Šis metodas leido užfiksuoti gilaus ultravioletinio diapazono spinduliuotę ir taip atskleisti ryškias „pažeidimų linijas“, kurios kitais tyrimo būdais buvo nematomos.
Tyrimas taip pat parodė, kad defektai dažniau susidaro storesnėse hBN plokštelėse. Dėl tokių struktūrinių anomalijų du iš pažiūros identiški įrenginiai gali veikti visiškai skirtingai: vienas tinkamai izoliuoja, o kitas praleidžia srovę ten, kur jos neturėtų būti.
Sukurtas kombinuotas požiūris, apjungiantis elektroninę mikroskopiją ir spinduliuotės žemėlapių sudarymą, leidžia brokuotus komponentus atpažinti ir atmesti dar gamybos etape.
Autorių teigimu, ši metodika yra universali ir gali būti taikoma kitoms sluoksninėms medžiagoms. Tai atveria kelią patikimesnei naujos kartos elektronikai, kurioje kiekvienas atomas užima tikslią vietą ir užtikrina stabilią, itin sudėtingų skaičiavimo sistemų reikalaujamą veiklą.
