연구원들은 얇은 전자 층에서 결함을 찾아내는 방법을 개발했습니다.

초박형 전자 층은 원자 결함으로 인해 실패할 수 있습니다.새로운 방법은 장치가 고장나기 전에 이러한 약점을 찾아냅니다.

미국의 연구원들은 낮은 전압에서 장치의 고장을 일으킬 수 있는 초박형 전자 재료의 숨겨진 결함을 탐지하는 방법을 개발했습니다.라이스대학교 연구팀은 일반적인 2차원 절연체인 육각형 질화붕소의 작은 결함이 전하를 가두어 재료의 특정 영역을 약화시킬 수 있음을 보여주었습니다.이러한 약점으로 인해 예상보다 빨리 전류가 누출되어 장치 오류가 발생할 수 있습니다.동일한 프로세스를 사용하여 제작된 두 장치 중 하나에 이러한 숨겨진 결함 선이 포함되어 있으면 다르게 작동할 수 있습니다.

이번 연구에서는 이종 구조(heterostructure)로 알려진 계층화된 전자 구조를 조사했습니다.이들은 서로 다른 2차원 재료를 쌓아서 만들어집니다.육각형 질화붕소는 활물질 사이에 평평하고 안정적인 절연층을 제공하기 때문에 이러한 스택에 자주 사용됩니다.

연구진은 육각형 질화붕소의 원자층에서 길고 좁은 정렬 불량을 발견했습니다.스태킹 결함이라고 하는 이러한 결함은 책의 페이지 간 약간의 이동과 유사합니다.쉽게 형성될 수 있지만 표준 검사 도구로는 감지하기가 어렵습니다.

결함이 어떻게 형성되는지 이해하기 위해 팀은 접착 테이프를 사용하여 벌크 결정에서 얇은 조각을 벗겨내고 이를 실리콘 및 이산화규소 웨이퍼에 옮겼습니다.그들은 이 이동 과정에서 굽힘으로 인해 적층 결함이 발생할 수 있다고 의심했습니다.


이동 전후에 동일한 플레이크를 검사했습니다.광학 및 원자력 현미경은 매끄러운 표면을 보여주었습니다.그러나 전자빔으로 물질을 스캔하고 방출된 빛을 기록하는 음극발광 분광법을 사용하여 샘플을 분석하면 밝고 좁은 결함선이 보입니다.

결과는 두꺼운 플레이크가 이러한 결함을 일으킬 가능성이 더 높다는 것을 보여주었습니다.적층 결함이 있는 지역에서는 소재의 절연 성능이 떨어지고 낮은 전압에서 누전이 시작됐다.

전자 현미경, 음극 발광 매핑 및 힘 기반 측정을 결합하여 팀은 장치가 작동되기 전에 이러한 숨겨진 결함을 식별할 수 있는 실용적인 방법을 만들었습니다.이 접근 방식은 초박형 전자 장치에 사용되는 다른 적층 재료에도 적용될 수 있습니다.