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首頁> > 產品中心 > Scanwave 掃描微波近場阻抗顯微鏡

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Scanwave 掃描微波近場阻抗顯微鏡
品 牌 :PrimeNano
型 號 :Scanwave
產 地 :美國
關鍵詞 :Scanwave,sMIM,微波阻抗,sMM


sMIM是由美國PrimeNano公司聯合美國頂尖高校(斯坦福大學)發展起來的一款基于AFM的電學測量設備。在測量樣品表面形貌的同時得到樣品的電學性質,如導電率,介電常數,載流子濃度,載流子類型等。sMIM基于微波頻率的阻抗測量,具有良好空間分辨率和電學分辨率,無需樣片制備等優點,適用于各類材料包括導體、半導體、絕緣體/電介質、掩埋式結構等材料,在半導體,相變材料,納米科學,鐵電材料等科研領域有著非常重要的應用(如下圖所示)。利用sMIM技術取得的科研成果已經發表在著名的國際期刊,例如Science, Nature, Physics Review Letters, Nano Letters 等 (http://www.primenanoinc.com/?page_id=12)


sMIM 應用原理


傳送微波信號到針尖,微波在針尖部位行成近場電磁場與樣品表面和近表面相互作用,相互作用后,反饋微波信號,針尖移動,反饋微波的振幅、相位隨著針尖的電信號變化而變化,軟件進行信號校準、分析,進行電容、電阻率和形貌同步成像。


6種信號反饋通路

Method

半導體

導體

電介質

絕緣體

包埋結構

樣品分辨率

動態模式

CAFM

×

×

×

×

×

×

SCM

×

×

×

×

×

×

SSRM

×

×

×

×

×

Scanwave


半導體領域-半導體器件

sMIM技術可以用來測量半導體器件的電學性質,包括載流子濃度分布,載流子類型,金屬結構,介質層(絕緣體)結構等。利用sMIM對材料局域進行納米尺度下的C-V曲線測量??梢詰迷谄骷碚?,失效分析等。以下我們給出幾個典型的例子。

絕緣柵較為晶體管


以上左圖中為絕緣柵雙較為晶體管的SEM照片和利用其他技術測量得到的圖形;右圖中為利用sMIM技術得到的圖像。比較結果我們可以看出,sMIM技術顯示了器件的更多細節,并且圖像更加清晰。sMIM中不僅顯示了載流子的類型和濃度分布,并且顯示了金屬結構,多晶硅結構和氧化層結構以及氧化層中的缺陷。

http://www.primenanoinc.com/smim_wp3/?page_id=739



CMOS感光器件

圖中為掃描全局快門CMOS感光器件表面的圖像,掃描區域大小為5 μm x 5 μm。圖中數字所對應的區域1是用于存儲的n型的擴散區域; 2是光陰較為n型擴散區域;3是淺溝道隔離絕緣區域;4是金屬接觸區域;5是陰較為周圍的p型襯底。sMIM-C圖像清晰地顯示了各種材料。


利用sMIM-C信號,我們可以進行納米尺度下特定位置的C-V曲線測量。 特定位置的C-V曲線測量可以對半導體器件進行失效分析。如右下圖是對于不同點的測量得到的 C-V曲線。C-V曲線#1和C-V曲線#2顯示被測區域是n型半導體,與器件結構1用于存儲的n型的擴散區域和2光陰較為n型擴散區域相吻合。 C-V曲線#5顯示被測區域是p型半體與器件結構5陰較為周圍的p型襯底相吻合。C-V曲線#3是平的,說明被測區域是非半導體材料,與器件結構3淺溝道隔離絕緣區域吻合。http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=4207

鐵電材料和磁性材料                               

sMIM可以用來測量鐵電材料和磁性材料疇和疇壁的電學性能。         

LiTaO3     

                                 

上圖是對于LiTaO3鐵電材料的掃描結果。sMIM技術可以在一次掃描過程中同時得到材料的表面形貌,PFM圖像和導電性分布的sMIM圖像。PFM圖像清晰的給出了鐵電材料中不同的疇分布。從sMIM圖像中可以看到疇壁是導電的。                                              

http://www.primenanoinc.com/smim_wp3/?page_id=756) 

         


石墨烯


上圖中是利用sMIM技術測量得到的石墨烯的導電性質。sMIM圖像清晰的顯示了石墨烯上超晶格結構的摩爾紋。其摩爾紋結構的尺寸為14nm。http://www.primenanoinc.com/?page_id=751


透過表面測量 sMIM中的微波信號可以穿透介質層,從而測量表面一下的材料的電學性能

sMIM可以穿透介質層,掃描表面以下的材料的性質。上圖利用sMIM測量銀在溶液中電化學生長的過程 。

(Seeing through Walls at the Nanoscale: Microwave Microscopy of Enclosed Objects and Processes in Liquids. ACS Nano 10, 3562–3570 (2016).)

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