Jungtinių Valstijų mokslininkai iš „Rice“ universiteto padarė svarbų žingsnį plėtojant itin ploną elektroniką. Jie sukūrė unikalią metodiką, leidžiančią aptikti paslėptus struktūrinius defektus medžiagose, iš kurių gaminami pažangūs prietaisai.
Šis atradimas itin reikšmingas kuriant naujos kartos tranzistorius, fotodetektorius ir kvantinius įrenginius, kurių veikimas pagrįstas kelių dvimačių (2D) medžiagų sluoksnių sudėjimu vienas ant kito.
Vienas svarbiausių tokios „sumuštinio“ architektūros elementų yra heksagoninis boro nitridas (hBN) – idealiai plokščias izoliatorius, vertinamas dėl savo cheminio stabilumo. Tačiau, kaip nustatė docento He Jon Li vadovaujama grupė, ši medžiaga dažnai turi paslėptų pakavimo defektų.
Tokie defektai primena siauras klostes, susidarančias tarp knygos puslapių, kai jie šiek tiek pasislenka. Šios mikroskopinės „kišenės“ elektriniams krūviams lokalizuotai silpnina izoliacines medžiagos savybes ir gali sukelti ankstyvą įrenginių gedimą esant net itin žemai įtampai.
Eksperimentais nustatyta, kad įprasti plonų sluoksnių paruošimo metodai – pavyzdžiui, plonų plokštelių atskyrimas lipnia juosta ir jų perkėlimas ant silicio padėklų – išprovokuoja šias deformacijas. Naudojant optinius ar atominių jėgų mikroskopus, paviršius atrodo nepriekaištingai lygus, todėl defektų aptikti nepavyksta.
Situacija pasikeitė pritaikius katodoliuminescencinę spektroskopiją. Šis metodas leido užfiksuoti gilaus ultravioletinio diapazono spinduliuotę ir taip atskleisti ryškias „pažeidimų linijas“, kurios buvo nematomos kitais tyrimo būdais.
Tyrimas parodė, kad defektai dažniau susidaro storesnėse hBN plokštelėse. Dėl šių struktūrinių anomalijų du iš pažiūros identiški įrenginiai gali veikti visiškai skirtingai: vienas – tinkamai izoliuoti, kitas – praleisti srovę ten, kur jos neturėtų būti.
Sukurtas kombinuotas požiūris, apjungiantis elektroninę mikroskopiją ir spinduliuotės žemėlapių sudarymą, leidžia tokius brokuotus komponentus atpažinti ir atmesti dar gamybos etape.
Autorių teigimu, ši metodika yra universali ir gali būti taikoma ir kitoms sluoksninėms medžiagoms. Tai atveria kelią patikimos naujos kartos elektronikos kūrimui, kurioje kiekvienas atomas užima tikslią vietą, užtikrindamas stabilią itin sudėtingų skaičiavimo sistemų veiklą.
