Суть нового метода, позволившего преодолеть досадные ограничения, вкратце такова. В материале возбуждают сильную звуковую волну с частотой несколько терагерц. Ее длина составляет нескольких межатомных расстояний, а период сопоставим с характерным атомным временем в решетке, что и определяет высокое разрешение метода. Возбудить колебания столь высокой частоты непросто, но они спонтанно возникают на фронте ударных волн или могут быть получены с помощью лазерных импульсов длительностью меньше пикосекунды. Однако возбудить упругие колебания — только полдела. Их еще нужно как-то регистрировать, а сделать это до сих пор было просто-напросто нечем.

Расчеты методом молекулярной динамики показали, что на границе раздела двух материалов с различными пьезоэлектрическими свойствами (а ими в той или иной мере обладают многие вещества) терагерцовые акустические колебания, за счет возбуждения поверхностных поляризационных токов, будут эффективно и когерентно преобразовываться в электромагнитные волны. А уже электромагнитные волны этой частоты нетрудно измерить вблизи материала известными методами.

Эксперименты с гетероструктурой из тонких нанопленок нитридов алюминия и галлия, использующихся при изготовлении светодиодов, блестяще подтвердили расчеты. И теперь есть надежда, что новый метод позволит детально исследовать структуру многих электронных устройств, состоящих из набора тонких пленок (полевых транзисторов, светодиодов, солнечных элементов и др.). Прекрасное пространственное разрешение позволит использовать метод при визуализации и контроле перспективных устройств из квантовых точек и других наноструктур.

Однако прежде чем терагерцовые волны станут привычным инструментом технологов, ученым еще предстоит покорпеть в лабораториях. ГА

Новый метод голографической интерферометрии для измерения механических напряжений в электронных устройствах предложили ученые французского Национального центра научных исследований. Метод впервые позволил получить двухмерную картину распределения напряжений на сравнительно большом срезе чипа с разрешением всего несколько нанометров.

Обычно инженеры стараются избегать механических напряжений и деформаций, поскольку они снижают надежность электронных устройств. Однако в последние годы "растянутый" кремний стал привычным компонентом компьютерных чипов. В таком кремнии заметно повышается подвижность носителей заряда, а значит, и скорость переключения транзисторов. По-видимому, механические напряжения будут играть важную роль и в основанной на нанотрубках и нановолокнах электронике будущего.

Сегодня растянутые участки кремния в чипах создают разными способами, которые нередко приводят к сложным двух- и трехмерным механическим деформациям. И без их скрупулезного измерения разработка новых устройств уже невозможна. Однако все известные методы, основанные на Рамановской спектроскопии, дифракции рентгеновских лучей и пр., либо обладают низким разрешением, либо могут покрыть лишь небольшой участок чипа.

Французские ученые предложили скомбинировать два метода: построения муара и электронной голографии. В первом из них когерентный электронный пучок просвечивает пару расположенных друг над другом образцов с одинаковой ориентацией решетки, один из которых — ненапряженный кристалл, а второй — образец, чьи деформации надо исследовать.

Дифрагированные электроны от двух кристаллов интерферируют друг с другом и дают картину деформаций. Но этот метод обладает низким разрешением и позволяет просвечивать только тонкие образцы, которые, учитывая наномасштабы, не так-то просто расположить друг над другом с необходимой точностью. В электронной голографии пучок разделяется на два, один из них проходит сквозь образец, а затем объединяется и интерферирует с опорным пучком с помощью электронной бипризмы. Чтобы объединить оба метода, ученые поместили на пути опорного пучка ненапряженный кристалл и сразу получили картину деформаций с пространственным разрешением лучше четырех нанометров на области размером до одного микрона. Это позволяет исследовать массив сразу из нескольких полевых транзисторов.

Экспериментаторы уверены, что их метод быстро обретет популярность у технологов и разработчиков компьютерных чипов.ГА

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Егор Васильев

Татьяна Василькова

Владимир Головинов

Евгений Золотов

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Павел Протасов

Дмитрий Шабанов

Константин Шиян