观察半导体中与电活动有关的三维掺杂原子的原子结构

东京工业大学的科学家们（日本技术）和他们的研究团队，涉及JASRI、大阪大学研究员、名古屋技术学院和奈良先端科学技术大学已经开发出一种新的确定方法和可视化的三维（3D）个人掺杂原子采用弹簧结构。这项技术将有助于改进目前对半导体中掺杂剂的原子结构的了解，从而有助于开发高性能器件的新制造工艺。

利用分光光电子全息，电气特性的测量，和第一原理的动态模拟，在半导体晶体中掺杂杂质原子的三维结构进行了成功地揭示。长期以来，人们对半导体中掺杂剂原子结构的理解有了很大的需求，主要是因为目前对活性掺杂浓度的限制是由于形成不同类型的团簇和其他缺陷结构而导致过量掺杂原子的失活。

寻找高效率和/或高浓度电激活半导体杂质杂质的技术一直是半导体器件技术的一个重要方面。然而，尽管各种成功的发展，可达到的最大浓度的活性掺杂仍然有限。考虑到掺杂原子结构在这个过程中的影响，这些结构先前已经用理论和实验方法进行了研究。然而，直接观察掺杂原子排列的三维结构至今难以实现。

在这项研究中，Kazuo Tsutsui及其同事在东京技术涉及JASRI大阪大学研究员，名古屋技术学院，和奈良先端科学技术大学开发的分光光电子全息的Spring-8，和杠杆光电子全息在不同部位确定掺杂浓度的能力，基于光电子谱峰的强度，和分电有效/无效原子。这些结构与载流子浓度直接相关。在这种方法中，核心层的电子软X射线激发导致各种原子的光电子的发射的电波，然后由周围的原子散射。由此产生的干涉图样产生光电子全息图，然后用电子分析仪捕获光电子全息图。以这种方式获得的光电子谱包含来自多个原子位置的信息。因此，进行峰值拟合得到单个原子点的光电子全息图。这种技术与第一原理模拟相结合，可以成功地估计掺杂原子的三维结构，以及它们的不同化学键状态的评估。用该方法估算了掺杂在硅表面的砷原子的三维结构。所得结果充分证明了该方法的有效性，并证实了以前的一些结果。

This work demonstrates the potential of spectro-photoelectron holography for the analysis of impurities in semiconductors. 这种技术允许用传统方法难以执行的分析，因此在改进掺杂技术的发展和最终支持高性能器件的制造方面是有用的。

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