Tüm elektronik Nanosecond çözüldü tarama tünelleme mikroskobu: tek Dopant şarj Dynamics incelenmesi kolaylaştırılması

Özet

Silikon dopant atomlar nano saniye çözüldü şarj dinamikleri ile tarama tünel mikroskop gözlemlemek için tüm elektronik yöntemi göstermektedir.

Özet

Minyatür nerede dopants az sayıda aygıt özellikleri kontrol edebilirsiniz ölçekler için yarı iletken cihazların yeni teknikler onların dynamics karakterize yetenekli gelişimi gerektirir. Tek dopants araştıran tünelleme mikroskobu (STM) tarama kullanım motive alt nanometre Uzaysal çözünürlük gerektirir. Ancak, geleneksel STM milisaniyelik zamansal çözünürlük için sınırlıdır. Tüm elektronik zaman çözüldü STM bu çalışmada silikon nanosaniye çözünürlük ile dopant dinamiklerini incelemek için kullanılan da dahil olmak üzere bu eksiklik üstesinden gelmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Burada sunulan yöntemleri yaygın olarak erişilebilir ve atomik ölçekte dinamikleri çok çeşitli yerel ölçme izin. Bir roman saat-tünel spektroskopi tekniği tarama sundu ve verimli dynamics için arama için kullanılan çözüldü.

Giriş

Mikroskobu (STM) tünel tarama Nanobilim atomik ölçekli topografya ve elektronik yapısı çözme yeteneğini için önde gelen aracı haline gelmiştir. Bir geleneksel STM, ancak, onun zamansal çözünürlük geçerli Pre amplifikatör¹sınırlı bant genişliği nedeniyle milisaniyelik zaman ölçeği için sınırlıdır kısıtlamasıdır. Uzun STM'ın zamansal çözünürlük üzerinde yaygın olarak atomik işlemler gerçekleştiği ölçekler için genişletmek için bir hedef olmuştur. Öncü çalışmak zaman-tünelleme mikroskobu (TR-STM) tarama Freeman et. al. tarafından çözüldü ¹ photoconductive anahtarları ve Pikosaniye gerilim darbeleri tünel birleşim için iletimi için örnek üzerinde desenli mikroserit iletim hatları kullanılmaktadır. Bu kavşak karıştırma teknik 1 nm ve 20 ps²eşzamanlı çözünürlük elde etmek için kullanılan, ama bu asla yaygın olarak özel örnek yapıları kullanma zorunluluğu nedeniyle benimsenmiştir. Neyse ki, bu eserlerden elde temel fikir birçok kez çözüldü teknikleri için Genelleştirilmiş; bant genişliği STM'ın devresi için birkaç kilohertz sınırlı olsa bile, doğrusal olmayan I(V) yanıt olarak STM birçok pompa-sonda döngüleri elde edilen ortalama tünel geçerli ölçerek probed daha hızlı dynamics sağlar. Aradan geçen yıllarda, pek çok yaklaşım incelemiş bulunuyoruz, en popüler olan kısaca aşağıda incelenir.

(SPPX) STM sarsıldı-darbe-çift-heyecanlı gelişmeler ultrafast Lazer Teknolojileri doğrudan tünel birleşim aydınlatıcı ve taşıyıcıları örnek³heyecan verici alt Pikosaniye çözünürlük elde yararlanır. Olay lazer ışık geçici iletim geliştirmek ücretsiz taşıyıcıları oluşturur ve bir kilit-in amplifikatör ile ölçülecekbend i/dt_d modülasyon pompa ve prob (t_d) arasındaki gecikme sağlar. Pompa ve yoklama arasındaki gecikme olduğu gibi pek çok diğer optik yaklaşım, lazer'ın şiddeti yerine modüle çünkü SPPX-STM fotoğraf aydınlatma kaynaklı termal genleşme ipucu³önler. Bu yaklaşımın daha yeni uzantıları üzerinde SPPX-STM dynamics pompa-sonda gecikme kere⁴aralığı artırmak için nabız-malzeme çekme teknikleri kullanarak araştırmak için kullanılabilir zaman çizelgelerine genişletmiştir. Önemlisi, bu son gelişme de ben(t_d) eğriler yerine doğrudan sayısal entegrasyon ile ölçmek için yeteneği sağlar. SPPX-STM son uygulamaları taşıyıcı rekombinasyon çalışma dahil tek-(Mn, Fe)/GaAs(110) yapıları GaAs⁶'⁵ ve donör dinamiği. SPPX-STM uygulamaları bazı kısıtlamalar yüz. SPPX-STM ölçen sinyal ücretsiz taşıyıcıları tarafından optik darbeler heyecanlı bağlıdır ve yarı iletkenler için uygundur. Çünkü büyük bir alan optik darbeler tarafından heyecan geçerli tünel için belgili tanımlık uç, lokalize, Ayrıca, sinyal bir evrişim yerel özellikleri ve malzeme taşıma olsa da. Son olarak, dynamics altında eğitim photoinduced olması gerekir böylece önyargı kavşağında Ölçüm ölçeği sabittir.

Daha yeni bir optik teknik, terahertz (THz-STM), STM boş alan THz bakliyat STM ucu kavşak üzerinde duruldu çiftler. Aksine SPPX-STM eşleşmiş bakliyat alt Pikosaniye çözünürlük⁷ile elektronik olarak tahrik uyarilmalar incelenmesi için izin hızlı gerilim darbeleri gibi davranan. İlginçtir, doğrultucu geçerli THz bakliyat sonuçları aşırı tepe akım yoğunluğu değil erişilebilir geleneksel STM^8,9tarafından oluşturulan. Bu teknik son zamanlarda sıcak elektron Si(111)-(7x7)⁹ çalışma ve bir tek pentacene molekül¹⁰titreşim resim kullanılmıştır. THz-bakliyat doğal olarak ucuna kadar çift, ancak, STM deney THz kaynağına entegre etmek gerekliliği için birçok Denemecileri zor olması muhtemeldir. Bu diğer yaygın olarak uygulanabilir ve kolayca implementable yöntemlerin geliştirilmesi sayesinde motive eder.

2010 yılında, dinginliği vd. ¹¹ nerede bir DC uzaklığı üst kısmında elektronik olarak uygulanan nanosaniye gerilim darbeleri pompa ve sistem¹¹sonda tüm elektronik bir teknik geliştirmiştir. Giriş Bu tekniğin daha önce farkedilmemiş fizik ölçmek için zaman karar vermek STM belirsizliği ve pratik uygulamaları kritik bir gösteri sundu. Bunun öncesinde, STM karıştırma kavşak hızlı değil bulunmakla mikrodalga bakliyat STM ucuna kadar uygulama araştırılması için rasgele örnekler verir. Bu teknik herhangi bir karmaşık optik metodolojileri veya optik STM kavşak erişim gerektirmez. Bu düşük sıcaklık STMs uyum için en kolay yöntem sağlar. Bu tekniklerin ilk gösteri spin-dinamiği nerede spin polarize STM spin-Birleşik Devletleri tarafından pompa bakliyat¹¹heyecanlı gevşeme dinamikleri ölçmek için kullanılan çalışma uygulandı. Yakın zamana kadar manyetik adatom sistemleri^12,13,14 kaldı sınırlı ama sahiptir uygulama taşıyıcısı yakalama hızı çalışma odasına ayrı bir orta boşluk uzatılmış beri¹⁵ devlet ve dinamikleri şarj Tek arsenik dopants silikon^15,16. Bu çalışmanın odak ikinci çalışmadır.

Tamamlayıcı metal oksit yarı iletkeni (CMOS) cihazlar şu anda nerede tek dopants aygıt özelliklerini^{17 etkileyebilir rejim giriyorsunuz çünkü tek dopants yarı iletkenler özelliklerinde çalışmalar son zamanlarda önemli ilgisini çekti var} . Ayrıca, çeşitli çalışmalarda tek dopants gelecek aygıt temel bileşeni olarak, örneğin qubits için kuantum hesaplama¹⁸ ve kuantum bellek¹⁹olarak ve tek atom transistörler²⁰ olarak hizmet verebilir göstermiştir ^{, 15}. gelecek cihazlar Ayrıca STM litografi²¹ile atomik hassasiyetle desenli bond (DB) sarkan silikon gibi diğer atomik ölçekli kusurlar dahil. Bu amaçla, DBs şarj qubits²², kuantum hücresel Otomata mimarileri^23,24ve atomik teller^25,26 için kuantum nokta olarak önerilen ve oluşturmak için desenli Kuantum Hamilton mantığı²⁷ ve yapay moleküller^28,29gates. İleride, cihazlar tek dopants ve DBs dahil olabilir. DBs kolayca STM ile karakterize ve tek dopant aygıtları karakterize için bir tanıtıcı kullanılan yüzey kusurları olduğu için çekici bir stratejidir. Bu strateji bir örnek olarak, DBs şarj sensörler yüzey yakınındaki dopants şarj dinamikleri anlaması için bu çalışmalarında kullanılır. Bu dinamikler dinginliği ve ark. tarafından geliştirilen teknik uyarlanmıştır TR-STM tüm elektronik bir yaklaşım kullanımı ile yakalanır ¹¹

Ölçüleri seçili DBs sonlandırıldı hidrojen Si(100)-(2x1) yüzeyi üzerinde gerçekleşir. Yaklaşık 60 uzanan dopant tükenmesi bölge nm yüzeyinin altında oluşturulan kristal³⁰, Termal tedavi yolu ile DB ve birkaç diğer yüzey yakınındaki dopants toplu grup decouples. DBs STM çalışmaları onların gürültülerinden dopants ve sıcaklık, konsantrasyon gibi küresel örnek parametreleri bağlıdır ama bireysel DBs da bağlı olarak kendi yerel çevre¹⁶güçlü varyasyonları göstermek bulduk. Tek bir DB üzerinde bir STM ölçüm sırasında geçerli akış, elektron tünel toplu DB (Γ_toplu) ve için belgili tanımlık uç (Γ_ucu) DB oranı tabidir (şekil 1). Ancak, iletim DB kendi yerel çevreye duyarlı olduğundan, hangi DB's gürültülerinden izleyerek anlaşılmaktadır olabilir Γ_toplu (şekil 1B), yakındaki dopants şarj durumunu etkiler. Sonuç olarak, bir DB gürültülerinden yakındaki dopants, şarj durumları hissediyorum için kullanılabilir ve dopants olan oranları verilen toplu (Γ_LH) elektron belirlemek için kullanılan ve STM ucuna kadar kaybetmek onları (Γ_{HL < / c13 >). Bu dinamikler gidermek için TR-STS hangi ucunu yüzey yakınındaki dopants iyonlaşma indükler eşik gerilimi (Vthr) gerçekleştirilir. Pompa ve sonda nabız rolü burada sunulan üç kez çözüldü deneysel teknikleri aynıdır. Pompa geçici önyargı düzeyi aşağıdan hangi dopant iyonlaşma indükler Vthr, getiriyor. Bu daha düşük bir önyargı izleyen sonda darbe tarafından örneklenir DB gürültülerinden artırır.}

Bu raporda açıklanan teknikleri milisaniyelik üzerinde nano saniye zaman ölçeğini STM ile meydana gelen dynamics karakterize etmek isteyenler yararlanacak. Bu teknikler şarj dynamics eğitimi için sınırlı değildir, bu dinamikleri STM (Yani, devletler veya yüzeye yakın) tarafından probed Birleşik gürültülerinden geçici değişiklikler yoluyla ortaya önemlidir. Öyle ki Darbe Gerilimlerinden ve denge akımları arasındaki farkı ile çarpılır geçici Birleşik gürültülerinden önemli ölçüde denge durumundan farklı değildir Eğer sonda darbe iş hacmi (genellikle sistemleri gürültü kat küçüktür 1 pA), sinyal gürültü kaybolur ve bu tekniği ile tespit olmayacaktır. Bu raporda açıklanan teknikleri gerçekleştirmek için gereken ticari olarak kullanılabilir STM sistemleri deneysel değişiklikler mütevazı olduğundan, bu teknikleri yaygın olarak topluma erişilebilir olması öngörülmektedir.

Protokol

1. ilk kurulum mikroskop ve deneyler

1. Begin bir ultrahigh ile yetenekli kriyojenik STM vakum ve kontrol yazılımı ilişkili. STM kriyojenik sıcaklıklara serin.
   Not: Bu raporun ultrahigh vakum elde sistemleri için işaret < 10 x 10^-10 Torr. STM kriyojenik sıcaklıklara soğutmalı; Bu mütevazı sıcaklıklarda termal aktif dopants şarj dinamiklerini araştırıyor özellikle önemlidir. Diğer odaları oda sıcaklığında olabilir.
2. STM ipucu yüksek frekanslı kablolama (~ 500 MHz) ile donatılmış emin olun.
   Not: darbe şekillendirme yöntemleri kullanarak, STM standart kriyojenik sıcaklık koaksiyel kablo (~ 20 MHz) ile zaman yanıt büyük bir artış Grosse vd tarafından bildirilmiştir ³¹
3. Pompa-sonda deneyler için kullanılan gerilim darbe çifti döngüleri hazırlamak için kullanılan ucu (Şekil 2), en az iki kanallı bir rasgele işlev üreteci bağlayın.
4. Pompa ve Yoklama gerilim darbeleri bağımsız olarak oluşturulan ve ucunu beslenen önce özetlenebilir rasgele işlev üreteci yapılandırın.
5. Görüntüleme ve geleneksel spektroskopisi (V_DC) örnek için kullanılan DC önyargı gerilim uygulanır.
6. İki radyo frekansı anahtarları rasgele işlev jeneratör çıkış kanallara bağlayın.
7. Anahtarları ucu STM görüntüleme ve geleneksel spektroskopisi sırasında cezalı, etkili önyargı V_DC + V_ucu (şekil 4A) pompa-sonda deneyler sırasında böylece ve yapılandırın.
8. Geçerli örnek için bağlı bir Pre amplifikatör ile tüm ölçümler için tünel oluşturma toplamak.

2. H-Si(100)-(2x1) yeniden hazırlanması

1. Örnek 3-4 mΩ·cm n-tipi arsenik katkılanmış Si(100) gofret gofret arkası ile Silisyum Karbür scriber tırmalamak ve yavaşça gofret cam mikroskop slaytlar ile kapalı örnek oturtun ayırmak.
2. STM örnek tutucusu örneğe yapıştırmayın ve ultrahigh bir vakum odası STM odasına bitişik tanıtmak.
3. Resistively 600 ° C (bir Pirometre örnek'ın sıcaklık izlemek için kullanılabilir) Isıtma ve en az 6 h ultrahigh vakum için o sıcaklıkta holding tarafından örnek degas.
   Not: örnek ve örnek sahibi degas, ancak temel basınç stabilize etmek basınç başlangıçta artacak (< 10^-10 Torr) birkaç saat sonra.
4. Devam etmeden önce oda sıcaklığına kadar soğutmak örnek sağlar.
5. Resistively filaman 1800 ° c Isıtma ve sistemin temel baskı için yeniden elde etmek bekleyen bir tungsten filament numune olarak aynı odasında degas. Filaman devam etmeden önce kapatın.
   Not: Örnek odasında bu adımı sırasında yüzeyi, yerel oksit tabaka düzgünleştirilecek ve herhangi bir kirlenme bu adıma neden örnek yüzeyinin daha sonra kaldırıldı çünkü kalabilir. Filaman'ın sıcaklığı belirli bir akım/gerilim bir Pirometre kullanarak filaman uygulanan için ayarlanması gerekir.
6. Örnek ile 900 ° C arasında yanıp sönen ve 10 için bu sıcaklıkta holding tarafından örnek yüzeyindeki oksit çıkarmak önce oda sıcaklığına kadar soğutma s. Basınç yanıp sönen işlem sırasında birkaç büyüklük--dan temel basınç artacaktır. Sonra her Bu yordam bulunan yanıp söner, örnek oda sıcaklığında ve devam etmeden önce temel baskı için yeniden elde etmek için sistem için soğumasını bekleyin.
   Not: Yanıp sönen Isıtma ve soğutma 100 sırasına yüksek rampa oranları ile örnek olarak bu rapor içinde tanımlanır ° C/s.
7. Aşamalı olarak daha yüksek sıcaklıklara örnek 1250 ° c son flaş ulaşmak çalışırken flash Nerede 9 x 10^-10 Torr örnek yüzeyi kontamine engellemek için yukarıda basıncı yükselir herhangi bir flaş iptal edin. Kaydı 1250 ° C (Adım 2.6 ısıtmalı filaman tarafından yaydığı ışık bir Pirometre numune'nın sıcaklığı doğru okunması vermesini engeller ve böylece bu setpoint kullanılmalıdır) flaş elde etmek için kullanılan voltaj/geçerli kayıt. Son flaş kristal soğutulur gibi örnek 330 ° c ısı için gerekli voltaj/Cari belirlemek, sonra örnek oda sıcaklığına kadar serin ve devam etmeden önce temel baskı için yeniden elde etmek belgili tanımlık sistem izin bekleyin.
8. 1 x 10^-6 Torr basınçta odasına H₂ gaz sızıntısı ve tungsten filaman 1800 ° c ısı
   Not: Bu atmoic hidrojen³²H₂ çatlama etkiye sahiptir.
9. 5 için o sıcaklıkta tutan örnek 1250 ° c_, yanıp sönen önce örneği 2 min için bu koşullarda basılı s ve 330 ° C'ye soğutma
10. 1 dakika maruz 330 ° C'de sonra aynı anda H₂ sızıntı vanayı kapat, tungsten filaman açmak ve oda sıcaklığında için örnek soğumaya bırakın.
    Not: Bu yüksek flaş sıcaklıklarda dopants örnek dağılımını etkiler. Isıtma 1250 ° c ~ 60 nm dopant tükenmesi bölgesine yakın örnek yüzey³⁰neden tespit edilmiştir.
11. Örnek'in kalite yüzey STM görüntülerini alarak doğrulayın.
    Not: İyi örnekleri büyük olacaktır (> 30 nm x 30 nm) teraslar bir kusur oranı ile < % 1 (sarkan tahvil, adsorbe molekülleri, adatoms, vb) ve dimer satır özellikleri klasik Si(100)-(2x1) yeniden yapılanma³², ortaya koyacak bir başka adım kenarlar (şekil 3B) üzerinden antiparalel çalıştırıyor.

3. pompa-sonda bakliyat tünel kavşağında kalitesini değerlendirmek

1. STM ipucu geçerli geribildirim denetleyicisi geçerli setpoint 50 PA ve-1.8 V bir örnek önyargı ile meşgul olarak örnek yüzeye yaklaşım.
   Not: Bu koşullar altında ipucu olduğu tahmin edilmektedir < 1 nm örnek yüzey. Bu çalışmada kullanılan STM ipucu polikristalin tungsten kimyasal aşındırma tarafından üretildi. Daha fazla bir azot Rezeq vd. de açıklanan yordamı aşındırma kullanarak keskinleşmiş yapıldı. ³³.
2. Büyük yüzey kusuru örnek yüzeyinde bir alan için geniş bir alan taramaları (Örneğin, 50 nm x 50 nm) alarak bak.
3. Pozisyon STM ipucu bir H-Si yüzeyi üzerinde hangi STM görüntüleri (şekil 3B) dimer satır olarak görünür.
4. Geçerli geribildirim denetleyicisi açmak
5. V_DC -V 1.0 için V-0,5 V_pompa , V-0,5 V_sonda , pompa ve sonda nabız 200 genişliğini ayarla ns ve Bakliyat 2,5 artış/Sonbahar zaman ns (şekil 4A).
6. Nerede göreli gecikme pompa ve sonda-900 süpürüldü pompa ve sonda nabız tren bir dizi göndermek için 900 ns ns.
7. Pompa ve yoklama arasındaki gecikme bir fonksiyonu olarak geçerli tünel arsa. Büyük olasılıkla (pompa ve yoklama bakliyat, şekil 4Barasındaki göreli gecikme bir fonksiyonu olarak geçerli tünel içinde güçlü zil salınımlarını) gösterecektir.
   Not: Python ve kaynak yazılım arsa, analiz etmek ve bu el yazması için toplanan verileri değerlendirmek için kullanılmıştır.
8. 3.1-3.5, adımları yineleyin, ancak bakliyat yükselişi/sonbahar zamanlarında artırır. Zil yükselme/düşme kez arttıkça azalır.
   Not: Bu en doğru spektroskopik sonuçlar sağlamak için çalan ortadan kaldırmak istediğini, ancak, bu tekniklerin zaman çözünürlüğü kullanılan bakliyat genişliği ile sınırlı. 25 ns artış kez bu iş için kullanılmıştır.

4. zaman-çözüldü spektroskopisi (TR-STS) tünel tarama

1. Pozisyon STM negatif uç örnek önyargıları (şekil 3B), parlak çıkıntılar olarak görüntülendiği bir silikon DB, üzerinde ipucu.
2. STM geçerli geribildirim denetleyicisi açmak.
3. Bir tren sadece sonda darbe tekrarlama oranı 25 kHz ile oluşan gönderin. Nabız trenler dizi üzerinde sonda darbe önyargı 500 aralığında süpürme mV-1.8 V DC sapması üzerinden.
   Not: Bu basit deneyin geleneksel STS gürültülerinden önyargıları bir dizi üzerinde nerede örneklenir ROM'una benzer.
   1. Bir sinyal gürültü oranı elde edilen spectra sahip olduğunu darbe trenler (her biri farklı bir önyargı ile) süresi yapılandırmak > 10.
4. Bir tren sabit bir önyargı ayarla pompa bakliyat oluşan göndermek (öyle ki V_DC + V_pompa > V_thr) 25 kHz bir tekrarlama oranı ile. Bu deneylerde-1.8 V, 500 V_DC, V_pompave V_thr ayarla mV ve -2,0 V, anılan sıraya göre.
   Not: Pompa bakliyat keyfi olarak uzun süreler (1 µs genellikle yeterli) olabilir.
5. Bir tren pompa bakliyat 10 gecikme tarafından takip sonda darbeleri ile oluşan göndermek ns. Bu deneylerde, pompa darbe genlik 500 ayarla mV ve 500 50'den sonda darbe silme mV.
   Not: Bu deneyde, sonda darbe geleneksel STS örneklenmiş denge durumu yerine pompa darbe tarafından hazırlanan devlet örnekleme olduğunu.
   1. Sadece pompa darbe görüntüleme/bu adıma toplanan sinyal değerlendirirken uygulandığında elde edilen sinyal çıkarma.
6. Sadece sonda karşılaştırın ve pompa + sonda sinyalleri aynı grafikte komplo tarafından. Herhangi bir histeresis iki sinyal içinde zaman çözüldü STM teknikleri ile probed dynamics bir göstergesidir.
   Not: sabit sonda manyetizmanın etki alanı tutmak ve kaba DC tarama (adımda 0,25 V, örneğin), mahsup bir verimli dynamics tekniği için erişilebilir tanımlamak için örnek tüm enerji aralığını eşleyebilirsiniz. Darbe süreleri deney bağlı olarak değiştirilebilir. Pompa darbe genişliği sürekli dopant ionizes öyle ki hangi dopant iyonize, oranından daha uzun olması gerekir. Genel olarak, böyle yüksek sinyal iki gürültülerinden Birleşik ortalama örnekleme olmadan ölçülebilir sonda süreleri altında eğitim, dinamik süreç aynı sırada olmalıdır. Hangi dynamics enerjilerde arama bulunduğunda, öyle ki tek bir sistemin durumunu histeresis geliştirmek için ölçülür sonda sürelerini en aza indirilir önerilir. Olarak gevşeme zamanı sabitleri bulundu, sonda darbe süresi sinyal gürültü oranı artırmak için arttırılabilir.

5. zaman çözüldü STM ölçümleri gevşeme dinamiği

1. STM ipucu bir silikon DB üzerinde konumlandırın ve STM geçerli geribildirim denetleyicisi açmak.
2. Bir tren sabit bir önyargı ayarla pompa bakliyat oluşan göndermek (öyle ki V_DC + V_pompa > V_thr) 25 kHz bir tekrarlama oranı ile. Bu deneylerde-1.8 V, 400 V_DC, V_pompave V_thr ayarla mV ve -2,0 V, anılan sıraya göre.
   Not: Pompa bakliyat keyfi olarak uzun süreler (1 µs genellikle yeterli) olabilir.
3. Pompa ve sonda nabız tren gönderin. Sonda bakliyat bir genlik pompalar daha küçük olması ve hangi histeresis mesafeden karşılaştırılabilir oluşur emin olun (V_sonda < V_pompa, V_sonda + V_DC≈ V_hystersis).
4. Birkaç on µs kadar pompa ve yoklama nabız arasında gecikme süpürme.
5. Sadece pompa darbe uygulandığında elde edilen sinyal çıkarma. Bu deneylerde-1.8 V, 400 V_DC, V_pompave V_sonda ayarla mV ve 210 mV, anılan sıraya göre. Göreli gecikme süpürme-5 μs 35 μs için ayarlayın.
   Not: sinyal elde edilen önceki adımı de uygun ise (R² > 0,80) bir tek üstel çürüme işlevi tarafından pompa darbe tarafından hazırlanan geçici devlet ömrünü uygun ayıklanabilir.

6. zaman çözüldü STM ölçümleri uyarma dinamiği

1. Bir tren sabit bir önyargı ayarla pompa bakliyat oluşan göndermek (öyle ki büyük V_DC + V_pompa > V_thr) 25 kHz bir tekrarlama oranı ile. Bu deneylerde V_DC ve V_thr -1.8 V -2,0 V, anılan sıraya göre ayarlı. V_pompa 220 ve 450 mV arasında ayarlayın.
2. Birkaç yüz nanosaniye için birkaç nanosaniye gelen pompa darbe süresi süpürme.
3. Pompa ve sonda nabız tren gönderin. Sonda bakliyat bir genlik pompalar daha küçük olması ve hangi histeresis mesafeden karşılaştırılabilir oluşur (V_sonda < V_pompa, V_sonda + V_DC≈V _hystersis). Bu deneylerde V_sonda 210 için ayarla mV.
4. Sadece sonda darbe uygulandığında elde edilen sinyal çıkarma.
   Not: elde edilen sinyal üstel ise, bu pompa darbe geçici devlet (iyonize dopant)--dan belgili tanımlık hastalık nöbeti elde edilebilir bir oranda hazırlanıyor gösterir (R²> 0,80). Yukarıda açıklanan deneyler ve burada açıklanan ekipman için özel protokolüdür. Okuyucuların diğer sistemlerin Etütler deneysel kendi kurulum özelleştirmek birçok potansiyel caddeleri vardır. Örneğin, genel teknikleri cryogenically soğutmalı STMs için sınırlı değildir; herhangi bir ipucu malzeme kullanılabilir ve azot gravür gerektirmez. Ayrıca, uygun programlanan rasgele işlev üreteci iki bağımsız kanal toplamı gerek inkâr etmek çift-nabız dalga biçimleri oluşturmak için kullanılabilir. Son olarak, düşük bant genişliği kablolama kullanılan³¹olabilir.

Sonuçlar

Metni bu bölümde sunulan sonuçlar önceden yayınlanmış^15,16olmuştur. Şekil 3 seçili bir örnek davranışını gösterir DB geleneksel STM ile. Geleneksel I(V) ölçüm (şekil 3A) açıkça V_thr DB gürültülerinden keskin bir değişiklik gösteriyor -2,0 V =. Bu davranış da-2.1 V (şekil 3B, sol panelde), -2...

Tartışmalar

Sistem yüksek frekansta yerine sürekli örneklenir dışında TR-STS pompa darbe uygulanmamış türevi geleneksel STS için karşılaştırılabilir gibidir. Sonda bakliyat süreleri uygun ise (>Γ_LH), TR-STS sinyal elde olmadan pompa darbe deneyi iş hacmi tam olarak geleneksel bir STS ile aynı tarihte orantılı bir sabit ile çarpımı ölçüm. Aksi halde kullanılan alçak geçiren filtre uygulama nedeniyle sinyal bilinmeyen bir bölümünü azaltmak bir kilit-in amplifikatör, kullanımı ol...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Low Temperature Scanning Tunneling Microscope	Scientaomicron		Custom-made with 500MHz bandwidth wiring
Arbitarary Function Genorator	Tektronix	AFG3252C
RF Power Splitter/ Combiner	Mini-Circuits	ZFRSC-42-S +
RF Switch	Mini-Circuits	X80-DR230-S +
Non-Contact Infrared Pyrometers	Micron Infrared	MI 140