E se potessimo migliorare ulteriormente un potente strumento scientifico? La tomografia a sonda atomica (APT) è un modo potente per misurare le interfacce su una scala paragonabile alla distanza tra gli atomi nei solidi. Ha anche una sensibilità chimica inferiore a 10 parti per milione. Però, non funziona come potrebbe. Gli scienziati hanno applicato "vetri elettronici" per correggere le aberrazioni nei dati APT. Ora, i ricercatori hanno un'analisi estremamente accurata, metodo preciso per misurare le distanze tra le interfacce nelle strutture vitali di semiconduttori. Queste strutture includono uno strato di silicio (Si) racchiuso da una lega di silicio germanio (SiGe).

Se contiene un computer o utilizza onde radio, si basa su un semiconduttore. Per realizzare semiconduttori migliori, gli scienziati hanno bisogno di modi migliori per analizzare le interfacce coinvolte. Questo nuovo approccio APT offre una precisa, vista dettagliata dell'interfaccia tra Si e SiGe. Offre dati per ottimizzare l'integrità dell'interfaccia. Una migliore conoscenza delle interfacce è fondamentale per far progredire le tecnologie che utilizzano i semiconduttori.

Man mano che i dispositivi elettronici si restringono, sono necessarie sintesi e caratterizzazione dei semiconduttori più precise per migliorare questi dispositivi. APT può identificare le posizioni degli atomi in 3-D con una risoluzione sub-nanometrica dagli ioni evaporati rilevati, e può rilevare le distribuzioni di droganti e la segregazione chimica di basso livello alle interfacce; però, fino ad ora, le aberrazioni ne hanno compromesso la precisione. I fattori che influenzano la gravità delle aberrazioni includono la sequenza da cui vengono evaporati i materiali di interfaccia (ad esempio, SiGe a Si rispetto a Si a SiGe) e la larghezza del campione a forma di ago da cui viene evaporato il materiale (ad esempio, maggiore è la quantità di materiale analizzato, maggiori sono le aberrazioni). Ci sono diversi vantaggi nella comprensione della composizione chimica a livello sub-nanometrico di un materiale con APT. Per esempio, APT è 100 a 1, 000 volte più chimicamente sensibile rispetto alla tradizionale tecnica di misurazione dell'interfaccia, microscopia elettronica a trasmissione a scansione (STEM). Inoltre, perché APT è un tempo di volo, metodo di spettrometria di massa di ioni secondari, è superiore per rilevare droganti leggeri e droganti con numeri atomici simili alla massa, come il fosforo in Si. In questo esperimento, ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory e dei laboratori HRL, LLC ha valutato la capacità dell'APT di misurare accuratamente i profili interfacciali SiGe/Si/SiGe confrontando i risultati dell'APT con quelli delle misurazioni STEM a risoluzione atomica ottimizzate dallo stesso campione SiGe/Si/SiGe. Senza applicare un metodo di elaborazione della ricostruzione post-APT, le larghezze di interfaccia Si/SiGe misurate tra i set di dati APT e STEM corrispondono male. Le aberrazioni creano variazioni di densità nel set di dati APT che non esistono nel materiale. ha applicato un algoritmo per correggere le variazioni di densità normali all'interfaccia (ovvero, nella direzione z) dei dati APT, che ha portato a misurazioni accurate del profilo interfacciale. Gli scienziati possono utilizzare questo metodo accurato per caratterizzare i profili di interfaccia SiGe/Si/SiGe per misurare costantemente la stessa larghezza di interfaccia con una precisione vicina a 1 Angstrom (ovvero, frazione della distanza tra due atomi). Questa conoscenza può essere utilizzata per migliorare molti dispositivi a semiconduttore con Si/SiGe o interfacce simili.