Предложен новый метод для «слежки» за горячими электронами
Команда британских физиков предложила метод, с помощью которого можно передвигать молекулы на поверхности кремния, не «касаясь» их, на расстояния около десяти нанометров. Ученые использовали этот подход, чтобы изучить, как «горячие» электроны распространяются в полупроводниковых материалах. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Авторы использовали сканирующий туннельный микроскоп для инжекции высокоэнергетичных электронов в молекулы ароматических соединений, адсорбированных на поверхности кремния. При этом измерялось, сколько молекул передвигалось в результате такого воздействия.
Из полученных данных ученые рассчитывали зависимость «манипулярующего» воздействия от температуры и напряжения на зонде (фактически, энергии туннелирующих электронов). Также измерялось характерное расстояние, на которое смещались молекулы в процессе.
Авторы связали воздействие на молекулы с динамикой распространения «горячих» электронов в кремниевой подложке. Оказалось, что экспериментальные данные описываются хорошо известной диффузионной моделью. При этом характерное расстояние «манипуляции» повышалось с температурой и составляло порядка 10 нанометров при 300 кельвинах.
«Горячими» называются электроны, кинетическая энергия которых существенно превышает тепловую (обычно речь идет о сотнях kT). Такие электроны оказывают значительный эффект на полупроводниковые устройства, например, они могут приводить к появлению токов утечки. Кроме того, горячие электроны могут стать одним из препятствий в гонке миниатюризации электронных устройства.
Одним из самых известных примеров манипуляции молекулами при помощи сканирующего микроскопа является небольшое видео от IBM. Инженеры из этой компании сняли короткий фильм, передвигая молекулы монооксида углерода. Анимация под названием «Мальчик и его атом» рассказывает о том, как мальчик играл с атомом во что-то наподобие тенниса у стенки, а потом прыгал на батуте.
В чем особенность исследований Blue Sky
Бывает, что ученые не представляют, каким будет конечный результат их работы и найдет ли она в обозримом будущем практическое применение. Высокорисковые исследования принято называть Blue Sky Science, или «наукой голубого неба». В 2022 году в России прошел первый конкурс «Blue Sky Research — Искусственный интеллект в науке», в котором участвовали исключительно такие проекты. А до 27 февраля 2023 года идет прием заявок на участие в конкурсе 2023 года, посвященном исследованиям на стыке искусственного интеллекта и АПК, пищевых технологий. Ко Дню российской науки, который отмечается в России 8 февраля, мы поговорили с молодыми учеными — финалистами первого конкурса. Рассказываем про их проекты, интересы и науку уровня Blue Sky.
