Бразильские и Американские ученые изобрели простой и быстрый способ поиска дефектов в двумерных материалах. Для этого они скомбинировали метод микроскопии при помощи генерации второй гармоники с микроскопией темного поля. До этого основным инструментом для проверки однослойных структур считался дорогой и большой электронный микроскоп, непригодный для массового применения на производстве. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.
В последние годы индустрия электроники ищет способы использовать материалы из одного слоя атомов - двумерные материалы (самый известный из них, пожалуй, графен). Используя такие материалы, разработчики процессоров смогут уменьшить размеры устройств и их энергопотребление. Однако, массовое производство сложных компонентов невозможно без быстрого и надежного способа выявлять брак.
До недавнего времени поиск дефектов в двумерном материале занимал много времени и требовал серьезного оборудования и высокой квалификации, но группа исследователей из США и Бразилии под руководством Бруно Карвальо (Bruno R. Carvalho) из Федерального университета Рио Гранде (Бразилия) предложила способ дефектоскопии, который может применяться быстро и массово.
Существует физическое явление, называемое генерацией второй оптической гармоники (ГВГ). Фотоны, проходя через некоторые материалы, объединяются и формируют новые фотоны с удвоенной энергией, то есть с вдвое большей частотой. Иными словами, предмет люминесцирует другим цветом по сравнению с тем, которым его освещают. Этот эффект значительно усиливается в местах, где нарушается структура атомов в двумерном материале. Испуская лазером свет на фиксированной частоте и регистрируя его на удвоенной, можно получить изображение этих нарушений структуры, которые и укажут на дефекты.
Проблема в том, что видимые на таком изображении дефекты получаются не очень яркими на фоне света, который испускает из-за ГВГ остальной материал без дефектов. В поисках способа решить проблему ученые изучили под электронным микроскопом атомную структуру однослойного диселенида молибдена, и их расчеты показали, что дефект структуры должен испускать свет под увеличенным углом, по сравнению с однородным материалом. Чтобы проверить это, исследователи адаптировали технологию темнопольной микроскопии. Поместив образец в центр, они заблокировали центральную часть объектива и стали фиксировать только те лучи, которые падают на его края под большим углом.
В результате удалось получить контрастное изображение однослойного материала, на котором дефекты структуры ярко светятся на темном фоне. Поскольку при этом используется оптический, а не электронный микроскоп, этот способ дешев, удобен и быстр. В дальнейшем авторы надеются расширить метод для работы с другим материалом, в том числе графеном, а так же планируют научиться фиксировать отсутствие единичных атомов.
Ранее в Корее смогли упростить изготовление графеновых квантовых точек, а американцы увидели в электронный микроскоп изотопные метки в клетках.
Василий Зайцев
Как алгоритм заменил приказ начальника
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора
27 октября Anthropic выпустила исследование о том, как ИИ влияет на решения людей, которые с ним работают. [note=6523|Профессиональные аналитики] вместе с ИИ-агентом решали, стоит ли фермерскому кооперативу расширять программу помощи хозяйствам. По ходу работы им то и дело приходилось выбирать между двумя разумными вариантами, и в 86 процентах случаев они соглашались с агентом. Большинство аналит…