Araştırmacılar, ultra ince elektroniklerin güvenilirliğini artırmak için gizli kusurları tespit edebilen yeni bir teknik geliştirdi. Rice Üniversitesi’nden ekip, yaygın olarak kullanılan iki boyutlu bir yalıtkandaki tespit edilmesi zor kusurların elektrik yüklerini hapsedebileceğini ve malzemeyi yerel olarak zayıflatarak daha düşük voltajlarda arızalanma olasılığını artırabileceğini gösterdi. Çalışmanın baş yazarlarından biri olan Rice’da malzeme bilimi ve nano mühendisliği yardımcı doçenti Hae Yeon Lee: “Bu kusurların ne zaman ve nerede oluştuğunu tespit etmenin pratik yollarını göstererek, gelecekteki cihazların daha güvenilir ve tekrarlanabilir olmasına yardımcı oluyoruz” dedi.
Elektronik devrelerde hata tespiti
Araştırma ekibi, gelişmiş transistörler, fotodedektörler ve kuantum cihazları gibi ultra ince elektroniklerin yapımının, farklı 2D malzemelerin tabakalarını “heteroyapılar” halinde üst üste istiflemeyi içerdiğini vurguladı. Atomik olarak düz ve kimyasal olarak kararlı olmasıyla değer verilen altıgen bor nitrür (hBN), yaygın bir yapı taşıdır.
Lee, bir malzemenin mukavemetinin, renginin ve elektriksel davranışlarının atomlarının düzenlenme biçiminden kaynaklandığını belirtti. Ancak gerçek malzemeler mükemmel değildir. Lee, hBN’de, bir kitaptaki birkaç sayfanın kaymasıyla oluşan kırışıklıklara benzer şekilde, uzun ve dar hizalama hatalarının meydana gelebileceğini bulduklarını iddia etti. Araştırmacılara göre, bu gizli kusurlar kolayca oluşuyor ve gözden kaçması da bir o kadar kolay.
Araştırmacılar, yapışkan bant kullanarak büyük bir kristalden ince hBN pullarını ayırdılar ve ardından bunları silikon ve silikon dioksit levhalara aktardılar. Bu rutin işlemin levhaları bükerek istifleme hataları adı verilen kusurlara neden olabileceğinden şüphelendiler. Lee: “Bunu test etmek için, aynı hBN pullarını aktarımdan önce ve sonra görüntüledik” dedi.
Normal bir optik veya atomik kuvvet mikroskobu altında, pullar pürüzsüz ve bozulmamış görünüyordu. Ardından, Rice’ın Ortak Ekipman Otoritesi’nde, bir basın bültenine göre, bir malzemeyi elektron ışınıyla tarayan ve yaydığı ışığı kaydeden bir teknik olan katodlüminesans spektroskopisi kullanarak örnekleri incelediler. Lee: “hBN, birçok laboratuvarın kolayca uyaramadığı derin ultraviyole ışık yayar. Bu emisyon haritası, diğer yöntemlerin gözden kaçırdığı parlak, dar istifleme hatalarını ortaya çıkardı; bu da onların gözden kaçırılmasının nedenlerinden biri” dedi.
