전도성 원자력 현미경

Conductive atomic force microscopy
다결정 HfO2 스택에 CAFM을 사용하여 수집된 지형(왼쪽) 및 현재(오른쪽) 맵. 그 이미지들은 매우 좋은 공간적 상관관계를 보여준다.

전도성 원자력 현미경(C-AFM) 또는 전류 감지 원자력 현미경(CS-AFM)은 원자력 현미경(AFM)의 모드로서, 샘플 표면과 끝의 접촉점에서 물질의 지형과 전류 흐름을 동시에 측정한다. 지형은 광학계통(레이저 + 광다이오드)을 이용해 캔틸레버의 편향을 감지하고, 전류 대 전압 프리앰프를 사용해 전류를 감지해 측정한다.[1] CAFM이 두 개의 서로 다른 검출 시스템(지형에 대한 광학, 전류에 대한 프리앰프)을 사용하는 것은 STM(지형) 스캐닝 터널링 현미경(지형 현미경)에 비해 강한 장점이다. 기본적으로 STM에서는 지형 그림은 팁과 샘플 사이에 흐르는 전류를 기반으로 구성된다(거리에 따라 계산 가능).g를 전류에 걸다. 따라서 표본의 일부를 STM으로 스캔할 때, 현재의 변동이 (표면 거칠기로 인한) 지형의 변화 또는 (내성적 비이형성으로 인한) 표본 전도성의 변화와 관련이 있는지 식별할 수 없다.

CAFM은 일반적으로 접촉 모드로 작동하며, 전압 및 전류 신호가 인가/판독되는 동안 팁을 한 곳에 보관하거나 일정한 전압(그리고 전류가 수집됨)에서 샘플의 특정 영역을 스캔하도록 이동할 수 있다. 최근 일부 제조업체는 반접촉 모드에서 전류를 측정하는 옵션을 제공하고 있다.[2] 그 상용 항공 화물 이동 먼저 션 오셰어와 직장 동료들에 의해 케임브리지 대학교의 1993,[3]에고 거기에 문학에 C-AFM, local-conductivity AFM(LC-AFM), 전도성 프로브 AFM(CP-AFM), 전도성의 탐침 현미경 관찰(C-SPM)또는 전도성 주사 힘 현미경 관찰(C-SFM)를 비롯해 몇가지 이름을 갖고 있었지만 상용 항공 화물 이동 i.로 일컬어진다 개발되었다s 가장 널리 퍼진

작업원리

AFM을 CAFM으로 변환하기 위해서는 세 가지 요소가 필요하다: i) 프로브 팁은 전도성이어야 하고, ii) 팁과 샘플 홀더 사이에 전위차를 적용하기 위해 전압원이 필요하며, iii) 프리앰프를 사용하여 (아날로그) 전류 신호를 컴퓨터가 읽을 수 있는 (디지털) 전압으로 변환한다.[1] CAFM 실험에서 표본은 일반적으로 전도성 테이프나 페이스트를 사용하여 표본 홀더에 고정되며, 은색 페인트는 가장 널리 사용된다.[4] 패러데이 케이지도 외부 전기 간섭으로부터 샘플을 분리하는 것이 편리하다. 이 설정을 사용하면 팁과 샘플 사이에 전위차가 발생할 때 전기장이 생성되어 팁에서 샘플로 또는 그 반대로 순 전류가 흐르게 된다. CAFM이 수집하는 전류는 다음과 같은 관계를 준수한다.

여기서 는 팁/샘플 나노준접을 통해 흐르는 총 전류, J는 전류 밀도, Aeff 전자가 흐를 수 있는 유효 방출 영역이다(앞으로 우리는 그것을 유효 영역으로 지칭할 것이다).[1] CAFM 연구에서 가장 일반적인 실수는 유효 배출 면적(Aeff)이 물리적 접촉 면적(Ac)과 동일하다고 가정하는 것이다. 엄밀히 말하면, 다른 많은 팁/샘플 시스템에서 적용되는 전기장이 횡방향으로 전파될 수 있기 때문에 이러한 가정은 잘못된 것이다. 예를 들어 CAFM 팁이 금속 위에 놓일 때 샘플의 측면 전도도가 매우 높아 전체 샘플 표면적이 전기적으로 연결(원칙적으로)된다(Aeff 금속 필름/전극으로 덮인 면적과 동일).[5][6] Aeff 다음과 같이 정의되었다:"CAFM 팁에 전기적으로 연결된 표본 표면의 모든 최소 공간 위치의 합계(전위 차이는 무시할 수 있음). 이와 같이 A는eff 팁/샘플 접촉 시스템 내에서 전기적으로 관련된 모든 영향을 단일 값으로 요약한 가상 실체로서, 그 이상으로 현재 밀도는 일정하다고 가정한다."[1] 는 상용 항공 화물 이동 정보를 흘리다 금속(애자에 금속 샘플 또는 단순한 금속 패드)과 접촉하게 설치된다 그러므로, 금속의 측면 전도도는 매우 좋았고, 상용 항공 화물 이동 정보를 흘리다 집전 장치(nanosized probestation)로 이해할 수 있다면, 사람은 상용 항공 화물 이동 끝 직접 절연기에 위치하는 반대로[1][5][6], a으로 동작하는 높다 nanosized 전극 및 매우 높은 측면 분해능을 제공한다. Pt-Ir 코팅 팁(일반적인 반지름 20nm)을 SiO2 절연 필름에 배치할 때의 A eff 일반적으로 50nm로2 계산되었다.[7][8][9][10][11][12][13] Aeff 값은 환경조건에 따라 변동할 수 있으며, 습도가 매우 높은 환경에서는 초고진공(UHV) 1nm에서2 300nm까지2 다양하다.[14][15][16] UHV 조건 하에서 잘 정의된 단일 결정 표면에서는 원자 분해능으로 국소 전도성을 측정할 수 있다는 것까지도 입증되었다.[17]

적용들

CAFM을 통한 RRAM 메모리용 HfO2 박막의 전도성 필라멘트 시각화.

CAFM은 처음에 매우 높은 측면 분해능으로 얇은 유전체의 전기적 특성을 감시하기 위해 나노전자공학 분야에서 사용되었다. 1993년 최초의 CAFM 개발은 12nm 두께의 SiO2 영화를 통해 지역 터널링 전류를 연구한다는 목표를 가지고 있었다.[3] 1995년과 1996년에 오샤와[18] 러스켈은[19] CAFM 기법의 측면 분해능을 더욱 향상시켜 각각 10nm와 8nm의 값을 달성했다. 이 강화된 분해능은 첫 번째 지형-전류 상관관계를 관찰할 수 있게 했으며, 현재 지도에서 관찰된 비균질성은 산화물 내 국소 고유 결함의 존재와 연관되었다. Olbrich와[20][21][22] Ebersberger의[23] 연구에 따르면, 5 nm보다 얇은 SiO2 필름의 경우 두께 감소와 함께 터널링 전류가 기하급수적으로 증가한다고 한다. 결과적으로, SiO2 필름의 10분의 1 나노미터 두께 변동은 유전체 파괴(BD)가 확률적 공정이기 때문에 전체 유전체 필름의 신뢰성을 떨어뜨리는 전기적으로 약한 지점을 만들 수 있다. 얇은 산화물의 두께를 결정하는 CAFM의 기능은 7200개 이상의 I-V 곡선을 통계적으로 분석한 Frammelsberger와 동료들에[7][24] 의해 더욱 입증되었으며, SiO2 두께를 ±0.3nm의 감도로 보고했다. 충전 트랩,[25] 트랩 어시스턴스 터널링[26][27][28][29][30][31] 및 응력 유발 누출 전류(SILC)[32]와 같은 다른 국지적 현상도 CAFM을 통해 쉽게 모니터링할 수 있다. 일반적으로 CAFM은 열적 어닐링,[33][34][12][35][36][16][37] 도핑[38] 및 조사 [39][40][41]등 유전체 구조에 국지적 변화를 도입하는 프로세스의 영향을 모니터링할 수 있다.

2016년 6월 14일까지 CAFM을 참조하는 간행물 및 인용구 수 (소스 웹 오브 사이언스)

CAFM은 유전체의 전기적 특성을 모니터링하는 것 외에도 전기장을 국부적으로 적용하여 그 특성을 변경하는 데 사용될 수 있다. 특히 CAFM은 시료의 신뢰성에 관한 필수적인 정보를 제공할 수 있는 조기 BD로 이어지는 시료의 위치를 결정하는 데 특히 유용하다. CAFM은 또한 이것이 전형적으로 100nm2 미만의 작은 영역에서 발생하는 매우 국지적인 현상이라는 것을 실험적으로 증명함으로써 BD의 집적 이론을 확인하는 데 도움을 주었다.[32] BD 이벤트의 측면 전파도 CAFM에 의해 감지될 수 있다.[15][42][43] 또한 BD 이벤트의 심각도는 유전체 파괴 유도 상피로부터 연구될 수 있으며,[26][44][45][46] 이는 전압 램프 후 CAFM으로 수집된 후속 지형 이미지에서 관찰할 수 있다. 마찬가지로, BD 복구(저항 스위칭, RS)의 분석도 CAFM에 의해 모니터링할 수 있다.[47][48][49][50] CAFM의 유전체 내 저항성 전환을 연구하기 위한 모든 기능이 참고문헌에 요약되어 있다.[51] CAFM은 일반 AFM과 달리 편향 보조 국소 음극 산화(LAO)를 통해 국소 광석 촬영에도 사용할 수 있다. 요즈음에 상용 항공 화물 이동 기술 과학 물리학, 재료 과학, 화학 그리고 공학( 많은 다른 것 중에서)를 비롯한 많은 다른 자기장 및 에 서로 다른 재료 및/또는 구조 공부를 하기 위해 nanoparticles,[52][53]molecules,[54]nanowires,[55]탄소 nanotubes,[56]2차원(2D)materials,[57][5를 포함 사용되어 왔다를 확대하고 있습니다.8][59][60][61]광전 coatings,[62][63][64]이티와[65] 압전[66]. CAFM은 2016년 6월 14일 현재 1325개 학술지 연구기사에 활용돼 나노과학 분야에서 인기 있는 도구가 됐다.[1]

CAFM 프로브

(왼쪽) CAFM용 표준 금속 분광 나노가운. (오른쪽) 단층 그래핀 박막 코팅 CAFM용 표준 금속 분광 나노가운. (중앙) 그래핀 코팅 나노가운의 도식도.

CAFM의 가장 큰 문제는 탐침이 지형적 AFM 지도에서 사용되는 것보다 더 비싸고 빨리 마모된다는 것인데, 주로 팁/샘플 나노준접을 통해 흐르는 높은 전류 밀도 때문이기도 하지만, 측면 마찰도 있기 때문이다. CAFM 팁의 조기 성능 저하는 실험 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 수집된 데이터의 신뢰성도 감소시킨다. 이러한 이유로 CAFM을 사용할 때는 실험 전후의 팁 전도도 특성화(기준 샘플 사용)를 적극 권장한다. CAFM 팁이 전후에 동일한 전도도를 유지하는 경우에만 수집된 데이터는 신뢰할 수 있는 것으로 간주된다. CAFM 실험에서 사용되는 최초의 전도성 나노 로봇은 Pt, Au, Ru, Ti, Cr 등 얇은 금속 필름으로 광택을 낸 표준 실리콘 나노 로봇(토포그래픽 AFM 측정에 사용되는 나노 로봇)으로 구성된다.[3][7][67] 바니시는 큰 전류 밀도와 마찰에 견딜 수 있을 만큼 충분히 두껍고, 동시에 팁 꼭지점의 반경이 크게 증가하지 않을 정도로 얇아야 하며, 날카로움을 유지하고 CAFM 기법의 높은 측면 분해능을 보장해야 한다. 전술한 바와 같이 CAFM 실험을 위한 금속으로 된 팁의 수명은 다른 AFM 모드보다 훨씬 짧으며, 주로 금속으로 된 니스가 녹고 스캔 중 팁 질량이 손실되기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해 CAFM 실리콘 팁에 인 도핑 다이아몬드 같은 단단한 재질을 입힌 것이 등장했다.[67] 다이아몬드 코팅 CAFM 팁의 주요 문제점은 i) 훨씬 더 비싸고, ii) 매우 뻣뻣하여 시험 중인 표본의 표면을 손상(스크래치)시킬 수 있다는 것이다. 또 다른 옵션은 날카롭게 갈린 금속 와이어를 팁으로 사용하는 것이지만, 또한 혼 기술을 사용하면 가격이 상승한다(금속 코팅된 Si 팁과 비교). 또한 이러한 팁은 입자 접착에 의해 (전도도를 낮춤) 저하시킬 수 있다. CAFM 팁이 저하되지 않도록 보호하는 저렴하고 효과적인 방법론은 높은 전류 밀도와 기계적 마찰을 잘 견딜 수 있는 그래핀으로 코팅하는 것이다. 게다가 그래핀은 불활성화 되어 입자접착을 팁 꼭지점까지 늦춘다.

프리앰프

CAFM용 기본 전류 대 전압 프리앰프의 개략도

팁/샘플 나노준경을 통해 흐르는 아날로그 전류 신호는 프리앰프로 전송되며, 프리앰프로 변환되어 컴퓨터의 데이터 수집(DAQ) 카드로 읽을 수 있는 디지털 전압으로 변환된다. 많은 제조업체들이 이른바 "CAFM 응용 모듈"에 프리앰프를 통합하여 전도도 측정을 수행하기 위해 AFM(일반적으로 전기 소음을 최소화하기 위해 팁에 매우 가까운)에 고정할 수 있는 탈착식 구성품이다. 마찬가지로, 많은 다른 모듈들은 AFM이 캐패시턴스 현미경 스캔이나 확산 저항 현미경 스캔과 같은 다른 작업을 수행하도록 허용한다. 대부분의 CAFM 실험에서 측정된 전류는 일반적으로 몇 개의 피코암페어와 수백 개의 마이크로암페어 사이에 있을 수 있는 반면, DAQ 카드에 의해 판독 가능한 전압은 대개 범위 내에 있다.ween -3V ~ +3V.[68] 따라서 프리앰프는 매우 낮은 소음과 높은 트랜스임피던스(게인)를 제공할 필요가 있다. 그림 2: 높은 입력 임피던스와 나는)연산 증폭기;ii)는 피드백 저항(알에프)과 그 기생충 커패시터(C)과 존슨 잡음(()관련된 영향, iii)잡음 전압 소스 t.에 관련된 상용 항공 화물 이동 measurements,[69]에 대한 전형적인 낮은 소음 preamplifier의 일부 요소게 구분할 수 있어 단순 schematic을 보여 주그는 ope합리적인 증폭기(en) 및 iv) 입력 상호연결(Ci)과 관련된 캐패시턴스. 우수하고 신뢰할 수 있는 CAFM 데이터 수집을 위해서는 전기 구성 요소의 올바른 선택이 필수적이다. 예를 들어 Rf 값은 사소한 것이 아니다. R의 f 매우 높으면 노이즈 신호 비율이 향상되는 반면 프리앰프의 대역폭은 감소한다. 따라서 R f 우리가 측정하고자 하는 현재 값보다 낮은 대역폭과 소음 수준을 제공할 수 있도록 선택되어야 한다. 매개 변수 en 상용 저소음 작동 증폭기를 사용하여 쉽게 줄일 수 있다. 프리앰프를 전도성 팁에 최대한 가깝게 배치하여 연결부(Ci)와 관련된 정전 용량을 쉽게 최소화할 수 있다. CAFMs와 호환되는 세계 최고의 프리앰프 제조업체 중 하나인 FEMTO사는 최저 3fA의 전기 소음과 최대 10V13/A의 이득을 가진 장치를 제공할 수 있다.[70] 그럼에도 불구하고 CAFM 프리앰프의 주요 제한사항은 좁은 전류 동적 범위인데, 이 범위에서는 보통 크기가 3~4배 이내(또는 그 이하)에서만 전기 신호를 수집할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 조정 가능한 이득이 있는 프리앰프를 사용하여 특정 범위에 집중할 수 있다.[70] 이 문제에 대한 보다 정교한 해결책은 CAFM을 소스 미터,[71][72] 반도체 파라미터 분석기 또는 로그 프리앰프(Logarithmic preamplifier)와 결합하는 것으로,[73] 어느 범위나 고해상도로 팁/샘플 시스템을 통해 흐르는 전류를 포착할 수 있다.

참조

  1. ^ a b c d e f Lanza, Mario (2017). Conductive Atomic Force Microscopy. Berlin, Germany: Wiley-VCH. p. 400. ISBN 978-3-527-34091-0.
  2. ^ "PeakForce TUNA - Bruker AFM Probes". www.brukerafmprobes.com. Retrieved 2017-02-04.
  3. ^ a b c Murrell, M. P.; Welland, M. E.; O'Shea, S. J.; Wong, T. M. H.; Barnes, J. R.; McKinnon, A. W.; Heyns, M.; Verhaverbeke, S. (1993-02-15). "Spatially resolved electrical measurements of SiO2 gate oxides using atomic force microscopy". Applied Physics Letters. 62 (7): 786–788. Bibcode:1993ApPhL..62..786M. doi:10.1063/1.108579. ISSN 0003-6951.
  4. ^ "Silver Paints/Pastes : SPI Supplies". www.2spi.com. Retrieved 2017-02-04.
  5. ^ a b Rommel, Mathias; Jambreck, Joachim D.; Lemberger, Martin; Bauer, Anton J.; Frey, Lothar; Murakami, Katsuhisa; Richter, Christoph; Weinzierl, Philipp (2012-11-29). "Influence of parasitic capacitances on conductive AFM I-V measurements and approaches for its reduction". Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena. 31 (1): 01A108. Bibcode:2013JVSTB..31aA108R. doi:10.1116/1.4768679. ISSN 2166-2746.
  6. ^ a b Yanev, V.; Erlbacher, T.; Rommel, M.; Bauer, A.J.; Frey, L. (July 2009). "Comparative study between conventional macroscopic IV techniques and advanced AFM based methods for electrical characterization of dielectrics at the nanoscale". Microelectronic Engineering. 86 (7–9): 1911–1914. doi:10.1016/j.mee.2009.03.094.
  7. ^ a b c Frammelsberger, Werner; Benstetter, Guenther; Kiely, Janice; Stamp, Richard (2007-01-30). "C-AFM-based thickness determination of thin and ultra-thin SiO2 films by use of different conductive-coated probe tips". Applied Surface Science. 253 (7): 3615–3626. Bibcode:2007ApSS..253.3615F. doi:10.1016/j.apsusc.2006.07.070.
  8. ^ Zhang, Kai; Lanza, Mario; Shen, Ziyong; Fu, Qiang; Hou, Shimin; Porti, Marc; Nafría, Montserrat (2014-05-04). "Analysis of Factors in the Nanoscale Physical and Electrical Characterization of High-K Materials by Conductive Atomic Force Microscope". Integrated Ferroelectrics. 153 (1): 1–8. doi:10.1080/10584587.2014.902280. ISSN 1058-4587. S2CID 94116742.
  9. ^ Pirrotta, Onofrio; Larcher, Luca; Lanza, Mario; Padovani, Andrea; Porti, Marc; Nafría, Montserrat; Bersuker, Gennadi (2013-10-01). "Leakage current through the poly-crystalline HfO2: Trap densities at grains and grain boundaries". Journal of Applied Physics. 114 (13): 134503–134503–5. Bibcode:2013JAP...114m4503P. doi:10.1063/1.4823854. ISSN 0021-8979.
  10. ^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafria, M.; Aymerich, X.; Sebastiani, A.; Ghidini, G.; Vedda, A.; Fasoli, M. (2009-12-01). "Combined Nanoscale and Device-Level Degradation Analysis of Layers of MOS Nonvolatile Memory Devices". IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 9 (4): 529–536. doi:10.1109/TDMR.2009.2027228. ISSN 1530-4388. S2CID 28464435.
  11. ^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Ghidini, G.; Sebastiani, A. (September 2009). "Trapped charge and stress induced leakage current (SILC) in tunnel SiO2 layers of de-processed MOS non-volatile memory devices observed at the nanoscale". Microelectronics Reliability. 49 (9–11): 1188–1191. doi:10.1016/j.microrel.2009.06.016.
  12. ^ a b Lanza, M.; Porti, M.; Nafria, M.; Aymerich, X.; Benstetter, G.; Lodermeier, E.; Ranzinger, H.; Jaschke, G.; Teichert, S.; Wilde, L.; Michalowski, P. (July 2009). "Crystallization and silicon diffusion nanoscale effects on the electrical properties of Al2O3 based devices". Microelectronic Engineering. 86 (7–9): 1921–1924. doi:10.1016/j.mee.2009.03.020.
  13. ^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafria, M.; Benstetter, G.; Frammelsberger, W.; Ranzinger, H.; Lodermeier, E.; Jaschke, G. (September 2007). "Influence of the manufacturing process on the electrical properties of thin (<4 nm) Hafnium based high-k stacks observed with CAFM". Microelectronics Reliability. 47 (9–11): 1424–1428. doi:10.1016/j.microrel.2007.07.045.
  14. ^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Whittaker, E.; Hamilton, B. (2010-10-01). "Note: Electrical resolution during conductive atomic force microscopy measurements under different environmental conditions and contact forces". Review of Scientific Instruments. 81 (10): 106110–106110–3. Bibcode:2010RScI...81j6110L. doi:10.1063/1.3491956. ISSN 0034-6748. PMID 21034138.
  15. ^ a b Lanza, M.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Whittaker, E.; Hamilton, B. (September 2010). "UHV CAFM characterization of high-k dielectrics: Effect of the technique resolution on the pre- and post-breakdown electrical measurements". Microelectronics Reliability. 50 (9–11): 1312–1315. doi:10.1016/j.microrel.2010.07.049.
  16. ^ a b Lanza, Mario; Iglesias, Vanessa; Porti, Marc; Nafria, Montse; Aymerich, Xavier (2011-01-31). "Polycrystallization effects on the nanoscale electrical properties of high-k dielectrics". Nanoscale Research Letters. 6 (1): 108. Bibcode:2011NRL.....6..108L. doi:10.1186/1556-276x-6-108. ISSN 1556-276X. PMC 3211152. PMID 21711617.
  17. ^ Rodenbücher, C.; Bihlmayer, G.; Speier, W.; Kubacki, J.; Wojtyniak, M.; Rogala, M.; Wrana, D.; Krok, F.; Szot, K. (2018). "Local surface conductivity of transition metal oxides mapped with true atomic resolution". Nanoscale. 10 (24): 11498–11505. doi:10.1039/C8NR02562B. PMID 29888770. S2CID 47013247.
  18. ^ O'Shea, S. J.; Atta, R. M.; Murrell, M. P.; Welland, M. E. (1995-09-01). "Conducting atomic force microscopy study of silicon dioxide breakdown". Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. 13 (5): 1945–1952. Bibcode:1995JVSTB..13.1945O. doi:10.1116/1.588113. ISSN 1071-1023.
  19. ^ Ruskell, Todd G.; Workman, Richard K.; Chen, Dong; Sarid, Dror; Dahl, Sarah; Gilbert, Stephen (1996-01-01). "High resolution Fowler‐Nordheim field emission maps of thin silicon oxide layers". Applied Physics Letters. 68 (1): 93–95. Bibcode:1996ApPhL..68...93R. doi:10.1063/1.116782. ISSN 0003-6951.
  20. ^ Olbrich, A.; Ebersberger, B.; Boit, C. (1998-03-01). Nanoscale electrical characterization of thin oxides with conducting atomic force microscopy. 1998 IEEE International Reliability Physics Symposium Proceedings. 36th Annual (Cat. No.98CH36173). pp. 163–168. doi:10.1109/RELPHY.1998.670490. ISBN 978-0-7803-4400-6. S2CID 110367701.
  21. ^ Olbrich, Alexander; Ebersberger, Bernd; Boit, Christian (1998-11-19). "Conducting atomic force microscopy for nanoscale electrical characterization of thin SiO2". Applied Physics Letters. 73 (21): 3114–3116. Bibcode:1998ApPhL..73.3114O. doi:10.1063/1.122690. ISSN 0003-6951.
  22. ^ Olbrich, Alexander; Ebersberger, Bernd; Boit, Christian; Vancea, J.; Hoffmarm, H. (June 1999). "A new AFM-based tool for testing dielectric quality and reliability on a nanometer scale". Microelectronics Reliability. 39 (6–7): 941–946. doi:10.1016/S0026-2714(99)00127-4.
  23. ^ Ebersberger, B.; Boit, C.; Benzinger, H.; Gunther, E. (1996-04-01). Thickness mapping of thin dielectrics with emission microscopy and conductive atomic force microscopy for assessment of dielectrics reliability. Proceedings of International Reliability Physics Symposium. pp. 126–130. doi:10.1109/RELPHY.1996.492072. ISBN 978-0-7803-2753-5. S2CID 109344701.
  24. ^ Frammelsberger, Werner; Benstetter, Guenther; Kiely, Janice; Stamp, Richard (2006). "Thickness determination of thin and ultra-thin SiO2 films by C-AFM IV-spectroscopy". Applied Surface Science. 252 (6): 2375–2388. Bibcode:2006ApSS..252.2375F. doi:10.1016/j.apsusc.2005.04.010.
  25. ^ Polspoel, W.; Vandervorst, W. (March 2007). "Evaluation of trap creation and charging in thin SiO2 using both SCM and C-AFM". Microelectronic Engineering. 84 (3): 495–500. doi:10.1016/j.mee.2006.10.074.
  26. ^ a b Nasyrov, K. A.; Shaimeev, S. S.; Gritsenko, V. A. (2009-12-24). "Trap-assisted tunneling hole injection in SiO2: Experiment and theory". Journal of Experimental and Theoretical Physics. 109 (5): 786. Bibcode:2009JETP..109..786N. doi:10.1134/S1063776109110089. ISSN 1063-7761. S2CID 122592036.
  27. ^ Fiorenza, Patrick; Polspoel, Wouter; Vandervorst, Wilfried (2006-05-29). "Conductive atomic force microscopy studies of thin SiO2 layer degradation". Applied Physics Letters. 88 (22): 222104. Bibcode:2006ApPhL..88v2104F. doi:10.1063/1.2208370. ISSN 0003-6951.
  28. ^ Wu, You-Lin; Lin, Shi-Tin (2006-03-01). "Two-trap-assisted tunneling model for post-breakdown I-V characteristics in ultrathin silicon dioxide". IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 6 (1): 75–80. doi:10.1109/TDMR.2006.870351. ISSN 1530-4388.
  29. ^ Pakes, C. I.; Ramelow, S.; Prawer, S.; Jamieson, D. N. (2004-04-13). "Nanoscale electrical characterization of trap-assisted quasibreakdown fluctuations in SiO2". Applied Physics Letters. 84 (16): 3142–3144. Bibcode:2004ApPhL..84.3142P. doi:10.1063/1.1712033. ISSN 0003-6951.
  30. ^ Degraeve, R.; Kaczer, B.; Schuler, F.; Lorenzini, M.; Wellekens, D.; Hendrickx, P.; Houdt, J. Van; Haspeslagh, L.; Tempel, G. (2001-12-01). Statistical model for stress-induced leakage current and pre-breakdown current jumps in ultra-thin oxide layers. International Electron Devices Meeting. Technical Digest (Cat. No.01CH37224). pp. 6.2.1–6.2.4. doi:10.1109/IEDM.2001.979447. ISBN 978-0-7803-7050-0. S2CID 27991853.
  31. ^ Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Olbrich, A.; Ebersberger, B. (2002-01-29). "Electrical characterization of stressed and broken down SiO2 films at a nanometer scale using a conductive atomic force microscope". Journal of Applied Physics. 91 (4): 2071–2079. Bibcode:2002JAP....91.2071P. doi:10.1063/1.1430542. ISSN 0021-8979.
  32. ^ a b Tan, Tingting; Liu, Zhengtang; Tian, Hao; Liu, Wenting (2010-07-25). "Low voltage stress-induced leakage current in HfO2 dielectric films". Materials Science and Engineering: B. 171 (1–3): 159–161. doi:10.1016/j.mseb.2010.03.091.
  33. ^ Ang, D. S.; Ong, Y. C.; O'Shea, S. J.; Pey, K. L.; Tung, C. H.; Kawanago, T.; Kakushima, K.; Iwai, H. (2008-05-12). "Polarity dependent breakdown of the high-κ∕SiOx gate stack: A phenomenological explanation by scanning tunneling microscopy". Applied Physics Letters. 92 (19): 192904. Bibcode:2008ApPhL..92s2904A. doi:10.1063/1.2926655. ISSN 0003-6951.
  34. ^ Lu, X. B.; Zhang, X.; Huang, R.; Lu, H. B.; Chen, Z. H.; Zhou, H. W.; Wang, X. P.; Nguyen, B. Y.; Wang, C. Z. (2004-10-01). Effect of post-annealing on the physical and electrical properties of LaAlO3 gate dielectrics. Proceedings. 7th International Conference on Solid-State and Integrated Circuits Technology, 2004. Vol. 1. pp. 419–422 vol.1. doi:10.1109/ICSICT.2004.1435039. ISBN 978-0-7803-8511-5. S2CID 25239456.
  35. ^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Benstetter, G.; Lodermeier, E.; Ranzinger, H.; Jaschke, G.; Teichert, S. (2011-03-01). "Conductivity and Charge Trapping After Electrical Stress in Amorphous and Polycrystalline Devices Studied With AFM-Related Techniques". IEEE Transactions on Nanotechnology. 10 (2): 344–351. Bibcode:2011ITNan..10..344L. doi:10.1109/TNANO.2010.2041935. ISSN 1536-125X. S2CID 28810246.
  36. ^ Bayerl, A.; Lanza, M.; Porti, M.; Nafria, M.; Aymerich, X.; Campabadal, F.; Benstetter, G. (2011-09-01). "Nanoscale and Device Level Gate Conduction Variability of High-k Dielectrics-Based Metal-Oxide-Semiconductor Structures". IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 11 (3): 495–501. doi:10.1109/TDMR.2011.2161087. ISSN 1530-4388. S2CID 22874323.
  37. ^ Bayerl, Albin; Lanza, Mario; Aguilera, Lidia; Porti, Marc; Nafría, Montserrat; Aymerich, Xavier; Gendt, Stefan de (June 2013). "Nanoscale and device level electrical behavior of annealed ALD Hf-based gate oxide stacks grown with different precursors". Microelectronics Reliability. 53 (6): 867–871. doi:10.1016/j.microrel.2013.02.005.
  38. ^ Muenstermann, Ruth; Menke, Tobias; Dittmann, Regina; Mi, Shaobo; Jia, Chun-Lin; Park, Daesung; Mayer, Joachim (2010-12-15). "Correlation between growth kinetics and nanoscale resistive switching properties of SrTiO3 thin films". Journal of Applied Physics. 108 (12): 124504–124504–8. Bibcode:2010JAP...108l4504M. doi:10.1063/1.3520674. ISSN 0021-8979.
  39. ^ Wu, Y. L.; Lin, S. T.; Chang, T. M.; Liou, J. J. (2007-06-01). "Nanoscale Bias-Annealing Effect in Postirradiated Thin Silicon Dioxide Films Observed by Conductive Atomic Force Microscopy". IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 7 (2): 351–355. doi:10.1109/TDMR.2007.901069. ISSN 1530-4388. S2CID 23406644.
  40. ^ Wu, You-Lin; Lin, Shi-Tin; Chang, Tsung-Min; Liou, Juin J. (February 2007). "Reliability study of ultrathin oxide films subject to irradiation-then-stress treatment using conductive atomic force microscopy". Microelectronics Reliability. 47 (2–3): 419–421. doi:10.1016/j.microrel.2006.05.014.
  41. ^ Porti, M.; Nafria, N.; Gerardin, S.; Aymerich, X.; Cester, A.; Paccagnella, A.; Ghidini, G. (2009-01-01). "Implanted and irradiated SiO2∕Si structure electrical properties at the nanoscale". Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. 27 (1): 421–425. Bibcode:2009JVSTB..27..421P. doi:10.1116/1.3043475. ISSN 1071-1023.
  42. ^ Blasco, X.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Vandervorst, W. (2005). "Comparison of SiO2 and HfO2∕SiO2 gate stacks electrical behaviour at a nanometre scale with CAFM". Electronics Letters. 41 (12): 719. Bibcode:2005ElL....41..719B. doi:10.1049/el:20050805.
  43. ^ Wu, You-Lin; Lin, Shi-Tin (February 2008). "Breakdown spots propagation in ultra-thin SiO2 films under repetitive ramped voltage stress using conductive atomic force microscopy". Journal of Physics and Chemistry of Solids. 69 (2–3): 470–474. Bibcode:2008JPCS...69..470W. doi:10.1016/j.jpcs.2007.07.077.
  44. ^ Tung, C. H.; Pey, K. L.; Lin, W. H.; Radhakrishnan, M. K. (2002-09-01). "Polarity-dependent dielectric breakdown-induced epitaxy (DBIE) in Si MOSFETs". IEEE Electron Device Letters. 23 (9): 526–528. Bibcode:2002IEDL...23..526T. doi:10.1109/LED.2002.802662. ISSN 0741-3106.
  45. ^ Polspoel, W.; Favia, P.; Mody, J.; Bender, H.; Vandervorst, W. (2009-07-15). "Physical degradation of gate dielectrics induced by local electrical stress using conductive atomic force microscopy". Journal of Applied Physics. 106 (2): 024101–024101–7. Bibcode:2009JAP...106b4101P. doi:10.1063/1.3153965. ISSN 0021-8979.
  46. ^ Porti, M.; Nafría, M.; Blüm, M. C.; Aymerich, X.; Sadewasser, S. (2003-06-10). "Atomic force microscope topographical artifacts after the dielectric breakdown of ultrathin SiO2 films". Surface Science. 532–535: 727–731. Bibcode:2003SurSc.532..727P. doi:10.1016/S0039-6028(03)00150-X.
  47. ^ Lanza, M.; Bersuker, G.; Porti, M.; Miranda, E.; Nafría, M.; Aymerich, X. (2012-11-05). "Resistive switching in hafnium dioxide layers: Local phenomenon at grain boundaries". Applied Physics Letters. 101 (19): 193502. Bibcode:2012ApPhL.101s3502L. doi:10.1063/1.4765342. ISSN 0003-6951.
  48. ^ Lanza, M.; Zhang, K.; Porti, M.; Nafría, M.; Shen, Z. Y.; Liu, L. F.; Kang, J. F.; Gilmer, D.; Bersuker, G. (2012-03-19). "Grain boundaries as preferential sites for resistive switching in the HfO2 resistive random access memory structures". Applied Physics Letters. 100 (12): 123508. Bibcode:2012ApPhL.100l3508L. doi:10.1063/1.3697648. ISSN 0003-6951.
  49. ^ Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Hui, Fei; Nafria, Montserrat; Porti, Marc; Bersuker, Gennadi; Lanza, Mario (2015-04-01). "In Situ Demonstration of the Link Between Mechanical Strength and Resistive Switching in Resistive Random-Access Memories". Advanced Electronic Materials. 1 (4): n/a. doi:10.1002/aelm.201400058. ISSN 2199-160X.
  50. ^ Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Hui, Fei; Iglesias, Vanessa; Porti, Marc; Nafria, Montserrat; Miranda, Enrique; Bersuker, Gennadi; Lanza, Mario (2014-08-08). "(Invited) Elucidating the Origin of Resistive Switching in Ultrathin Hafnium Oxides through High Spatial Resolution Tools". ECS Transactions. 64 (14): 19–28. Bibcode:2014ECSTr..64n..19S. doi:10.1149/06414.0019ecst. ISSN 1938-6737.
  51. ^ Lanza, Mario (2014-03-13). "A Review on Resistive Switching in High-k Dielectrics: A Nanoscale Point of View Using Conductive Atomic Force Microscope". Materials. 7 (3): 2155–2182. Bibcode:2014Mate....7.2155L. doi:10.3390/ma7032155. PMC 5453275. PMID 28788561.
  52. ^ Sze, J. Y.; Tay, B. K.; Pakes, C. I.; Jamieson, D. N.; Prawer, S. (2005-09-15). "Conducting Ni nanoparticles in an ion-modified polymer". Journal of Applied Physics. 98 (6): 066101–066101–3. Bibcode:2005JAP....98f6101S. doi:10.1063/1.2014938. ISSN 0021-8979.
  53. ^ Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Sun, Hui; Hui, Fei; Hu, Jianchen; Wu, Yaxi; Fang, Jianlong; Lin, Hao; Wang, Jianxiang (2015-07-16). "Nanoscale characterization of PM2.5 airborne pollutants reveals high adhesiveness and aggregation capability of soot particles". Scientific Reports. 5: 11232. Bibcode:2015NatSR...511232S. doi:10.1038/srep11232. ISSN 2045-2322. PMC 4503936. PMID 26177695.
  54. ^ Cui, X. D.; Primak, A.; Zarate, X.; Tomfohr, J.; Sankey, O. F.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Harris, G. (2001-10-19). "Reproducible Measurement of Single-Molecule Conductivity". Science. 294 (5542): 571–574. Bibcode:2001Sci...294..571C. doi:10.1126/science.1064354. ISSN 0036-8075. PMID 11641492. S2CID 26028013.
  55. ^ Wang, Zhong Lin; Song, Jinhui (2006-04-14). "Piezoelectric Nanogenerators Based on Zinc Oxide Nanowire Arrays". Science. 312 (5771): 242–246. Bibcode:2006Sci...312..242W. doi:10.1126/science.1124005. ISSN 0036-8075. PMID 16614215. S2CID 4810693.
  56. ^ Zhou, Chongwu; Kong, Jing; Dai, Hongjie (2000-03-14). "Electrical measurements of individual semiconducting single-walled carbon nanotubes of various diameters". Applied Physics Letters. 76 (12): 1597–1599. Bibcode:2000ApPhL..76.1597Z. doi:10.1063/1.126107. ISSN 0003-6951. S2CID 17973840.
  57. ^ Iglesias, V.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Dudek, P.; Schroeder, T.; Bersuker, G. (2010-12-27). "Correlation between the nanoscale electrical and morphological properties of crystallized hafnium oxide-based metal oxide semiconductor structures". Applied Physics Letters. 97 (26): 262906. Bibcode:2010ApPhL..97z2906I. doi:10.1063/1.3533257. ISSN 0003-6951.
  58. ^ Vecchio, Carmelo; Sonde, Sushant; Bongiorno, Corrado; Rambach, Martin; Yakimova, Rositza; Raineri, Vito; Giannazzo, Filippo (2011-03-29). "Nanoscale structural characterization of epitaxial graphene grown on off-axis 4H-SiC (0001)". Nanoscale Research Letters. 6 (1): 269. Bibcode:2011NRL.....6..269V. doi:10.1186/1556-276x-6-269. ISSN 1556-276X. PMC 3211332. PMID 21711803.
  59. ^ Giannazzo, Filippo; Sonde, Sushant; Rimini, Emanuele; Raineri, Vito (2011-01-31). "Lateral homogeneity of the electronic properties in pristine and ion-irradiated graphene probed by scanning capacitance spectroscopy". Nanoscale Research Letters. 6 (1): 109. Bibcode:2011NRL.....6..109G. doi:10.1186/1556-276x-6-109. ISSN 1556-276X. PMC 3211153. PMID 21711643.
  60. ^ Ji, Yanfeng; Pan, Chengbin; Zhang, Meiyun; Long, Shibing; Lian, Xiaojuan; Miao, Feng; Hui, Fei; Shi, Yuanyuan; Larcher, Luca; Wu, Ernest; Lanza, Mario (2016-01-04). "Boron nitride as two dimensional dielectric: Reliability and dielectric breakdown". Applied Physics Letters. 108 (1): 012905. Bibcode:2016ApPhL.108a2905J. doi:10.1063/1.4939131. ISSN 0003-6951.
  61. ^ Lanza, Mario; Wang, Yan; Gao, Teng; Bayerl, Albin; Porti, Marc; Nafria, Montserrat; Zhou, Yangbo; Jing, Guangyin; Zhang, Yanfeng (2013-05-21). "Electrical and mechanical performance of graphene sheets exposed to oxidative environments". Nano Research. 6 (7): 485–495. doi:10.1007/s12274-013-0326-6. ISSN 1998-0124. S2CID 97263039.
  62. ^ Tan, Susheng; Tang, Zhiyong; Liang, Xiaorong; Kotov, Nicholas A. (2004-09-01). "Resonance Tunneling Diode Structures on CdTe Nanowires Made by Conductive AFM". Nano Letters. 4 (9): 1637–1641. Bibcode:2004NanoL...4.1637T. doi:10.1021/nl0492077. ISSN 1530-6984.
  63. ^ Jiang, Lanlan; Xiao, Na; Wang, Bingru; Grustan-Gutierrez, Enric; Jing, Xu; Babor, Petr; Kolíbal, Miroslav; Lu, Guangyuan; Wu, Tianru (2017-01-26). "High-resolution characterization of hexagonal boron nitride coatings exposed to aqueous and air oxidative environments". Nano Research. 10 (6): 2046–2055. doi:10.1007/s12274-016-1393-2. ISSN 1998-0124. S2CID 99473899.
  64. ^ Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Hui, Fei; Wu, Hai-Hua; Lanza, Mario (2014-09-04). "Ageing mechanisms and reliability of graphene-based electrodes". Nano Research. 7 (12): 1820–1831. doi:10.1007/s12274-014-0542-8. ISSN 1998-0124. S2CID 54516801.
  65. ^ Howell, Sarah L.; Padalkar, Sonal; Yoon, KunHo; Li, Qiming; Koleske, Daniel D.; Wierer, Jonathan J.; Wang, George T.; Lauhon, Lincoln J. (2013-11-13). "Spatial Mapping of Efficiency of GaN/InGaN Nanowire Array Solar Cells Using Scanning Photocurrent Microscopy". Nano Letters. 13 (11): 5123–5128. Bibcode:2013NanoL..13.5123H. doi:10.1021/nl402331u. ISSN 1530-6984. PMID 24099617.
  66. ^ Pan, Chengbin; Hu, Jianchen; Grustan-Gutierrez, Enric; Hoang, Minh Tuan; Duan, Huiling; Yvonnet, Julien; Mitrushchenkov, Alexander; Chambaud, Gilberte; Lanza, Mario (2016-04-21). "Suppression of nanowire clustering in hybrid energy harvesters". J. Mater. Chem. C. 4 (16): 3646–3653. doi:10.1039/c6tc00468g. ISSN 2050-7534.
  67. ^ a b "NanoWorld".
  68. ^ "National Instriuments".
  69. ^ Tiedje, T.; Brown, A. (1990-07-15). "Performance limits for the scanning tunneling microscope". Journal of Applied Physics. 68 (2): 649–654. Bibcode:1990JAP....68..649T. doi:10.1063/1.346794. ISSN 0021-8979.
  70. ^ a b "FEMTO". Retrieved 4 February 2016.
  71. ^ Lanza, M.; Bayerl, A.; Gao, T.; Porti, M.; Nafria, M.; Jing, G. Y.; Zhang, Y. F.; Liu, Z. F.; Duan, H. L. (2013-03-13). "Graphene-Coated Atomic Force Microscope Tips for Reliable Nanoscale Electrical Characterization". Advanced Materials. 25 (10): 1440–1444. doi:10.1002/adma.201204380. ISSN 1521-4095. PMID 23280635.
  72. ^ Hui, Fei; Vajha, Pujashree; Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Duan, Huiling; Padovani, Andrea; Larcher, Luca; Li, Xiao Rong; Lanza, Mario (2016-04-21). "Moving graphene devices from lab to market: advanced graphene-coated nanoprobes". Nanoscale. 8 (16): 8466–8473. Bibcode:2016Nanos...8.8466H. doi:10.1039/c5nr06235g. ISSN 2040-3372. PMID 26593053.
  73. ^ Aguilera, L.; Lanza, M.; Porti, M.; Grifoll, J.; Nafría, M.; Aymerich, X. (2008-07-01). "Improving the electrical performance of a conductive atomic force microscope with a logarithmic current-to-voltage converter". Review of Scientific Instruments. 79 (7): 073701–073701–5. Bibcode:2008RScI...79g3701A. doi:10.1063/1.2952058. ISSN 0034-6748. PMID 18681702.