La corriente inducida por haz de electrones (EBIC) es una técnica de análisis de semiconductores realizada en un microscopio electrónico de barrido (SEM) o en un microscopio electrónico de transmisión de barrido (STEM). Se utiliza más comúnmente para identificar uniones enterradas o defectos en semiconductores, o para examinar propiedades de portadores minoritarios . EBIC es similar a la catodoluminiscencia en que depende de la creación de pares electrón-hueco en la muestra semiconductora por el haz de electrones del microscopio. Esta técnica se utiliza en análisis de fallas de semiconductores y física del estado sólido .
Si la muestra de semiconductor contiene un campo eléctrico interno , como el que estará presente en la región de agotamiento en una unión pn o unión Schottky , los pares electrón-hueco se separarán por deriva debido al campo eléctrico. Si los lados p y n (o el semiconductor y el contacto Schottky, en el caso de un dispositivo Schottky) están conectados a través de un picoamperímetro , fluirá una corriente.
EBIC se entiende mejor por analogía: en una célula solar , los fotones de luz caen sobre toda la célula, entregando así energía y creando pares de huecos de electrones, y provocan que fluya una corriente. En EBIC, los electrones energéticos asumen el papel de los fotones, haciendo que fluya la corriente EBIC. Sin embargo, debido a que el haz de electrones de un SEM o STEM es muy pequeño, se escanea a través de la muestra y se utilizan variaciones en el EBIC inducido para mapear la actividad electrónica de la muestra.
Al utilizar la señal del picoamperímetro como señal de imagen, se forma una imagen EBIC en la pantalla del SEM o STEM. Cuando se toma una imagen de un dispositivo semiconductor en sección transversal, la región de agotamiento mostrará un contraste EBIC brillante. La forma del contraste se puede tratar matemáticamente para determinar las propiedades del portador minoritario del semiconductor, como la longitud de difusión y la velocidad de recombinación superficial. A simple vista, las áreas con buena calidad de cristal mostrarán un contraste brillante y las áreas que contienen defectos mostrarán un contraste EBIC oscuro.
Como tal, EBIC es una técnica de análisis de semiconductores útil para evaluar propiedades de portadores minoritarios y poblaciones de defectos.
EBIC se puede utilizar para sondear heterouniones subterráneas de nanocables y las propiedades de portadores minoritarios [1].
EBIC también se ha extendido al estudio de defectos locales en aisladores. Por ejemplo, WS Lau ( Lau Wai Shing ) desarrolló una "corriente inducida por haz de electrones de óxido verdadero" en la década de 1990. Por tanto, además de la unión pn o la unión Schottky , EBIC también se puede aplicar a diodos MOS . Se pueden distinguir defectos locales en semiconductores y defectos locales en el aislante. Existe una especie de defecto que se origina en el sustrato de silicio y se extiende hasta el aislante situado encima del sustrato de silicio . (Consulte las referencias a continuación).
Recientemente, EBIC se ha aplicado al dieléctrico de alta k utilizado en la tecnología CMOS avanzada .
Una técnica STEM EBIC relacionada, llamada EBIC de emisión de electrones secundarios, o SEEBIC, mide la corriente positiva producida por la emisión de electrones secundarios de una muestra [2]. SEEBIC se demostró por primera vez en 2018, probablemente debido a su señal mucho más pequeña en comparación con el modo EBIC estándar (separación de pares de electrones y huecos). El menor volumen de interacción de la generación secundaria de electrones en comparación con la producción de pares de electrones-huecos hace que SEEBIC sea accesible con una resolución espacial mucho mayor [3]. La señal SEEBIC es sensible a una serie de propiedades electrónicas y, en particular, es la única técnica de mapeo de conductividad eléctrica de alta resolución para el microscopio electrónico [4].
La mayoría de las imágenes EBIC adquiridas en el SEM son cualitativas y solo muestran la señal EBIC como contraste de visualización de la imagen. El uso de un generador de control de escaneo externo en el SEM y un sistema de adquisición de datos dedicado permiten mediciones de subpicoamperios y pueden brindar resultados cuantitativos. Hay algunos sistemas disponibles comercialmente que hacen esto y brindan la capacidad de proporcionar imágenes funcionales polarizando y aplicando voltajes de puerta a dispositivos semiconductores.