Método de medición de la topografía microscópica de un material.
En microscopía , la microscopía de fuerza atómica conductiva ( C-AFM ) o microscopía de fuerza atómica con detección de corriente ( CS-AFM ) es un modo en la microscopía de fuerza atómica (AFM) que mide simultáneamente la topografía de un material y el flujo de corriente eléctrica en el punto de contacto de la punta con la superficie de la muestra. La topografía se mide detectando la deflexión del voladizo utilizando un sistema óptico ( láser + fotodiodo ), mientras que la corriente se detecta utilizando un preamplificador de corriente a voltaje . [1] El hecho de que la CAFM utilice dos sistemas de detección diferentes (óptico para la topografía y preamplificador para la corriente) es una gran ventaja en comparación con la microscopía de efecto túnel de barrido (STM). Básicamente, en STM la imagen topográfica se construye en función de la corriente que fluye entre la punta y la muestra (la distancia se puede calcular en función de la corriente). Por lo tanto, cuando se escanea una porción de una muestra con un STM, no es posible discernir si las fluctuaciones de corriente están relacionadas con un cambio en la topografía (debido a la rugosidad de la superficie ) o con un cambio en la conductividad de la muestra (debido a inhomogeneidades intrínsecas ).
El CAFM se utiliza generalmente en modo de contacto; la punta se puede mantener en una ubicación mientras se aplican/leen las señales de voltaje y corriente, o se puede mover para escanear una región específica de la muestra bajo un voltaje constante (y se recoge la corriente). Recientemente, algunos fabricantes ofrecen la opción de medir la corriente en modo de semicontacto. [2] El CAFM fue desarrollado por primera vez por Sean O'Shea y colaboradores de la Universidad de Cambridge en 1993, [3] y se lo conoce en la literatura con varios nombres, incluidos C-AFM, AFM de conductividad local (LC-AFM), AFM de sonda conductiva (CP-AFM), microscopía de sonda de barrido conductiva (C-SPM) o microscopía de fuerza de barrido conductiva (C-SFM), aunque CAFM es el más extendido.
Principio de funcionamiento
Para transformar un AFM en un CAFM se requieren tres elementos: i) la punta de la sonda debe ser conductora, ii) se necesita una fuente de voltaje para aplicar una diferencia de potencial entre la punta y el portamuestras, y iii) se utiliza un preamplificador para convertir la señal de corriente (analógica) en voltajes (digitales) que puedan ser leídos por la computadora. [1] En los experimentos CAFM, la muestra generalmente se fija en el portamuestras utilizando una cinta o pasta conductora, siendo las pinturas de plata las más extendidas. [4] Una jaula de Faraday también es conveniente para aislar la muestra de cualquier interferencia eléctrica externa. Usando esta configuración, cuando se impone una diferencia de potencial entre la punta y la muestra se genera un campo eléctrico, lo que resulta en una corriente neta que fluye de la punta a la muestra o viceversa . Las corrientes recogidas por el CAFM obedecen a la relación:
donde I es la corriente total que fluye a través de la nanounión punta/muestra, J es la densidad de corriente y A eff es el área de emisión efectiva a través de la cual los electrones pueden fluir (de ahora en adelante nos referiremos a ella simplemente como área efectiva). [1] El error más común en la investigación CAFM es asumir que el área de emisión efectiva ( A eff ) es igual al área de contacto físico ( A c ). Estrictamente, esta suposición es errónea porque en muchos sistemas diferentes de punta/muestra el campo eléctrico aplicado puede propagarse lateralmente. Por ejemplo, cuando la punta del CAFM se coloca sobre un metal, la conductividad lateral de la muestra es muy alta, lo que hace que (en principio) toda el área de superficie de la muestra esté conectada eléctricamente ( A eff es igual al área cubierta por la película/electrodo metálico). [5] [6] Una eff se ha definido como: "la suma de todas aquellas ubicaciones espaciales infinitesimales en la superficie de la muestra que están conectadas eléctricamente a la punta del CAFM (la diferencia de potencial es insignificante). Como tal, una eff es una entidad virtual que resume todos los efectos eléctricamente relevantes dentro del sistema de contacto punta/muestra en un solo valor, sobre el cual se supone que la densidad de corriente es constante". [1] Por lo tanto, cuando la punta del CAFM se coloca en contacto con un metal (una muestra metálica o simplemente una almohadilla metálica sobre un aislante), la conductividad lateral del metal es muy alta, y la punta del CAFM puede entenderse como un colector de corriente (estación de sonda de tamaño nanométrico); [1] [5] [6] por el contrario, si la punta del CAFM se coloca directamente sobre un aislante, actúa como un electrodo de tamaño nanométrico y proporciona una resolución lateral muy alta. Se ha calculado que el valor de A eff cuando se coloca una punta recubierta de Pt-Ir (con un radio típico de 20 nm) sobre una película aislante de SiO 2 es típicamente de 50 nm 2 . [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] El valor de A eff puede fluctuar dependiendo de las condiciones ambientales, y puede variar desde 1 nm 2 en ultra alto vacío (UHV) hasta 300 nm 2 en ambientes muy húmedos. [14] [15] [16] En superficies monocristalinas bien definidas bajo condiciones UHV se ha demostrado incluso que son posibles las mediciones de la conductividad local con resolución atómica. [17]
Problemas con el CAFM convencional
Los problemas comunes en el CAFM convencional incluyen la dificultad para manejar corrientes altas y bajas y evitar efectos secundarios no deseados como los efectos Joule, bimetálicos y de oxidación local cuando se usan corrientes altas. [18] Para producir mediciones precisas y reproducibles, se necesitan reemplazos constantes de la punta, reconfiguración del AFM, reencontrar el área de interés, todo a expensas de tiempo, dinero y esfuerzo. Un libro de Mario Lanza explica estos problemas con datos de respaldo (Capítulo 12, Pacheco y Martínez. 2017). [1] El estudio describe además un concepto de medición conductiva más eficaz, un módulo llamado ResiScope II del fabricante de AFM Concept Scientific Instruments, que supera estos problemas. Este módulo permite realizar mediciones de corriente/resistencia de más de 10 órdenes de magnitud (de fA a mA). Este estudio demuestra cómo ResiScope puede mapear eficientemente dominios altamente conductores y aislantes sin efectos secundarios indeseables como oxidación local inducida por la sonda, efecto bimetálico o fusión del revestimiento conductor por efecto Joule.
ResiScope II puede transformar potencialmente la comprensión de muestras de conductividad variable utilizando AFM conductivo.
Aplicaciones
El CAFM se utilizó inicialmente en el campo de la nanoelectrónica para monitorizar las propiedades eléctricas de dieléctricos delgados con una resolución lateral muy alta. El primer desarrollo del CAFM en 1993 tenía como objetivo estudiar las corrientes de tunelización locales a través de películas de SiO2 de 12 nm de espesor . [ 3] En 1995 y 1996, O'Shea [19] y Ruskell [20] mejoraron aún más la resolución lateral de la técnica CAFM, logrando valores de 10 nm y 8 nm, respectivamente. Esta resolución mejorada permitió observar las primeras correlaciones topográficas-corrientes, y la inhomogeneidad observada en los mapas de corrientes se asoció a la presencia de defectos nativos locales en el óxido. Los trabajos posteriores de Olbrich [21] [22] [23] y Ebersberger [24] informaron que, en películas de SiO2 más delgadas que 5 nm, la corriente de tunelización aumenta exponencialmente con las reducciones de espesor. En consecuencia, las fluctuaciones de espesor de décimas de nanómetro en la película de SiO2 podrían crear puntos eléctricamente débiles que reducen la fiabilidad de toda la película dieléctrica, ya que la ruptura dieléctrica (BD) es un proceso estocástico. La capacidad del CAFM para determinar el espesor de óxidos delgados fue demostrada además por Frammelsberger y colaboradores [7] [25], quienes analizaron estadísticamente más de 7200 curvas IV y reportaron espesores de SiO2 con una sensibilidad de ±0,3 nm. Otros fenómenos locales como el atrapamiento de carga, [26] el efecto túnel asistido por trampa [27] [28] [29] [30] [31] [32] y la corriente de fuga inducida por tensión (SILC) [33] también se pueden monitorear fácilmente con CAFM. En general, el CAFM puede monitorear el efecto de cualquier proceso que introduzca cambios locales en la estructura del dieléctrico, incluido el recocido térmico, [34] [35] [12] [36] [37] [16] [38] el dopaje [39] y la irradiación, [40] [41] [42] entre otros.
Aparte de monitorear las propiedades eléctricas de un dieléctrico, el CAFM también se puede utilizar para alterar sus propiedades mediante la aplicación de un campo eléctrico localmente. En particular, el CAFM es especialmente útil para determinar qué ubicaciones de las muestras conducen a una ruptura dieléctrica prematura, lo que puede proporcionar información esencial sobre la confiabilidad de las muestras. El CAFM también ayudó a confirmar la teoría de percolación de la ruptura dieléctrica al probar experimentalmente que este es un fenómeno muy local que ocurre en áreas pequeñas típicamente por debajo de los 100 nm 2 . [33] Las propagaciones laterales del evento de ruptura dieléctrica también se pueden detectar mediante el CAFM. [15] [43] [44] La gravedad del evento de ruptura dieléctrica también se puede estudiar a partir de la epitaxia inducida por ruptura dieléctrica, [27] [45] [46] [47] que se puede observar a partir de imágenes topográficas posteriores recopiladas con el CAFM después de la rampa de voltaje. De manera similar, el análisis de la recuperación de la ruptura dieléctrica (conmutación resistiva, RS) también se puede monitorear mediante el CAFM. [48] [49] [50] [51] Todas las capacidades del CAFM para estudiar la conmutación resistiva en dieléctricos se han resumido en el artículo de revisión de referencia. [52] A diferencia de un AFM normal, el CAFM también se puede utilizar para realizar fotolitografía local mediante oxidación anódica local asistida por polarización (LAO). Hoy en día, la técnica CAFM se ha expandido a muchos otros campos de la ciencia, incluida la física, la ciencia de los materiales, la química y la ingeniería (entre muchos otros), y se ha utilizado para estudiar diferentes materiales y/o estructuras, incluidas nanopartículas, [53] [54] moléculas, [55] nanocables, [56] nanotubos de carbono, [57] materiales bidimensionales (2D), [58] [59] [60] [61] [62] recubrimientos, [63] [64] [65] fotoelectricidad [66] y piezoelectricidad [67] (entre otros). Hasta el 14 de junio de 2016, el CAFM se había utilizado en 1325 artículos de investigación de revistas y se ha convertido en una herramienta popular en las nanociencias. [1]
Retos del CAFM en materiales blandos
Actualmente, las capacidades de caracterización eléctrica del AFM se utilizan cada vez más en campos basados en la nanotecnología, como la recolección de energía, la electrónica orgánica/basada en polímeros, los semiconductores, etc. La electrónica flexible basada en compuestos orgánicos está ganando popularidad como materiales eléctricos blandos.
Actualmente, se utilizan dos métodos diferentes para las mediciones AFM conductiva (C-AFM) de materiales blandos como polímeros conductores. [1]
Método del régimen sinusoidal
En el método de régimen sinusoidal, el voladizo se excita mecánicamente en el rango de 100 a 2000 Hz, es decir, muy por debajo de su frecuencia de resonancia natural. La punta del voladizo interactúa con el sustrato periódicamente durante la parte inferior de su desplazamiento sinusoidal. Este método permite obtener imágenes de muestras blandas fácilmente controlando la amplitud del movimiento de la punta. Sin embargo, no se pueden realizar algunas mediciones cuantitativas (eléctricas, térmicas, etc.) porque la fuerza ejercida por la punta sobre la muestra es variable.
Método del régimen lineal
El método de régimen lineal se basa en las curvas espectroscópicas de fuerza versus distancia. En este enfoque cuasiestático, el voladizo sigue un ciclo de aproximación-retracción hacia la muestra con velocidad constante. La ley de Hook se utiliza para seleccionar la fuerza que se ejercerá. F=k*z, donde F es la fuerza aplicada, k es la constante del voladizo y z es la desviación del voladizo con respecto a la posición de desviación en reposo. Sin embargo, este método es lento con un ciclo de aproximación-retracción de 1 segundo. A este ritmo, puede llevar hasta 3 días medir una imagen estándar de 512 x 512.
Un nuevo enfoque para resolver estos problemas es el modo Soft ResiScope, que combina contactos puntuales rápidos y fuerza constante. [68]
Sondas CAFM
El principal problema del CAFM es que las sondas son más caras y se desgastan más rápido que las utilizadas en los mapas AFM topográficos, principalmente debido a las altas densidades de corriente que fluyen a través de la nanounión punta/muestra, pero también debido a la fricción lateral. La degradación prematura de una punta CAFM no solo aumenta el costo de los experimentos, sino que también reduce la fiabilidad de los datos recopilados. Por esta razón, cuando se utiliza CAFM, la caracterización de la conductividad de la punta (utilizando una muestra de referencia) antes y después de los experimentos es muy recomendable; solo si la punta del CAFM mantiene la misma conductividad antes y después, los datos recopilados se consideran confiables. Los primeros tipos de nanosondas conductoras utilizadas en experimentos CAFM, que todavía se utilizan ampliamente en la actualidad, consisten en nanosondas de silicio estándar (como las que se utilizan en las mediciones AFM topográficas) barnizadas con películas metálicas delgadas, que incluyen Pt, Au, Ru, Ti y Cr, entre otros. [3] [7] [69] El barniz debe ser lo suficientemente grueso para soportar las grandes densidades de corriente y fricciones, y al mismo tiempo lo suficientemente delgado para no aumentar significativamente el radio del ápice de la punta, manteniendo su nitidez y asegurando una alta resolución lateral de la técnica CAFM. Como se mencionó, la vida útil de las puntas barnizadas de metal para experimentos CAFM es mucho más corta que en cualquier otro modo AFM, principalmente debido a la fusión del barniz metálico y la pérdida de masa de la punta durante los escaneos. Para resolver este problema, han aparecido puntas de silicio CAFM barnizadas con materiales duros como el diamante dopado con fósforo. [69] Los principales problemas de las puntas CAFM recubiertas de diamante son: i) son mucho más caras, y ii) son muy rígidas y pueden dañar (rayar) la superficie de las muestras bajo pruebas. Otra opción es utilizar alambres metálicos afilados como punta, pero también el uso de técnicas de afilado aumenta su precio (en comparación con las puntas de Si recubiertas de metal). Además, estas puntas también pueden degradarse (perder su conductividad) por la adhesión de partículas. Una metodología barata y eficaz para proteger las puntas de los CAFM de la degradación es recubrirlas con grafeno, que puede soportar bien las altas densidades de corriente y la fricción mecánica. Además, el grafeno es inerte y ralentiza la adhesión de partículas al ápice de la punta.
El preamplificador
Las señales de corriente analógicas que fluyen a través de la nanounión punta/muestra se envían al preamplificador, que las transforma en voltajes digitales que pueden ser leídos por la tarjeta de adquisición de datos (DAQ) del ordenador. Muchos fabricantes integran el preamplificador en el llamado "módulo de aplicación CAFM", que es un componente extraíble que se puede fijar al AFM (normalmente muy cerca de la punta para minimizar el ruido eléctrico) para realizar mediciones de conductividad. De forma similar, muchos otros módulos permiten a los AFM realizar otras operaciones, como la microscopía de capacitancia de barrido (SCM) o la microscopía de resistencia de propagación de barrido (SSRM). En la mayoría de los experimentos CAFM, las corrientes medidas normalmente pueden oscilar entre unos pocos picoamperios y cientos de microamperios, mientras que los voltajes legibles por la tarjeta DAQ normalmente oscilan entre -3 V y +3 V. [70] Por tanto, el preamplificador debe proporcionar un ruido muy bajo y una transimpedancia (ganancia) alta. La Figura 2 muestra el esquema simplificado de un preamplificador típico de bajo ruido para medidas CAFM, [71] en el que se pueden distinguir algunos elementos: i) un amplificador operacional con alta impedancia de entrada; ii) una resistencia de realimentación ( R f ) y su condensador parásito ( C s ) y efectos asociados de ruido Johnson ( e t ); iii) una fuente de tensión de ruido asociada al amplificador operacional ( e n ); y iv) una capacitancia asociada a las interconexiones de entrada ( C i ). Una correcta selección de los componentes eléctricos es esencial para lograr una buena y fiable adquisición de datos CAFM. Por ejemplo, el valor de R f no es trivial: un valor muy alto de R f mejora la relación ruido-señal, al tiempo que reduce el ancho de banda del preamplificador. Por tanto, el valor de R f debe elegirse para proporcionar suficiente ancho de banda y un nivel de ruido por debajo de los valores actuales que queremos medir. El parámetro e n se puede reducir fácilmente utilizando un amplificador operacional de bajo ruido comercial. La capacitancia asociada a las conexiones (C i ) se puede minimizar fácilmente colocando el preamplificador lo más cerca posible de la punta conductora. La empresa FEMTO, uno de los principales fabricantes mundiales de preamplificadores compatibles con CAFMs, puede proporcionar dispositivos con ruido eléctrico tan bajo como 3 fA y una ganancia de hasta 10 13 V/A. [72]Sin embargo, la principal limitación de los preamplificadores CAFM es su estrecho rango dinámico de corriente, que normalmente permite recoger señales eléctricas sólo dentro de tres o cuatro órdenes de magnitud (o incluso menos). Para resolver este problema se pueden utilizar preamplificadores con ganancia ajustable para centrarse en rangos específicos. [72] Una solución más sofisticada para este problema es combinar el CAFM con un sourcemeter, [73] [74] analizador de parámetros de semiconductores o con un preamplificador logarítmico, [75] que puede capturar las corrientes que fluyen a través del sistema punta/muestra en cualquier rango y con una alta resolución.
Referencias
^ abcdefgh Lanza, Mario (2017). Microscopía de fuerza atómica conductiva. Berlín, Alemania: Wiley-VCH. p. 400. ISBN 978-3-527-34091-0.
^ "PeakForce TUNA - Sondas AFM de Bruker" www.brukerafmprobes.com . Consultado el 4 de febrero de 2017 .
^ abc Murrell, MP; Welland, ME; O'Shea, SJ; Wong, TMH; Barnes, JR; McKinnon, AW; Heyns, M.; Verhaverbeke, S. (15 de febrero de 1993). "Medidas eléctricas con resolución espacial de óxidos de compuerta de SiO2 utilizando microscopía de fuerza atómica". Applied Physics Letters . 62 (7): 786–788. Código Bibliográfico :1993ApPhL..62..786M. doi :10.1063/1.108579. ISSN 0003-6951.
^ "Pinturas y pastas plateadas: suministros de SPI". www.2spi.com . Consultado el 4 de febrero de 2017 .
^ ab Rommel, Mathias; Jambreck, Joachim D.; Lemberger, Martin; Bauer, Anton J.; Frey, Lothar; Murakami, Katsuhisa; Richter, Christoph; Weinzierl, Philipp (29 de noviembre de 2012). "Influencia de las capacitancias parásitas en las mediciones conductivas AFM IV y enfoques para su reducción". 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.
^ ab Yanev, V.; Erlbacher, T.; Rommel, M.; Bauer, AJ; Frey, L. (julio de 2009). "Estudio comparativo entre técnicas de IV macroscópicas convencionales y métodos avanzados basados en AFM para la caracterización eléctrica de dieléctricos a escala nanométrica". Ingeniería microelectrónica . 86 (7–9): 1911–1914. doi :10.1016/j.mee.2009.03.094.
^ abc Frammelsberger, Werner; Benstetter, Guenther; Kiely, Janice; Stamp, Richard (30 de enero de 2007). "Determinación del espesor de películas de SiO2 delgadas y ultradelgadas basada en C-AFM mediante el uso de diferentes puntas de sonda con revestimiento conductor". Applied Surface Science . 253 (7): 3615–3626. Bibcode :2007ApSS..253.3615F. doi :10.1016/j.apsusc.2006.07.070.
^ Zhang, Kai; Lanza, Mario; Shen, Ziyong; Fu, Qiang; Hou, Shimin; Porti, Marc; Nafría, Montserrat (4 de mayo de 2014). "Análisis de factores en la caracterización física y eléctrica a escala nanométrica de materiales de alto K mediante microscopio de fuerza atómica conductiva". Ferroelectricidad integrada . 153 (1): 1–8. Bibcode :2014InFer.153....1Z. doi :10.1080/10584587.2014.902280. ISSN 1058-4587. S2CID 94116742.
^ Pirrotta, Onofrio; Larcher, Luca; Lanza, Mario; Padovani, Andrea; Porti, Marc; Nafría, Montserrat; Bersuker, Gennadi (1 de octubre de 2013). "Corriente de fuga a través del HfO2 policristalino: densidades de trampa en los granos y límites de grano". Journal of Applied Physics . 114 (13): 134503–134503–5. Bibcode :2013JAP...114m4503P. doi :10.1063/1.4823854. ISSN 0021-8979.
^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafria, M.; Aymerich, X.; Sebastiani, A.; Ghidini, G.; Vedda, A.; Fasoli, M. (1 de diciembre de 2009). "Análisis combinado de degradación a escala nanométrica y a nivel de dispositivo de capas de dispositivos de memoria no volátil MOS". Transacciones IEEE sobre confiabilidad de dispositivos y materiales . 9 (4): 529–536. doi :10.1109/TDMR.2009.2027228. ISSN 1530-4388. S2CID 28464435.
^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Ghidini, G.; Sebastiani, A. (septiembre de 2009). "Carga atrapada y corriente de fuga inducida por estrés (SILC) en capas de SiO2 de túnel de dispositivos de memoria no volátil MOS desprocesados observados a escala nanométrica". Microelectronics Reliability . 49 (9–11): 1188–1191. doi :10.1016/j.microrel.2009.06.016.
^ ab Lanza, M.; Porti, M.; Nafria, M.; Aymerich, X.; Benstetter, G.; Lodermeier, E.; Ranzinger, H.; Jaschke, G.; Teichert, S.; Wilde, L.; Michalowski, P. (julio de 2009). "Efectos de la cristalización y la difusión de silicio a escala nanométrica en las propiedades eléctricas de dispositivos basados en Al2O3". Ingeniería microelectrónica . 86 (7–9): 1921–1924. doi :10.1016/j.mee.2009.03.020.
^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafria, M.; Benstetter, G.; Frammelsberger, W.; Ranzinger, H.; Lodermeier, E.; Jaschke, G. (septiembre de 2007). "Influencia del proceso de fabricación en las propiedades eléctricas de pilas delgadas (<4 nm) de alto k basadas en hafnio observadas con CAFM". Microelectronics Reliability . 47 (9–11): 1424–1428. doi :10.1016/j.microrel.2007.07.045.
^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Whittaker, E.; Hamilton, B. (1 de octubre de 2010). "Nota: Resolución eléctrica durante mediciones de microscopía de fuerza atómica conductiva bajo diferentes condiciones ambientales y fuerzas de contacto". Review of Scientific Instruments . 81 (10): 106110–106110–3. Bibcode :2010RScI...81j6110L. doi :10.1063/1.3491956. ISSN 0034-6748. PMID 21034138.
^ ab Lanza, M.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Whittaker, E.; Hamilton, B. (septiembre de 2010). "Caracterización CAFM UHV de dieléctricos de alto k: efecto de la resolución técnica en las mediciones eléctricas previas y posteriores a la ruptura". Microelectronics Reliability . 50 (9–11): 1312–1315. doi :10.1016/j.microrel.2010.07.049.
^ ab Lanza, Mario; Iglesias, Vanessa; Porti, Marc; Nafria, Montse; Aymerich, Xavier (31 de enero de 2011). "Efectos de la policristalización en las propiedades eléctricas a escala nanométrica de dieléctricos de alto k". Nanoscale Research Letters . 6 (1): 108. Bibcode :2011NRL.....6..108L. doi : 10.1186/1556-276x-6-108 . ISSN 1556-276X. PMC 3211152 . PMID 21711617.
^ Rodenbücher, C.; Bihlmayer, G.; Speier, W.; Kubacki, J.; Wojtyniak, M.; Rogala, M.; Wrana, D.; Krok, F.; Szot, K. (2018). "Conductividad superficial local de óxidos de metales de transición mapeada con resolución atómica real". Nanoscale . 10 (24): 11498–11505. arXiv : 1611.07773 . doi :10.1039/C8NR02562B. PMID 29888770. S2CID 47013247.
^ "El módulo más avanzado para AFM conductivo".
^ O'Shea, SJ; Atta, RM; Murrell, MP; Welland, ME (1995-09-01). "Realización de un estudio de la descomposición del dióxido de silicio mediante microscopía de fuerza atómica". 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.
^ Ruskell, Todd G.; Workman, Richard K.; Chen, Dong; Sarid, Dror; Dahl, Sarah; Gilbert, Stephen (1996-01-01). "Mapas de emisión de campo de Fowler-Nordheim de alta resolución de capas delgadas de óxido de silicio". Applied Physics Letters . 68 (1): 93–95. Bibcode :1996ApPhL..68...93R. doi :10.1063/1.116782. ISSN 0003-6951.
^ Olbrich, A.; Ebersberger, B.; Boit, C. (1 de marzo de 1998). "Caracterización eléctrica a escala nanométrica de óxidos delgados con microscopía de fuerza atómica conductora". Actas del Simposio Internacional de Física de la Confiabilidad IEEE de 1998, 36.° anual (n.° de cat. 98CH36173) RELPHY-98 . págs. 163–168. doi :10.1109/RELPHY.1998.670490. ISBN.978-0-7803-4400-6. Número de identificación del sujeto 110367701.
^ Olbrich, Alexander; Ebersberger, Bernd; Boit, Christian (19 de noviembre de 1998). "Microscopía de fuerza atómica para caracterización eléctrica a escala nanométrica de SiO2 fino". Applied Physics Letters . 73 (21): 3114–3116. Bibcode :1998ApPhL..73.3114O. doi :10.1063/1.122690. ISSN 0003-6951.
^ Olbrich, Alexander; Ebersberger, Bernd; Boit, Christian; Vancea, J.; Hoffmarm, H. (junio de 1999). "Una nueva herramienta basada en AFM para probar la calidad y la confiabilidad dieléctricas a escala nanométrica". Microelectronics Reliability . 39 (6–7): 941–946. doi :10.1016/S0026-2714(99)00127-4.
^ Ebersberger, B.; Boit, C.; Benzinger, H.; Gunther, E. (1 de abril de 1996). "Mapeo del espesor de dieléctricos delgados con microscopía de emisión y microscopía de fuerza atómica conductiva para la evaluación de la confiabilidad de dieléctricos". Actas del Simposio Internacional de Física de la Confiabilidad RELPHY-96 . págs. 126–130. doi :10.1109/RELPHY.1996.492072. ISBN978-0-7803-2753-5.S2CID109344701 .
^ Frammelsberger, Werner; Benstetter, Guenther; Kiely, Janice; Stamp, Richard (2006). "Determinación del espesor de películas delgadas y ultradelgadas de SiO2 mediante espectroscopia C-AFM IV". Applied Surface Science . 252 (6): 2375–2388. Bibcode :2006ApSS..252.2375F. doi :10.1016/j.apsusc.2005.04.010.
^ Polspoel, W.; Vandervorst, W. (marzo de 2007). "Evaluación de la creación de trampas y la carga en SiO2 fino utilizando SCM y C-AFM". Ingeniería microelectrónica . 84 (3): 495–500. doi :10.1016/j.mee.2006.10.074.
^ ab Nasyrov, KA; Shaimeev, SS; Gritsenko, VA (24 de diciembre de 2009). "Inyección de SiO2 mediante túneles asistida por trampas: experimento y teoría". Journal of Experimental and Theoretical Physics . 109 (5): 786. Bibcode :2009JETP..109..786N. doi :10.1134/S1063776109110089. ISSN 1063-7761. S2CID 122592036.
^ Fiorenza, Patrick; Polspoel, Wouter; Vandervorst, Wilfried (29 de mayo de 2006). "Estudios de degradación de capas delgadas de SiO2 mediante microscopía de fuerza atómica conductiva". Applied Physics Letters . 88 (22): 222104. Bibcode :2006ApPhL..88v2104F. doi :10.1063/1.2208370. ISSN 0003-6951.
^ Wu, You-Lin; Lin, Shi-Tin (1 de marzo de 2006). "Modelo de tunelización asistida por dos trampas para características IV posteriores a la ruptura en dióxido de silicio ultrafino". IEEE Transactions on Device and Materials Reliability . 6 (1): 75–80. doi :10.1109/TDMR.2006.870351. ISSN 1530-4388.
^ Pakes, CI; Ramelow, S.; Prawer, S.; Jamieson, DN (13 de abril de 2004). "Caracterización eléctrica a nanoescala de fluctuaciones de cuasiruptura asistidas por trampa en SiO2". Applied Physics Letters . 84 (16): 3142–3144. Bibcode :2004ApPhL..84.3142P. doi : 10.1063/1.1712033 . ISSN 0003-6951.
^ Degraeve, R.; Kaczer, B.; Schuler, F.; Lorenzini, M.; Wellekens, D.; Hendrickx, P.; Houdt, J. Van; Haspeslagh, L.; Tempel, G. (1 de diciembre de 2001). "Modelo estadístico para la corriente de fuga inducida por tensión y saltos de corriente de preruptura en capas de óxido ultradelgadas". International Electron Devices Meeting. Technical Digest (Cat. No.01CH37224) . págs. 6.2.1–6.2.4. doi :10.1109/IEDM.2001.979447. ISBN978-0-7803-7050-0. Número de identificación del sujeto 27991853.
^ Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Olbrich, A.; Ebersberger, B. (29 de enero de 2002). "Caracterización eléctrica de películas de SiO2 estresadas y descompuestas a escala nanométrica utilizando un microscopio de fuerza atómica conductivo". Journal of Applied Physics . 91 (4): 2071–2079. Bibcode :2002JAP....91.2071P. doi :10.1063/1.1430542. ISSN 0021-8979.
^ ab Tan, Tingting; Liu, Zhengtang; Tian, Hao; Liu, Wenting (25 de julio de 2010). "Corriente de fuga inducida por estrés de bajo voltaje en películas dieléctricas de HfO2". Ciencia e ingeniería de materiales: B . 171 (1–3): 159–161. doi :10.1016/j.mseb.2010.03.091.
^ Ang, DS; Ong, YC; O'Shea, SJ; Pey, KL; Tung, CH; Kawanago, T.; Kakushima, K.; Iwai, H. (12 de mayo de 2008). "Descomposición dependiente de la polaridad de la pila de compuertas de alto contenido κ/SiOx: una explicación fenomenológica mediante microscopía de efecto túnel de barrido". Applied Physics Letters . 92 (19): 192904. Bibcode :2008ApPhL..92s2904A. doi :10.1063/1.2926655. ISSN 0003-6951.
^ Lu, XB; Zhang, X.; Huang, R.; Lu, HB; Chen, ZH; Zhou, HW; Wang, XP; Nguyen, BY ; Wang, CZ (1 de octubre de 2004). "Efecto del recocido posterior en las propiedades físicas y eléctricas de los dieléctricos de compuerta LaAlO/Sub 3/". Actas. 7.ª Conferencia internacional sobre tecnología de circuitos integrados y de estado sólido, 2004. Vol. 1. págs. 419–422 vol.1. doi :10.1109/ICSICT.2004.1435039. ISBN978-0-7803-8511-5. Número de identificación del sujeto 25239456.
^ Lanza, M.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Benstetter, G.; Lodermeier, E.; Ranzinger, H.; Jaschke, G.; Teichert, S. (1 de marzo de 2011). "Conductividad y atrapamiento de carga después de estrés eléctrico en dispositivos amorfos y policristalinos estudiados con técnicas relacionadas con AFM". IEEE Transactions on Nanotechnology . 10 (2): 344–351. Bibcode :2011ITNan..10..344L. doi :10.1109/TNANO.2010.2041935. ISSN 1536-125X. S2CID 28810246.
^ Bayerl, A.; Lanza, M.; Porti, M.; Nafria, M.; Aymerich, X.; Campabadal, F.; Benstetter, G. (1 de septiembre de 2011). "Variabilidad de la conducción de compuerta a nivel de dispositivo y nanoescala de estructuras de semiconductores de óxido metálico basadas en dieléctricos de alto k". Transacciones IEEE sobre confiabilidad de dispositivos y materiales . 11 (3): 495–501. doi :10.1109/TDMR.2011.2161087. ISSN 1530-4388. S2CID 22874323.
^ Bayerl, Albin; Lanza, Mario; Aguilera, Lidia; Porti, Marc; Nafría, Montserrat; Aymerich, Xavier; Gendt, Stefan de (junio de 2013). "Comportamiento eléctrico a escala nanométrica y a nivel de dispositivo de pilas de óxido de compuerta basadas en Hf ALD recocidas cultivadas con diferentes precursores". Microelectronics Reliability . 53 (6): 867–871. doi :10.1016/j.microrel.2013.02.005.
^ Muenstermann, Ruth; Menke, Tobias; Dittmann, Regina; Mi, Shaobo; Jia, Chun-Lin; Park, Daesung; Mayer, Joachim (15 de diciembre de 2010). "Correlación entre la cinética de crecimiento y las propiedades de conmutación resistiva a nanoescala de películas delgadas de SrTiO3". Journal of Applied Physics . 108 (12): 124504–124504–8. Bibcode :2010JAP...108l4504M. doi :10.1063/1.3520674. ISSN 0021-8979.
^ Wu, YL; Lin, ST; Chang, TM; Liou, JJ (1 de junio de 2007). "Efecto de recocido de polarización a escala nanométrica en películas delgadas de dióxido de silicio postirradiadas observadas mediante microscopía de fuerza atómica conductiva". IEEE Transactions on Device and Materials Reliability . 7 (2): 351–355. doi :10.1109/TDMR.2007.901069. ISSN 1530-4388. S2CID 23406644.
^ Wu, You-Lin; Lin, Shi-Tin; Chang, Tsung-Min; Liou, Juin J. (febrero de 2007). "Estudio de confiabilidad de películas de óxido ultradelgadas sujetas a tratamiento de irradiación y luego estrés utilizando microscopía de fuerza atómica conductiva". Microelectronics Reliability . 47 (2–3): 419–421. doi :10.1016/j.microrel.2006.05.014.
^ Porti, M.; Nafria, N.; Gerardin, S.; Aymerich, X.; Cester, A.; Paccagnella, A.; Ghidini, G. (1 de enero de 2009). "Propiedades eléctricas de la estructura SiO2/Si implantada e irradiada a escala nanométrica". 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.
^ Blasco, X.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Vandervorst, W. (2005). "Comparación del comportamiento eléctrico de pilas de compuertas de SiO2 y HfO2/SiO2 a escala nanométrica con CAFM". Electronics Letters . 41 (12): 719. Bibcode :2005ElL....41..719B. doi :10.1049/el:20050805.
^ Wu, You-Lin; Lin, Shi-Tin (febrero de 2008). "Propagación de puntos de ruptura en películas ultradelgadas de SiO2 bajo tensión de voltaje en rampa repetitiva utilizando microscopía de fuerza atómica conductiva". Journal of Physics and Chemistry of Solids . 69 (2–3): 470–474. Bibcode :2008JPCS...69..470W. doi :10.1016/j.jpcs.2007.07.077.
^ Tung, CH; Pey, KL; Lin, WH; Radhakrishnan, MK (1 de septiembre de 2002). "Epitaxia inducida por ruptura dieléctrica dependiente de la polaridad (DBIE) en MOSFET de Si". IEEE Electron Device Letters . 23 (9): 526–528. Bibcode :2002IEDL...23..526T. doi :10.1109/LED.2002.802662. ISSN 0741-3106.
^ Polspoel, W.; Favia, P.; Mody, J.; Bender, H.; Vandervorst, W. (15 de julio de 2009). "Degradación física de dieléctricos de compuerta inducida por estrés eléctrico local utilizando microscopía de fuerza atómica conductiva". Journal of Applied Physics . 106 (2): 024101–024101–7. Bibcode :2009JAP...106b4101P. doi :10.1063/1.3153965. ISSN 0021-8979.
^ Porti, M.; Nafría, M.; Blüm, MC; Aymerich, X.; Sadewasser, S. (10 de junio de 2003). "Artefactos topográficos del microscopio de fuerza atómica después de la ruptura dieléctrica de películas ultradelgadas de SiO2". Surface Science . 532–535: 727–731. Bibcode :2003SurSc.532..727P. doi :10.1016/S0039-6028(03)00150-X.
^ Lanza, M.; Bersuker, G.; Porti, M.; Miranda, E.; Nafría, M.; Aymerich, X. (5 de noviembre de 2012). "Conmutación resistiva en capas de dióxido de hafnio: fenómeno local en los límites de grano". Applied Physics Letters . 101 (19): 193502. Bibcode :2012ApPhL.101s3502L. doi :10.1063/1.4765342. ISSN 0003-6951.
^ Lanza, M.; Zhang, K.; Porti, M.; Nafría, M.; Shen, ZY; Liu, LF; Kang, JF; Gilmer, D.; Bersuker, G. (19 de marzo de 2012). "Límites de grano como sitios preferenciales para conmutación resistiva en las estructuras de memoria de acceso aleatorio resistiva de HfO2". Applied Physics Letters . 100 (12): 123508. Bibcode :2012ApPhL.100l3508L. doi :10.1063/1.3697648. ISSN 0003-6951.
^ Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Hui, Fei; Nafria, Montserrat; Porti, Marc; Bersuker, Gennadi; Lanza, Mario (1 de abril de 2015). "Demostración in situ del vínculo entre la resistencia mecánica y la conmutación resistiva en memorias resistivas de acceso aleatorio". Materiales electrónicos avanzados . 1 (4): n/a. doi :10.1002/aelm.201400058. ISSN 2199-160X. S2CID 110305072.
^ Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Hui, Fei; Iglesias, Vanessa; Porti, Marc; Nafria, Montserrat; Miranda, Enrique; Bersuker, Gennadi; Lanza, Mario (8 de agosto de 2014). "(Invitado) Elucidación del origen de la conmutación resistiva en óxidos de hafnio ultrafinos mediante herramientas de alta resolución espacial". ECS Transactions . 64 (14): 19–28. Bibcode :2014ECSTr..64n..19S. doi :10.1149/06414.0019ecst. ISSN 1938-6737.
^ Lanza, Mario (13 de marzo de 2014). "Una revisión sobre conmutación resistiva en dieléctricos de alto k: un punto de vista a escala nanométrica utilizando un microscopio de fuerza atómica conductivo". Materiales . 7 (3): 2155–2182. Bibcode :2014Mate....7.2155L. doi : 10.3390/ma7032155 . PMC 5453275 . PMID 28788561.
^ Sze, JY; Tay, BK; Pakes, CI; Jamieson, DN; Prawer, S. (15 de septiembre de 2005). "Nanopartículas conductoras de Ni en un polímero modificado con iones". Journal of Applied Physics . 98 (6): 066101–066101–3. Bibcode :2005JAP....98f6101S. doi :10.1063/1.2014938. ISSN 0021-8979.
^ Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Sun, Hui; Hui, Fei; Hu, Jianchen; Wu, Yaxi; Fang, Jianlong; Lin, Hao; Wang, Jianxiang (16 de julio de 2015). "La caracterización a nanoescala de contaminantes del aire PM2.5 revela una alta adhesividad y capacidad de agregación de las partículas de hollín". Scientific Reports . 5 : 11232. Bibcode :2015NatSR...511232S. doi :10.1038/srep11232. ISSN 2045-2322. PMC 4503936 . PMID 26177695.
^ Cui, XD; Primak, A.; Zarate, X.; Tomfohr, J.; Sankey, OF; Moore, AL; Moore, TA; Gust, D.; Harris, G. (19 de octubre de 2001). "Medición reproducible de la conductividad de una sola molécula". Science . 294 (5542): 571–574. Bibcode :2001Sci...294..571C. doi :10.1126/science.1064354. ISSN 0036-8075. PMID 11641492. S2CID 26028013.
^ Wang, Zhong Lin; Song, Jinhui (14 de abril de 2006). "Nanogeneradores piezoeléctricos basados en matrices de nanocables de óxido de cinc". Science . 312 (5771): 242–246. Bibcode :2006Sci...312..242W. doi :10.1126/science.1124005. ISSN 0036-8075. PMID 16614215. S2CID 4810693.
^ Zhou, Chongwu; Kong, Jing; Dai, Hongjie (14 de marzo de 2000). "Medidas eléctricas de nanotubos de carbono semiconductores individuales de pared simple de varios diámetros". Applied Physics Letters . 76 (12): 1597–1599. Bibcode :2000ApPhL..76.1597Z. doi :10.1063/1.126107. ISSN 0003-6951. S2CID 17973840.
^ Iglesias, V.; Porti, M.; Nafría, M.; Aymerich, X.; Dudek, P.; Schroeder, T.; Bersuker, G. (2010-12-27). "Correlación entre las propiedades eléctricas y morfológicas a escala nanométrica de estructuras semiconductoras de óxido metálico basadas en óxido de hafnio cristalizado". Applied Physics Letters . 97 (26): 262906. Bibcode :2010ApPhL..97z2906I. doi :10.1063/1.3533257. ISSN 0003-6951.
^ Vecchio, Carmelo; Sonde, Sushant; Bongiorno, Corrado; Rambach, Martin; Yakimova, Rositza; Raineri, Vito; Giannazzo, Filippo (2011-03-29). "Caracterización estructural a nanoescala de grafeno epitaxial cultivado en 4H-SiC (0001) fuera de eje". Nanoscale Research Letters . 6 (1): 269. Bibcode :2011NRL.....6..269V. doi : 10.1186/1556-276x-6-269 . ISSN 1556-276X. PMC 3211332 . PMID 21711803.
^ Giannazzo, Filippo; Sonde, Sushant; Rimini, Emanuele; Raineri, Vito (31 de enero de 2011). "Homogeneidad lateral de las propiedades electrónicas en grafeno prístino e irradiado con iones investigada mediante espectroscopia de capacitancia de barrido". Nanoscale Research Letters . 6 (1): 109. Bibcode :2011NRL.....6..109G. doi : 10.1186/1556-276x-6-109 . ISSN 1556-276X. PMC 3211153 . PMID 21711643.
^ Ji, Yanfeng; Pan, Chengbin; Zhang, Meiyun; Long, Shibing; Lian, Xiaojuan; Miao, Feng; Hui, Fei; Shi, Yuanyuan; Larcher, Luca; Wu, Ernest; Lanza, Mario (4 de enero de 2016). "Nitruro de boro como dieléctrico bidimensional: confiabilidad y ruptura dieléctrica". Applied Physics Letters . 108 (1): 012905. Código Bibliográfico :2016ApPhL.108a2905J. doi :10.1063/1.4939131. ISSN 0003-6951.
^ Lanza, Mario; Wang, Yan; Gao, Teng; Bayerl, Albin; Porti, Marc; Nafria, Montserrat; Zhou, Yangbo; Jing, Guangyin; Zhang, Yanfeng (2013-05-21). "Rendimiento eléctrico y mecánico de láminas de grafeno expuestas a entornos oxidativos". Nano Research . 6 (7): 485–495. doi :10.1007/s12274-013-0326-6. ISSN 1998-0124. S2CID 97263039.
^ Tan, Susheng; Tang, Zhiyong; Liang, Xiaorong; Kotov, Nicholas A. (1 de septiembre de 2004). "Estructuras de diodos de efecto túnel de resonancia en nanocables de CdTe fabricados mediante AFM conductivo". Nano Letters . 4 (9): 1637–1641. Bibcode :2004NanoL...4.1637T. doi :10.1021/nl0492077. ISSN 1530-6984.
^ Jiang, Lanlan; Xiao, Na; Wang, Bingru; Grustan-Gutierrez, Enric; Jing, Xu; Babor, Petr; Kolíbal, Miroslav; Lu, Guangyuan; Wu, Tianru (2017-01-26). "Caracterización de alta resolución de recubrimientos de nitruro de boro hexagonal expuestos a ambientes oxidativos acuosos y aéreos". Nano Research . 10 (6): 2046–2055. doi :10.1007/s12274-016-1393-2. ISSN 1998-0124. S2CID 99473899.
^ Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Hui, Fei; Wu, Hai-Hua; Lanza, Mario (4 de septiembre de 2014). "Mecanismos de envejecimiento y fiabilidad de electrodos basados en grafeno". Nano Research . 7 (12): 1820–1831. doi :10.1007/s12274-014-0542-8. ISSN 1998-0124. S2CID 54516801.
^ Howell, Sarah L.; Padalkar, Sonal; Yoon, KunHo; Li, Qiming; Koleske, Daniel D.; Wierer, Jonathan J.; Wang, George T.; Lauhon, Lincoln J. (13 de noviembre de 2013). "Mapeo espacial de la eficiencia de las células solares de matriz de nanocables GaN/InGaN mediante microscopía de fotocorriente de barrido". Nano Letters . 13 (11): 5123–5128. Bibcode :2013NanoL..13.5123H. doi :10.1021/nl402331u. ISSN 1530-6984. PMID 24099617.
^ Pan, Chengbin; Hu, Jianchen; Grustan-Gutierrez, Enric; Hoang, Minh Tuan; Duan, Huiling ; Yvonnet, Julien; Mitrushchenkov, Alexander; Chambaud, Gilberte; Lanza, Mario (2016-04-21). "Supresión de la agrupación de nanocables en recolectores de energía híbridos". J. Mater. Chem. C . 4 (16): 3646–3653. doi :10.1039/c6tc00468g. ISSN 2050-7534.
^ "El mejor AFM conductor para polímeros y materiales blandos".
^ desde "NanoMundo".
^ "Instrumentos Nacionales".
^ Tiedje, T.; Brown, A. (15 de julio de 1990). "Límites de rendimiento para el microscopio de efecto túnel de barrido". Journal of Applied Physics . 68 (2): 649–654. Bibcode :1990JAP....68..649T. doi :10.1063/1.346794. ISSN 0021-8979.
^ ab "FEMTO" . Consultado el 4 de febrero de 2016 .
^ Lanza, M.; Bayerl, A.; Gao, T.; Porti, M.; Nafria, M.; Jing, GY; Zhang, YF; Liu, ZF; Duan, HL (13 de marzo de 2013). "Puntas de microscopio de fuerza atómica recubiertas de grafeno para una caracterización eléctrica fiable a nanoescala". Materiales avanzados . 25 (10): 1440–1444. Bibcode :2013AdM....25.1440L. doi :10.1002/adma.201204380. ISSN 1521-4095. PMID 23280635. S2CID 205248208.
^ Hui, Fei; Vajha, Pujashree; Shi, Yuanyuan; Ji, Yanfeng; Duan, Huiling; Padovani, Andrea; Larcher, Luca; Li, Xiao Rong; Lanza, Mario (2016-04-21). "Trasladando dispositivos de grafeno del laboratorio al mercado: nanosondas avanzadas recubiertas de grafeno". Nanoscale . 8 (16): 8466–8473. Bibcode :2016Nanos...8.8466H. doi :10.1039/c5nr06235g. ISSN 2040-3372. PMID 26593053.
^ Aguilera, L.; Lanza, M.; Porti, M.; Grifoll, J.; Nafría, M.; Aymerich, X. (1 de julio de 2008). "Mejora del rendimiento eléctrico de un microscopio de fuerza atómica conductivo con un convertidor logarítmico de corriente a voltaje". Revista de instrumentos científicos . 79 (7): 073701–073701–5. Bibcode :2008RScI...79g3701A. doi :10.1063/1.2952058. ISSN 0034-6748. PMID 18681702.