Electrones de película en el trabajo

Electrones de película en el trabajo


23 de junio de 2022

(Noticias de Nanowerk) Físicos del Instituto de Óptica y Física Atómica de la TU Berlín han desarrollado un nuevo método que permite registrar imágenes en movimiento de procesos periódicos en un microscopio electrónico de transmisión (TEM). Ejemplos de estos procesos incluyen la conmutación de componentes electrónicos avanzados conocidos como nanoestructuras semiconductoras. Hasta ahora no ha sido posible observar en detalle el funcionamiento interno de tales procesos.

El del dr. Tolga Wagner bajo la dirección del Profesor Dr. El método desarrollado por Michael Lehmann es novedoso en el sentido de que el equipo de investigación inventó una técnica de obturación o «gating» completamente nueva (desde que se patentó: EP3376522A1; TW201833521A; US2020103213A1; WO2018166786A1). para «filmar» electrones trabajando en una muestra en un TEM. El microscopio está ubicado en el campus de TU Berlin en Berlín-Charlottenburg y ha sido especialmente optimizado para la investigación con holografía electrónica (EH).

El nuevo método facilita la investigación de procesos físicos fundamentales (p. ej., la dinámica del portador de carga en nanoestructuras de semiconductores).

«Los investigadores en el campo de la microscopía electrónica siempre intentan mantener las condiciones de medición lo más estables posible», dice el Dr. Wagner.

Los microscopios electrónicos de transmisión de alta resolución son muy sensibles a las perturbaciones externas, como vibraciones, inestabilidades térmicas y fluctuaciones del campo electromagnético. Esto es aún más cierto para la holografía de electrones.

Por ejemplo, para proporcionar información sobre la distribución potencial dentro de una muestra, la holografía de electrones requiere la superposición de dos ondas de electrones coherentes (interferencia). Esto crea un patrón de interferencia, el holograma de electrones, que luego puede ser capturado. Para que esto funcione, las ondas de electrones deben estar dispuestas de manera estable entre sí.

dr. Sin embargo, Wagner y sus colegas interrumpen deliberadamente el proceso de medición. En lugar de permanecer lo más estables posible, solo permiten la intervención por un corto tiempo. La información así generada proviene exclusivamente del período en el que se produjo el patrón de interferencia. No hay (casi) límite en lo corto que puede ser el período. Las resoluciones de tiempo en el rango de picosegundos (una millonésima parte de un abrir y cerrar de ojos) son posibles con un esfuerzo justificable.

Además, la estructura es muy sensible a la interferencia externa, por lo que no requiere mucho esfuerzo para suprimir la interferencia.

“La idea básica detrás de nuestro nuevo proceso es que encendemos y apagamos la falla muy rápidamente utilizando factores disruptivos específicos. Nuestro proceso de obturación se basa en este principio, por lo que lo llamamos ‘interferencia de activación'», explica el Dr. Wagner. La posición y el ancho de la «puerta» determinan cuándo y durante cuánto tiempo se recopila la información.

Con esta técnica, los físicos de la TU Berlín lograron aumentar la resolución temporal del microscopio electrónico de transmisión de segundos a 25 nanosegundos (ultramicroscopía, «Holografía de electrones de nanosegundos por activación de interferencias»). Estas son las escalas de tiempo para los procesos electrónicos en varios campos, incluidos los semiconductores.

«Con el método de holografía de electrones de resolución temporal que desarrollamos, ahora es posible filmar cambios potenciales debido al movimiento de electrones a través de semiconductores que tienen un tamaño de solo unos pocos nanómetros (una millonésima de milímetro)», agrega el Dr. Wagner.



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