Движение электронов сняли на видео

Возможность конструировать все меньшие и более быстрые смартфоны и компьютерные микросхемы зависит от способности производителей понимать, как дефекты влияют на электроны, несущие информацию. Однако эти движения происходят за триллионные доли секунды, и их можно увидеть только с помощью микроскопа, способного отображать отдельные атомы.

С этой, казалось бы невозможной задачей справилась группа учёных из Университета города Цукуба (Япония). Сочетание сканирующей туннельной микроскопии и сверхбыстрых импульсов позволило этой команде впервые достичь субнаноразмерного пространственного разрешения и почти пикосекундного разрешения по времени.

Работа, опубликованная в журнале ACS Photonics, предоставляет исследователям мощный инструмент для детального изучения работы полупроводниковых устройств, что может привести к созданию более эффективной электроники и оптоэлектроники.

Экспериментальная система состояла из сферических молекул углерода — фуллеренов — образующих многослойную структуру на золотой подложке. Для внедрения электронов, в образец подавался инфракрасный импульс накачки. Затем, через заданный интервал времени, проводилось зондирование положения электронов коротким терагерцевым импульсом. Увеличение задержки позволяло захватить следующий «кадр» фильма. Каждый такой захват занимает всего около двух минут, что делает результаты воспроизводимыми.

Авторы рассчитывают, что эта технология поможет проложить путь к следующему поколению органической электроники. Понимание того, какое влияние оказывают несовершенства кристаллической решётки, позволит намеренно вводить некоторые вакансии, примеси или структурные дефекты для управления функциями устройств.