Намаляването на стъпката на проектиране при полупроводниковата литография налага по-внимателно разглеждане на обещаващите материали чак до анализа на разположението на отделните атоми. С тази задача обикновено се справя сканиращият тунелен микроскоп. Но възможностите му не са неограничени и в някои случаи той не е в състояние да разграничи отделните атоми, което е от решаващо значение за анализа на така наречените дефекти в кристалните решетки. Учени от САЩ са намерили решение на този проблем.

Сканиращият тунелен микроскоп представлява игла с накрайник с атомна дебелина. Той преминава по повърхността на изследвания материал подобно на иглата на грамофон по жлеба на винилова плоча. Само че иглата на микроскопа не докосва повърхността. Самите електрони прескачат от атомите на материала и преминават в тунел върху иглата, възбуждайки електрически ток в нея. Броенето на електроните (измерването на токовете) и изчисленията могат да разкрият много за анализираната проба. Но в някои случаи това не работи.

По-конкретно, сканиращият тунелен микроскоп не улавя добре силициевите атоми. За електрона силициевият атом е почти като дълбока дупка, която той не може да напусне или да прелети. По този въпрос са проведени много теоретични изследвания, но на практика не е лесно да се работи със силиций и особено с дефекти на силициева основа. В същото време дефектите под формата на силициеви атоми, вградени в кристалната структура на галиевия арсенид, са една от най-обещаващите тенденции в бъдещата електроника. Всеки такъв дефект отговаря за характеристиките на токовете през полупроводника, което ще направи възможно създаването на много, много малки транзистори.

Учени от Мичиганския държавен университет (Michigan State University) са открили начин да накарат атомите да покажат истинските си особености. Те са комбинирали анализа на материала чрез сканиращ тунелен микроскоп с терахерцов лазер. Оказа се, че когато честотата на трептене на лазера съвпадне с тази на силициевия атом в кристалната решетка на галиевия арсенид, настъпва резонанс и се появява най-силната реакция. Всъщност те са първите, които успяват да открият отделните силициеви атоми върху повърхността на друг материал. Очевидно е, че е възможно да се работи и с други материали, използвайки подобен метод, като се изучава на практика това, което досега бе известно само от теоретичните изчисления.

„Имаме редица отворени проекти, в които използваме тази техника с повече материали и с по-екзотични материали“, казват авторите. – „По принцип я включваме във всичко, което правим, и я използваме като стандартна техника“.

„Тези наноскопични материали са бъдещето на полупроводниците“, обобщават изследователите. – Когато имате наноразмерна електроника, е много важно да се уверите, че електроните могат да се движат по желания начин“.