测量最小的缺陷

半导体可能会因为构成它们的晶体中最微小的缺陷而失效——但得益于一项新技术，研究人员希望能够以万亿分之一米的精度找出所谓的堆垛层错。现有的方法依赖于传统的电子显微镜，精度要低大约十倍。叶枚及其在布鲁克海文国家实验室的同事率先开发了这种测量方法，他们在最新一期的《物理评论快报》上对此进行了描述。

他们的秘密武器在于使用一种商用仅五年左右的电子显微镜。与传统电子显微镜中的灯丝不同，新型设备中的尖锐钨尖会产生相干电子束。研究人员将这种同步光束对准高温超导体Bi₂Sr₂CaCu₂O₈薄晶体中已知缺陷的前方。光束在晶体后方投射出阴影图像，包括大量看起来像条纹圆盘的衍射斑点：每个斑点都包含振荡波干涉图案，这些图案是在电子从两侧穿过偏移晶体时产生的（见图）。

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他们解析了从中心到第 31 个圆盘的干涉图案，并将数据与计算机模拟进行了比较。最后，他们得出结论，一个缺陷中晶面之间的间距比正常间距短 0.319 纳米。为了将该技术与传统电子显微镜进行比较，朱在相同的机器中测试了相同的样品。相干电子显微镜仍然非常昂贵，但科学家们希望这种方法将帮助他们更好地理解晶体界面以及它们如何影响材料的性能。