Una nuova tecnica di imaging per vedere gli elettroni in attività nei dispositivi

Una nuova tecnica di imaging per vedere gli elettroni in attività nei dispositivi
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E'attualmente in sviluppo una nuova tecnica di imaging, sviluppata dai ricercatori dell'UCLA e della University of Southern California, che consentirà agli scienziati e agli ingegneri di osservare direttamente l'attività elettronica all'interno dei dispositivi in funzione. Con l'intento di aumentarne l'efficienza e potenza.

Lo studio è stato diretto dal professor Chris Regan, professore di fisica e astronomia dell'UCLA e membro del California NanoSystems Institute. La novità di questa nuova tecnica sta nel fatto che mostrerà dettagli che gli approcci tradizionali tramite microscopi elettronici non riescono ad evidenziare. Ma c'è di più: Rivelerà stati elettronici all'interno di un campione, precedentemente impossibili da determinare tramite la strumentazione classica.

"Vogliamo vedere cosa rende un dispositivo vivo in senso elettronico, e le tecniche standard non ce lo permettono", commenta Regan.
Il professore, per spiegare meglio gli intenti di questa nuova strumentazione, opera una similitudine con il cervello umano: "C'è molta fisica e chimica attualmente in corso nel tuo cervello, e se scatti una foto, non vedresti nulla di tutto ciò. L'immagine manca di dati molto importanti che rendono il tuo cervello un posto interessante".

Sostanzialmente, la tecnica sviluppata dal professore e dal suo team è simile ai test di risonanza magnetica che i neuroscienziati eseguono per tracciare il flusso di sangue all'interno del cervello. Parlando della risonanza magnetica, il professore spiega che "puoi vedere le zone evidenziate che vengono utilizzate. Questo ti dà un'idea di come funziona il cervello e, analogamente, la nostra tecnica ti consente di vedere le variazioni che subentrano quando un dispositivo elettronico è in funzione".

Se i microscopi elettronici utilizzano fasci di elettroni per aiutare gli scienziati a "vedere" un oggetto, in questo studio i ricercatori hanno abbinato un microscopio elettronico a trasmissione, ed una corrente indotta da un fascio di elettroni (in inglese electron beam induced current, in sigla EBIC).

Acquisendo entrambe le immagini da queste due fonti, i ricercatori hanno esaminato una semplice coppia di elettrodi e sono rimasti stupiti dal fatto che questo metodo mostrava addirittura quale elettrodo stava ricevendo corrente; Ha persino generato una mappa dettagliata della conducibilità elettrica degli elettrodi.

Per comprendere il meccanismo in azione, il team ha utilizzato due amplificatori per registrare due misurazioni EBIC ed ha scoperto che l'imaging EBIC stava rilevando segnali deboli da elettroni secondari. Questa sensibilità ha permesso loro di visualizzare non solo dove fossero gli elettroni, ma anche quali tra questi non erano fondamentali per il flusso di corrente nel chip.

Questo il commento del ricercatore: "Abbiamo visto qualcosa di molto inaspettato che ci ha reso incredibilmente eccitati", ha detto Hubbard. "Quindi direi che ha funzionato meglio di quanto ci aspettassimo".

La produzione di campioni sufficientemente sottili per l'imaging con microscopia elettronica a trasmissione rende i chip contemporanei inutilizzabili. Ma, nel tempo i componenti diventeranno sempre più sottili, e nel frattempo questa ricerca aprirà nuove strade per capire cosa accade all'interno dei dispositivi elettronici del domani.

Crediti immagine: Regan Research Group/UCLA

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