量子计算技术再获神器 科学家开发出新的成像技术

最近，《Science》子刊《Science Advances》上发表的一篇论文称，研究团队开发了一种能够窥探硅晶体内部结构的非侵入性成像技术。这很有可能成为测试常规硅基芯片的有效方法，且可能为下一代的量子计算技术奠定基础。

这支来自奥地利林茨大学、伦敦大学学院、苏黎世联邦理工学院和瑞士洛桑联邦理工学院的国际团队将现有成熟的显微技术——扫描微波显微镜(Scanning Microwave Microscopy, SMM)运用到对硅芯片中人工掺入杂质的检测当中，整个成像过程不会对芯片产生任何损害(半导体中会被掺入杂质来增强其导电和光学性质)。

扫描微波显微镜在生物细胞和新材料方面有广泛应用，其中包括石墨和其它半导体材料。它的工作原理结合了原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)和矢量网络分析仪 (Vector Network Analyzer, VNA)——二者分别有测量样品特定部分的纳米探针，以及往探针上传输的微波信号的装置。该信号会在样本中反射，并回到矢量网络分析仪中进行计算，最后整套仪器会反馈样本的三维图像和电学性质。

研究者使用扫描微波显微镜扫描样本，具体探测了硅晶表层下成一定规律排列的磷原子的电学性质。在这一方法下，研究者成功检测了在表面4-15纳米之下的1900-4200个紧密排列的原子。

当然，诸如二次离子质谱分析法(Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS)之类的技术也可以用于检测半导体中人工参入的杂质，但是扫描微波显微镜的主要优势是，它不会对样本有任何损坏。