2009年12月3日
来自美国的研究人员美国国家标准与技术研究所海军研究实验室开发了一种新方法，通过扫描隧道显微镜（STM）将磁性杂质引入半导体晶体。在最近的一篇论文中详细说明，*这项技术将使研究人员能够有选择地将原子一次植入一个晶体中，以了解其在原子尺度上的电学和磁学性质。
[上图]锰原子（中心下方红色区域）的高分辨率STM图像部分被中心置换铟原子和下方两个较小砷原子的大形状遮挡。[底部]原子在演奏音乐椅时所采取的结构的理论模型。信贷：NIST
更好地理解这些性质是发展“自旋电子学”的基础，“自旋电子学”是一种利用电子自旋(磁性的一种特性)代替电荷来存储信息的电子设备。自旋电子学可以提高电子设备的性能，同时降低功耗和生产成本。
电子制造商通常将杂质引入半导体晶体，以改变材料的导电性能。研究人员还可以引入杂质，使半导体具有磁性。在这些稀磁性半导体(DMS)中，添加的杂质原子通常必须取代晶体结构中的一个原始原子才能变得“有活性”。DMS材料研究的目标之一是确保所有掺杂的磁性杂质欧洲杯足球竞彩原子都被激活，从而达到更高的工作温度。知道杂质原子如何进入主晶格位对这个过程至关重要。
实验包括将单个锰原子沉积在砷化铟表面。为了使DMS变得有活性并磁化，锰原子必须通过占据铟晶格位置而从铟原子中占据一把椅子。NIST的研究人员使用STM探针尖，用足够的电压电击一个铟原子，使其从晶格中的位置移开，并与锰原子交换位置。通过这种方式，研究人员可以选择他们想要激活的锰原子的位置和位置。
因为交换发生得很快，研究人员无法看到原子在演奏音乐椅时所走的路径。为了找到路径，海军研究实验室的研究人员建立了原子运动的理论模型，并确定了两种可能的交换途径。该小组通过将计算结果与实验STM结果进行比较，选择了正确的路径。
这项工作部分地由韩国研究基金资助计划（MOHERD）**，海军研究办公室和NIST-CNST/UMD纳米中心合作协议。计算在俄亥俄州赖特-帕特森空军基地空军研究实验室的国防部主要共享资源中心进行。
* Y.J. Song, S.C. Erwin, G.M. Rutter, P.N. First, N.B. Zhitenev, J.A. Stroscio。用扫描隧道显微镜制备InAs中的锰取代杂质。纳米快报。2009年9月29日在线发布。http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl902575g