Новости - Наука

Ученый ТПУ обнаружил губительное влияние воздуха на полупроводники для наноэлектроники

Ученый Томского политехнического университета с коллегами из Германии и Венесуэлы доказал уязвимость двумерного полупроводника — селенида галлия — на воздухе. Это открытие позволит создавать сверхпроводимую наноэлектронику на основе селенида галлия, чего ранее не удавалось сделать ни одному научному коллективу в мире.

Фото: t-l.ru

Результаты исследования опубликованы в журнале Semiconductor Science and Technology (IF 2.305, Q2)

Одна из перспективных областей современного материаловедения — исследование двумерных материалов — тонких пленок, состоящих из одного или нескольких атомных слоев. Двумерные материалы, благодаря своей высочайшей электропроводности и прочности, могут стать основой для современной электроники сверхмалого размера (наноэлектроники). Для применения в оптике в основе такой электроники должны быть новые материалы, способные «создавать» большие потоки электронов при облучении светом. Одним из двумерных полупроводников, способных наиболее эффективно справляться с этой задачей, является селенид галлия.

«Некоторые зарубежные научные коллективы пытались создать электронные устройства на основе селенида галлия. Однако, несмотря на широкие теоретические исследования этого материала, которые публиковались в крупных научных изданиях, состояние этого материала в реальных устройствах оставалось неясной», — рассказывает профессор кафедры лазерной и световой техники ТПУ Рауль Родригес.

Научному коллективу, в который входит Рауль Родригес, удалось выяснить, почему. Они исследовали селенид галлия методами спектроскопии комбинационного рассеяния света и XPS, которые позволили подтвердить наличие химических связей между галлием и кислородом. Отсутствие фотолюминесценции у окисленного вещества также подтвердило формирование оксида. Другими словами, ученые выяснили, что при контакте с воздухом селенид галлия быстро окисляется и теряет свою электрическую проводимость, необходимую для создания наноэлектронных устройств.

«Наши результаты показывают, что окисление двумерного селенида галлия является быстрым процессом. Материал достигает окисленного состояния почти сразу после контакта с воздухом. <…> Дальнейшее изучение чувствительности селенида галлия к окислению позволит предложить решения для его защиты и сохранения оптоэлектронных свойств», — подчеркивают авторы статьи.

По словам профессора Родригеса, для того, чтобы селенид галлия не потерял свои уникальные свойства, он должен находиться в вакууме или инертной среде. Например, он может использоваться в капсулированных устройствах, которые изготавливаются в вакууме, после чего покрываются защитным слоем, ограничивающим проникновение воздуха.

Таким методом могут быть изготовлены новейшая оптоэлектроника, детекторы, источники света, солнечные батареи. При сверхмалых размерах такие устройства будут обладать очень высокой квантовой эффективностью — то есть способностью «создавать» большие потоки электронов при малом внешнем воздействии.

Адрес страницы: http://news.tpu.ru/news/2017/09/09/27629/