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.

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 оставалась неясной", - рассказывает профессор кафедры лазерной и световой техники ТПУРауль 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.

Похожие новости

  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1130
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    659
  • 31/05/2016

    До конца 2018 года ТПУ завершит создание Научного парка

    ​Первая очередь Научного парка, открытая к 120-летнему юбилею Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) стала, вероятно, самым весомым и ценным подарком вуза университетской элите, студентам, аспирантам и всем тем, кто не мыслит себя сегодня вне науки.
    1215
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1332
  • 14/12/2017

    Томские ученые создадут центр анализа данных адронного коллайдера

    ​Ученые Томского государственного университета получат грант, предназначенный для создания центра мирового класса по анализу данных Большого адронного коллайдера. Ожидается, что томские ученые создадут кластер для анализа данных на базе суперкомпьютера СКИФ Cyberia.
    259
  • 19/08/2016

    В МИСиС разработали супермагнит для реализации проектов в Арктике и в космосе

    ​Ученые Национального технологического исследовательского университета МИСиС разработал супермагнит, который сохраняет свои свойства при экстремальных условиях и может использоваться, как в Арктике, так и в космосе.
    860
  • 31/05/2018

    ​Ученые ТПУ улучшат разрешение оптических микроскопов

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Бангорского университета (Великобритания) предложили способ улучшить разрешение оптических микроскопов, работающих в режиме «на отражение», то есть способных визуализировать материалы, не пропускающие свет.
    68
  • 14/02/2017

    Томский ученый Илья Романченко - о физике и разработках

    ​​​Томский физик Илья Романченко получил премию президента в области науки и инноваций для молодых ученых за 2016 год. В интервью РИА Томск он рассказал о том, как его работа может помочь в борьбе против раковых клеток и террористов, почему в физике недостаточно просто выучить формулы, а также на что он собирается потратить 2,5 миллиона рублей.
    2076
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1018
  • 05/03/2018

    ​Ученые ТГУ создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул

    ​Ученые кафедры оптики и спектроскопии физического факультета ТГУ с коллегами из Швеции и Финляндии создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул. Благодаря этому алгоритму можно вычислять оптические, люминесцентные (светимость, квантовый выход флуоресценции) свойства молекул и веществ с использованием высокоточных методов квантовой химии.
    279