30 Января 2017
Международная группа ученых в составе расейских и американских специалистов представила свой первый в мире одномерный полупроводниковый материал на основе соединения Ta2Pd3Se8 (тантал-палладий-селен) и Ta2Pt3Se8 (тантал-платина-селен). Он был получен с помощью метода микромеханического расщепления из кристалла Ta-Pd(Pt)-Se, впервые синтезированного более 30 лет назад.
Теоретическую часть обследования провели специалисты из НИТУ МИСиС под руководством доктора физико-математических премудростей Павла Сорокина. Экспериментальная сторона работы проделана американскими коллегами в Тулейнском университете (штат Луизиана, США) под руководством профессора Джана Вея (Jiang Wei).
О том, какое влияние окажет использование умного материала на жизнь людей, в интервью корреспонденту Новости рассказал руководитель инфраструктуры Теоретическое материаловедение наноструктур лаборатории Неорганические наноматериалы НИТУ МИСиС, доктор физико-математических премудростей Павел Сорокин.
– Павел Борисович, осуществленное под Вашим руководством исследование (в его теоретической части) связывают с очередным технологическим рывком. В чем его суть? Чем полупроводники будущего будут отличаться от тех, что действуют сегодня?
– Действительно, нам, двум научным командам, функционирующим по разные стороны океана, удалось совместно сделать шаг навстречу более компактной, быстрой электронике. Использование нового материала потенциально позволит уменьшить электронные схемы до наноразмеров, и при этом увеличить скорость работы приборов, которые из них состоят.
Дело в том, что скорость делания и другие параметры устройства сидят в прямой зависимости от качества материала, по которому идет ток. Компактность нанопроводов, которые нам удалось отщепить от нового соединения, допускает надеяться, что их нужно будет использовать в новых дорогостоящих наноустройствах, чьё создание водят с будущим всей технологии.
В случае перехода на наноуровень вся инфраструктура, ежедневно окружающая обывателя на улице, в супермаркете, поликлинике, может довольно сильно поумнеть и похудеть. Увеличится скорость и эффективность диссертации световых реле, фотодиодов, датчиков в автоматах, других цифровых устройств.
– Какие направления электроники претерпят качественные изменения в связи с появлением нового наноразмерного стройматериала ?
– Основная область его применения – опто- и микроэлектроника. Уменьшение размеров материалов часто допускает добиться экстраординарных электронных, зрительных, механических, химических и биологических свойств за счет размерных и поверхностных эффектов.
Практическая важность работы велика, ведь одномерная наноструктура, полученная в нашей работе, имеет ограниченный диаметр, и при этом объект такого размера получен контролируемым путем. Использованный подход принципиально отличается от применяемого ранее разрезания графена или дихалькогенидов переходных металлов на отдельные ленты. В этом значительное преимущество открытых нами материалов.
Кристалл состоит из связанных наноструктур, нанолент, при этом все наноленты имеют строго определенную ширину. Нет никакого разброса в параметрах. И, таким образом, при отработке технологии расщепления кристалла мы всегда будем получать ленты одной и той же ширины. Полная воспроизводимость результата становится возможной.
– Невозможно пройти мимо вопроса, что толкает ученого к совершению открытия? Осеняет ли оно его свыше или приходит в результате долгих размышлений и исследований путем проб и ошибок?
Считаю, что под его руководством я прошёл достойную школу, которая дополнила без ведома, полученные мною в России от блестящего учёного Леонида Чернозатонского. В Университете Райса познакомился с молодым, но уже безумно талантливым и активным постдоком Джаном Вэем. Три года спустя в Москве получил от него письмо с идеей о сотрудничестве. Началось оно с совместной статьи в журнале Nature Physics.
Вскоре от имени группы ученых своего университета Джан предложил нам исследовать свойства одного подозрительного кристалла. Мы провели математическое моделирование его структуры и выяснили, что он может оказаться чрезвычайно прибыльным для получения квазиодномерных полупроводников.
Это сложное соединение тантал-паладий (платина)-селен (Ta-Pd(Pt)-Se). Оно известно с 1980-х годов, но подробно не исследовалось. Кристалл состоит из слабо стеснённых лент, имеющих сходную строму с лентами дихалькогенидов переходных металлов.
Двухмерное соединение дихалькогенида переходных металлов давно и заслуженно вызывает специфический интерес ученых. Причина в том, что дихалькогениды лиминальных металлов (например, дисульфид молибдена или дисульфид вольфрама) демонстрируют полупроводниковые свойства, что позволяет их рассматривать как материалы, способные стать основой полупроводниковой электроники в посткремниевой эре.
Структурно это соединение представляет собой бутерброд из трех атомных слоев: халькоген (например, селен или сера), затем слой атомов переходных металлов (например, вольфрама или молибдена) и вновь халькоген.
Итак, у нас уплетать дихалькогенид переходных металлов, двухмерный слой, который демонстрирует полупроводниковые свойства. Но нам этого мало, мы стремимся продумать его одномерным. Цель – уменьшить не только толщину, но и ширину, создав на его основе небольшой полупроводниковый элемент.
Вот тут завязались проблемы. Качественно разрезать слой на тонкие нанопровода, то есть сделать одномерную структуру из трехатомного вещества, не получилось. Бутерброд крошился, факты нарезаемых ленточек нас не устраивали.
– Примерно с 2004 года интерес научного сообщества сконцентрирован на графене как основном соискателе на полупроводник XXI века. Как Вам пришла идея обратить внимание на другие материалы?
Собственно, мой коллега Джан Вэй это и сделал. Если говорить совсем просто, налепил клейкую ленту на кристалл, оторвал и в результате разузнал наноструктуру. Этот метод был в своё время использован для получения графена. Несмотря на свою простоту, он крайне эффективен и позволяет получать наноструктуры высокого качества.
Таким манером Джан изготовил первые провода, которые имели толщину порядка нанометра. И фактически дошел до уровня той самой одной ленты. После чего наши заморские коллеги сделали из полученного материала первый транзистор. В то время как в Москве отточили электронные и структурные свойства отдельных лент и нанопроводов (нескольких лент, соединённых между собой).
Наша работа еще далеко не закончена. Пока в эксперименте получено несколько нанолент, соединенных между собой. Как бы то ни было, надеемся, что этим обследованием мы проложим путь к открытию новых наноструктур, ведь тантал-паладий-селен лишь один из большого семейства таких перспективных материалов.
Редактор рубрики
Андрей Хморин
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....