Ученые Курчатовского института создали новый класс функциональных материалов на базе кремния и германия, которые могут стать базой для создания новых устройств наноэлектроники и спинтроники.

Это слоистые структуры, свойства которых зависят от количества монослоев. Их создание стало возможным благодаря разработке оригинального метода синтеза с использованием прекурсоров на основе силицена и германена. Материалы демонстрируют широкий спектр свойств – от магнетизма с высокой подвижностью носителей заряда до сверхпроводимости.

Современная электроника на основе полупроводниковой платформы подошла к своему технологическому пределу. Ее дальнейшее развитие требует новых материалов, которые обеспечат компактность и функциональность устройств.

С одной стороны, эти материалы должны задействовать существующую полупроводниковую технологическую платформу, а с другой – привносить новые функциональные свойства.

Для решения этой задачи наилучшим образом могут подходить материалы, обладающие слоистой структурой. В Курчатовском институте создали технологию их синтеза с использованием двумерных прекурсоров на основе аналогов графена.

Интеграция с полупроводниковой платформой обеспечивается при использовании в качестве реагентов кремниевых и германиевых подложек, в качестве прекурсора в первом случае применялся силицен, а во втором – германен.

«Наш подход позволил создать целые классы новых материалов, обладающих различными функциональными свойствами», – сообщил руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории новых элементов наноэлектроники Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Андрей Токмачёв.

Так, тонкопленочный материал SrAlSi на кремниевой подложке демонстрирует сверхпроводящие свойства даже при толщине в несколько монослоев. Транспортные и магнитные измерения позволили обнаружить переход от трехмерной сверхпроводимости к двумерной.

А материалы EuAl₂Ge₂ и SrAl₂Ge₂ интересны в первую очередь высокой подвижностью носителей заряда. Особо стоит отметить, что до недавнего времени высокая подвижность носителей и магнетизм считались взаимно исключающими свойствами, однако слоистая структура EuAl₂Ge₂ обеспечила возможность для их сосуществования в одном материале.

«На наш взгляд, сверхпроводимость и магнетизм этих материалов позволяют существенно расширить возможности при создании устройств наноэлектроники», – комментирует Андрей Токмачёв.

Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в высокорейтинговых журналах Small и Journal of Materials Science & Technology.

Источник: НИЦ «Курчатовский институт».