Сотрудники Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН обнаружили новые свойства тонких плёнок селенида висмута, проводя исследования в рамках крупного научного проекта «Квантовые структуры для посткремниевой электроники».

В ИФП СО РАН при поддержке Российского научного фонда (проект № 19-72-30023) прошла Школа молодых ученых «Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем».

Молодые учёные, аспиранты и студенты прослушали курс из тринадцати лекций, касающихся разных методов исследования, создания и измерения нанообъектов, перспективных для разработки электроники будущего, установления фундаментальных закономерностей функционирования наносистем. Лекторами Школы выступили ведущие ученые ИФП СО РАН, Новосибирского государственного университета и Университета г. Авейро (Португалия).

Из курса лекций молодые исследователи узнали и о результатах, полученных в ходе выполнения крупного научного проекта «Квантовые структуры для кремниевой электроники».

Ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Ирина Вениаминовна Антонова рассказала о создании многослойных наноструктур на основе селенида висмута (Bi₂Se₃) и графена.

Новые структуры могут использоваться для гибкой и носимой электроники. Ученые синтезировали тонкие слои селенида висмута на графене и обнаружили изменение механических свойств плёнок селенида висмута: повысилась устойчивость к деформации — растяжении при изгибе, и при этом сохранилась высокая проводимость.

«Селенид висмута — соединение, известное как топологический изолятор. При осаждении из газовой фазы селенида висмута на графеновых плёнках, он растет с более высокой скоростью и более высоким качеством плёнки, по сравнению с ростом, например, на слюде. Такой слой, толщиной 20–40 нанометров, устойчив к механическим воздействиям: структуру можно согнуть до формирования прямого угла (радиус изгиба менее полутора миллиметров), и ее электрофизические характеристики сохранятся. Пленки Bi₂Se₃, осаждённые на графене — более качественные в сравнении с плёнками, выращенными на слюде и перенесенными на гибкую подложку, с низкой дефектностью, с хорошей границей раздела между слоями графена и селенида висмута», — рассказала Ирина Вениаминовна.

«Кроме того, пленки Bi₂Se₃, выращенные на графене, обладают хорошей проводимостью, высокой подвижностью носителей заряда, — пояснила исследовательница. — Потенциальное применение селенида висмута в комбинации с графеном — создание многослойных гибких наноструктур, с вертикальной интеграцией. Наше исследование позволяет перейти к следующему этапу в развитии гибкой электроники и, в частности, рассматривать гетероструктуры Bi₂Se₃/графен как материал и для гибкой спинтроники».

Научная группа И.В. Антоновой создает композиты для печатной электроники — использование специальных чернил позволяет напечатать на 2D-принтере гибкие платы. Учёные научились управлять проводимостью в слоях графена, добавляя в состав композитных чернил небольшие количества полимера и этиленгликоля.

«Добавки полимера PEDOT:PSS в сверхнизкой концентрации с небольшим количеством этиленгликоля приводят к резкому падению проводимости. Управление проводимостью открывает возможности для конструирования новых материалов на основе композитных плёнок», — отметила Ирина Антонова.

Пятая Школа молодых ученых «Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем» прошла 29 и 30 ноября, и приняла 75 участников. Двадцать один молодой ученый представил результаты собственных исследований в формате стендового доклада, перед этим анонсировав суть работы в двухминутном устном сообщении. 

В докладах освещались темы, связанные с метрологией на нано- и пикометровых масштабах, 2D-печатными технологиями на основе графена для устройств гибкой наноэлектроники, современными методиками сканирующей зондовой микроскопии для полупроводниковых наноматериалов, исследованием углеродных нанотрубок для создания приемников терагерцового излучения, исследованием точечных дефектов в кремниевых солнечных элементах и другие.

Слушателями школы стали студенты, аспиранты, молодые специалисты Новосибирского государственного университета, Новосибирского государственного технического университета, Томского государственного университета, Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН.

Источник: пресс-служба ИФП СО РАН