Ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 открыли новый механизм формирования нанокристаллов для оптоэлектронных устройств
Ученые Санкт‑Петербургского государственного университета обнаружили новый механизм формирования нитевидных нанокристаллов типа «стержень‑оболочка» из индия, галлия и азота с высоким содержанием индия в стержне. Сформированные наноструктуры демонстрируют интенсивное излучение при комнатной температуре и могут быть использованы для создания новых светодиодов и лазеров.
Сплав InGaN (нитрид индия?галлия), используемый сегодня для?создания силовой электроники и?светодиодов, также перспективен для газовых сенсоров, солнечных батарей и?водородных ячеек. Его?массовое применение ограничено?— это?связано с?трудностями синтеза стабильного слоя.
Результаты исследования опубликованы в?высокорейтинговом научном журнале Nanoscale Horizons.
Недавно ученые Санкт?Петербургского университета подробно изучили механизмы формирования трехмерных (непланарных) структур на?основе материала?InGaN, применив научный и?систематический подходы к?описанию процессов роста этих?структур. На?основе таких?соединений в?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 уже?создаются прототипы светодиодов, газовых сенсоров, ячеек для?разложения воды и?другое.
Как?отмечают физики, в?привычной научному миру ?планарной? форме сложные микроэлектронные структуры создаются на?плоской поверхности несколькими последовательными этапами нанесения материалов, травления и?литографии, чтобы?сформировать различные слои и?компоненты устройства. Однако?в?случае InGaN?формировать такие??плоские? структуры классическим способом не?получается.
Из?за эффекта разрыва растворимости получение слоев?InGaN с?высоким содержанием индия?(In) связано с?распадом этого?материала на?отдельные фазы и?образованием значительного количества дефектов. Также к?образованию дефектов приводит рассогласование постоянных решеток этих?материалов. Все?это?значительно снижает работоспособность приборов, в?которых применяются данные структуры.
Физики Санкт?Петербургского университета открыли новый механизм формирования нанокристаллов на?основе материала?InGaN непосредственно на?поверхности кремния.
В?частности, мы?впервые объяснили новый механизм формирования InGaN нитевидных нанокристаллов, обладающих спонтанно сформированной структурой типа ?стержень?оболочка?. Результаты экспериментальных исследований показали, что?процентное содержание?In в?стержне нанокристалла может составлять около 40?% и?выше, а?в?оболочке?— около 4?%.
Автор разработки, руководитель лаборатории новых полупроводниковых материалов для?квантовой информатики и?телекоммуникаций 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Родион Резник
?Важно отметить, что?достижение такого?высокого содержания индия в?качественных InGaN слоях крайне затруднительно, однако нам?это?удалось?,?— рассказал автор разработки, руководитель лаборатории новых полупроводниковых материалов для?квантовой информатики и?телекоммуникаций 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Родион Резник.
Увеличение содержания индия в?InGaN приводит к?изменению длины волны (другими словами, изменению цвета излучения) из?таких?наноструктур, что?значительно расширяет потенциал для?применения этого?материала при?создании новых эффективных светодиодов, лазеров, солнечных батарей и?много другого. Интенсивное излучение из?полученных учеными наноструктур говорит о?высоком оптическом качестве нового материала.
?Результаты теоретических исследований впервые показали, что?образование гетероструктур типа "стержень?оболочка" в?бескатализных InGaN нитевидных нанокристаллах связано с?периодическими изменениями условий роста на?вершине таких?наноструктур. Оказалось, что?соотношение атомов III и?V?групп таблицы Менделеева на?вершине изменяется даже во?время роста одного монослоя такой?наноструктуры?,?— пояснил руководитель лаборатории новых полупроводниковых материалов для?квантовой информатики и?телекоммуникаций 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Родион Резник.
По?словам физика Университета, на?первом этапе роста нанокристалла условия сбалансированы, что?позволяет преодолеть эффект разрыва растворимости и?формироваться стержню нанокристалла, обогащенному индием. Затем условия меняются на?обогащенные III?группой, и?механизм формирования оболочки меняется. При?этом?оболочка может быть эффективно удалена химическими методами без ухудшения качества стержня.
Отметим, что?сотрудники лаборатории новых полупроводниковых материалов для?квантовой информатики и?телекоммуникаций 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 занимаются изучением новых материалов для?микроэлектроники: источников одиночных фотонов, эффективных светодиодов, солнечных элементов, лазеров, нанопьезогенераторов, а?также интегрируют их?с?кремниевой платформой. Все?эти?достижения?— продолжение работ по?совершенствованию квантовых технологий для?микроэлектроники, заложенной двумя нобелевскими лауреатами: выпускником 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, нобелевским лауреатом по?химии Алексеем Екимовым и?организатором и?ректором СПбАУ Жоресом Алферовым. Подробнее о?своей работе Родион Резник рассказывал в?подкасте 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 ?Генрих Терагерц?.
Санкт?Петербургский государственный университет?— старейший университет России?— был?основан 28?января (8?февраля) 1724?года, когда Петр?I?издал указ об?учреждении Университета и?Российской академии наук. Сегодня 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?— научный, образовательный и?культурный центр мирового уровня. В?2024 году Санкт?Петербургский университет отмечает свой 300?летний юбилей.
План мероприятий в?рамках празднования юбилея Университета был?утвержден на?заседании оргкомитета по?празднованию 300?летия 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, которое провел заместитель председателя Правительства РФ?Дмитрий Николаевич Чернышенко. Среди?таких?мероприятий?— присвоение малой планете имени в?честь 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, выпуск банковских карт со?специальным дизайном, брендирование самолета авиакомпании ?Россия? и?многое другое. В?честь 300?летия Санкт?Петербургского государственного университета в?почтовое обращение вышла марка, на?которой изображены здание Двенадцати коллегий и?памятник графу С.?С.?Уварову. Также с?космодрома Байконур была?запущена ракета ?Союз? с?символикой Университета.
По?решению губернатора Санкт?Петербурга Александра Дмитриевича Беглова 2024?год в?Северной столице объявлен годом Санкт?Петербургского университета. В?день 300?летия 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 на?Ростральных колоннах зажгли факелы. Дворцовый мост украсили флаги Университета, а?общественный транспорт?— его?символика. В?мае 2024?года Университет впервые принял участие в?праздновании Дня города и?стал отдельной площадкой для?мероприятий. Также 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 запустил сайт, посвященный юбилею, с?информацией о?выдающихся универсантах, научных достижениях и?подробностях празднования.