В СПбГУ открыли новый механизм формирования нанокристаллов для лазеров
Ученые СПбГУ обнаружили новый механизм формирования нитевидных нанокристаллов типа «стержень-оболочка» из индия, галлия и азота с высоким содержанием индия в стержне. Сформированные нанокструктуры демонстрируют интенсивное излучение при комнатной температуре и могут быть использованы для создания новых оптоэлектронных устройств — светодиодов, солнечных панелей и лазеров.
Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Nanoscale Horizons. Сплав InGaN (индий-галлий нитрид), 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.
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 СПбГУ 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 InGaN слоев 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 эти 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 процентов и выше, а в оболочке — около четырех процентов. 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 СПбГУ 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 исследования 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 СПбГУ 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 СПбГУ 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 СПбГУ, нобелевским лауреатом по химии Алексеем Екимовым и организатором и ректором СПбАУ Жоресом Алферовым. Подробнее о своей работе Родион Резник рассказывал в подкасте СПбГУ «Генрих Терагерц».
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Китайские и британские палеонтологи обнаружили древнейший эволюционный прообраз челюстей современных пауков и скорпионов. Просканировав окаменелость животного Urokodia aequalis возрастом 518 миллионов лет, ученые выявили самую раннюю известную науке переходную форму хелицер. Трехмерная модель впервые наглядно показала, как именно возникло главное оружие паукообразных: несколько суставов длинных хватательных конечностей, характерных для кембрийских хищников, срослись воедино и образовали новый ротовой аппарат.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно