В СПбГУ объяснили механизм формирования материалов для нового поколения оптоэлектронных устройств
Физики СПбГУ совместно с коллегами из других научно-образовательных организаций Петербурга, изучили механизм формирования трехмерных структур на перспективном полупроводниковом сплаве индий-галий-нитрид. Исследование поможет разработке нового поколения непланарных оптоэлектронных устройств в области электроники и связи.
Результаты исследования опубликованы в ACS Applied Nano Materials. InGaN – сплав (индий-галий-нитрид) представляет собой полупроводниковый материал, состоящий из смеси нитридов галлия и индия. На основе этого сплава сделаны белые и синие светодиоды. Однако он перспективен для создания газовых сенсоров, элементов солнечных батарей, ячеек для синтеза водорода, красных, зелёных и белых светодиодов, а также многого другого.
Сегодня материал не используется повсеместно, поскольку слои InGaN в широком диапазоне составов синтезировать затруднительно из-за явления «разрыва растворимости». Это явление характеризуется тем, что InGaN нестабилен и распадается на отдельные фазы InN и GaN). А интегрировать с кремниевой платформой затруднительно из-за различия постоянных кристаллических решеток между этими материалами.
Решить эту проблему может синтез материала прямо на поверхности кремния в сложной форме, в виде нитевидных нанокристаллов, наноцветов и других форм. Такой вариант синтеза сплава также значительно расширяет потенциал применения этого материала для создания приборов. Однако, как отмечают физики, для наиболее полного использования такого варианта необходимо понимание механизмов формирования этих сложных трехмерных наноструктур, именно их смогли определить физики Санкт-Петербургского университета совместно с исследователями Академического университета имени Ж. И. Алферова, Института проблем машиноведения РАН и Высшей школы экономики.
«Мы впервые смогли объяснить сложный механизм формирования трехмерных (непланарных) структур на основе материала InGaN, применив научный и систематический подходы к описанию процессов роста этой структуры. На основе таких соединений в лаборатории СПбГУ уже создаются прототипы светодиодов, газовых сенсоров, ячеек для разложения воды и другое. Понимание механизмов формирования этих сложных трехмерных наноструктур может способствовать разработке нового поколения непланарных оптоэлектронных устройств», — рассказал руководитель лаборатории новых полупроводниковых материалов для квантовой информатики и телекоммуникаций СПбГУ Родион Резник.
По его словам, данное соединение получается методом молекулярно-пучковой эпитаксии- методом, который позволяет выращивать гетероструктуры с заданными свойствами в условиях сверхвысокого вакуума. Метод позволяет создавать эффективные приборы нового поколения.
В случае синтеза нитридных соединений с помощью исследовательской установки процесс синтеза методом молекулярно-пучковой эпитаксии достаточно долгий, однако на выходе получается большая пластина, которая может быть нарезана на сотни маленьких частей, каждая из которых является основой для прибора.
«Мы провели систематическую работу по синтезу наноструктур и исследованию их свойств на различных этапах роста. Другими словами, мы синтезировали серию образцов, где рост каждого из них останавливался на определённом этапе формирования наноструктур. Затем физические свойства каждого образца исследовали с помощью уникального оборудования. Результаты исследований позволили получить представление о механизмах формирования InGaN наноструктур сложной формы, а также определить параметры для теоретического описания процессов роста, который также был выполнен в рамках работы» — отметил младший научный сотрудник лаборатории новых полупроводниковых материалов для квантовой информатики и телекоммуникаций СПбГУ , первый автор публикации Владислав Гридчин.
Исследование проводилось с использованием передового научного оборудования лаборатории новых полупроводниковых материалов для квантовой информатики и телекоммуникаций СПбГУ, совместно с учеными ВШЭ, СПбАУ, ИПМаш РАН.
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.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
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.
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