• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
21 мая
ФизТех
316

Физики изучили свойства желтого алмаза

4.4

Ученые из ГНЦ ТИСНУМ и МФТИ получили новые данные об электрических свойствах алмаза, легированного азотом. Это позволит разрабатывать новые электронные и опто-электронные устройства на основе таких материалов.

желтый алмаз
Крупный искусственный алмаз (пять карат), легированный азотом / © Сергей Буга, ТИСНУМ

Статья опубликована в журнале Applied Physics Letters. Ученым и инженерам алмазы интересны прежде всего своими уникальными прочностными, оптическими, тепловыми и электрическими свойствами, используемыми в различных наукоемких приложениях, помимо алмазного инструмента. Это, например, мощные рентгеновские лазеры на свободных электронах, мощные источники СВЧ-излучения (гиротроны) и детекторы высокоэнергетических частиц на ускорителях различного типа.

Алмаз относится к классу широкозонных полупроводников. На основе алмазов, легированных бором и фосфором, разрабатываются компоненты высокопрочной (экстремальной) электроники с дырочным и электронным типом проводимости соответственно. В последние десятилетия значительно возрос интерес к алмазам, легированным азотом, поскольку азот-вакансионные центры в алмазе обладают уникальными квантовыми характеристиками, необходимыми в том числе для квантовой магнитометрии с беспрецедентно высокой чувствительностью.

Однако электронные свойства алмазов, легированных азотом, недостаточно полно изучены, главным образом ввиду высокой технической сложности изготовления экспериментальных образцов «электронного» качества. Они должны быть однородны по концентрации примесного азота и с минимальными концентрациями других примесей. Кроме того, алмазы должны быть достаточно крупных размеров. Это необходимо для проведения прецизионных исследований с помощью эффекта Холла — возникновения так называемого холловского напряжения (и тока) при приложении магнитного поля перпендикулярно основному направлению электрического тока в образце.

«Сложности в проведении подобных экспериментов на алмазах, легированных азотом, сопряжены еще и с высокими требованиями, предъявляемыми к качеству электрических контактов, изготовляемых на поверхности образцов. Кроме того, мы проводили измерения при достаточно высоких температурах (300–700 градусов) в защитной атмосфере высокочистого аргона. В целом подготовка и исследование серии уникальных крупных (пять карат) синтетических монокристаллов алмаза легированных азотом представляет собой достаточно сложный эксперимент мирового уровня. Данная работа потребовала применения современного высокоточного и высокочувствительного научного оборудования. У нас в ТИСНУМе и на базовой кафедре физики и химии наноструктур МФТИ все необходимое для этого есть», — рассказывает Сергей Буга, доцент кафедры физики и химии наноструктур МФТИ, главный научный сотрудник ГНЦ ТИСНУМ.

Исследователи из ТИСНУМ и МФТИ провели уникальные эксперименты и впервые измерили зависимости удельного сопротивления, концентрации и подвижности свободных электронов от температуры в алмазах, легированных азотом, в виде одиночных атомов замещения, которые обеспечивают электронный тип проводимости. Основную группу синтетических алмазов, производимых в мире, составляют именно такие алмазы. И хотя доля такого типа алмазов среди всех природных кристаллов относительно невелика, порядка 0,1 процента, но при современных объемах добычи алмазов это очень большие количества. Поэтому полученные новые фундаментальные зависимости существенно пополняют знания о полупроводниковых свойствах как синтетических, так и природных алмазов.

«Алмаз — уникальный материал, который известен тысячи лет. Любые исследования в этой области, которые раскрывают какие-то новые сведения о таком классическом материале, будут полезны при создании новых электронных, оптоэлектронных, квантовых устройств, — комментирует Сергей Буга. — Например, коллеги из Японии уже создают диоды, транзисторы и микросхемы с использованием легированных азотом алмазов, а в России разрабатываются светодиоды и фемтосекундные лазеры на основе азот-вакансионных оптических центров в легированных азотом алмазах». 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Сегодня, 11:02
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

Позавчера, 13:10
Полина Меньшова

Хотя доступ к словам, синтаксическим структурам и нелингвистическим символам способен облегчить некоторые когнитивные процессы, язык вряд ли можно считать основой любой формы мышления. К такому выводу пришли ученые из США, проанализировав данные исследований за последние 20 лет.

Позавчера, 10:10
Александр Березин

Восемьдесят лет назад началось наступление советских войск в Белоруссии — операция «Багратион». Дальше случилось нечто крайне необычное: Ставка рассчитывала ударить на 150-200 километров в глубину. Но в итоге наступать пришлось на 600 километров. Почему немецкий фронт так быстро развалился, хотя войска Гитлера в 1944 году были материально обеспечены лучше, чем когда-либо еще во Второй мировой войне? И отчего Красная армия не смогла до конца воспользоваться плодами своих побед?

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

Сегодня, 11:02
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

20 июня
МПСУ

Эмоциональное выгорание ИТ-специалиста напрямую связано с его личностными характеристиками. С профессиональными перегрузками и стажем связи нет. К такому выводу пришли ученые МПСУ, которые исследовали ИТ-специалистов двух компаний. Жизнестойкость, то есть способность человека выдерживать стрессовые ситуации без снижения успешности деятельности, в совокупности с внутренней положительной мотивацией формируют иммунитет к эмоциональному выгоранию специалиста в ИТ-сфере. Блокаторами стали интерес к работе и профессиональная удовлетворенность.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно