Правильное применение сегнетоэлектрических тонких пленок может быть эффективно на предприятиях и заводах, которые занимаются разработкой датчиков для автомобилей, приборов УЗИ и устройств военной техники. Технология ученых Южного федерального университета обладает лучшими характеристиками, чем у зарубежных коллег.
В ЮФУ сделали первые шаги в разработке новых наноразмерных материалов для электроники / ©Getty images
Один из проектов, который сегодня разрабатывается учеными НИИ физики ЮФУ в сотрудничестве с Южным научным центром РАН при поддержке гранта РНФ — «Гетероструктуры на основе бессвинцовых сегнетоактивных материалов со структурой тетрагональной вольфрамовой бронзы: особенности синтеза и роста, фазовые состояния и фазовые превращения, физические свойства».
В рамках этого гранта коллектив ученых под руководством ведущего научного сотрудника Анатолия Павленко занимается разработкой новых материалов в наноразмерном состоянии, главным образом, в виде тонких пленок. По словам исследователя, направление было выбрано из-за больших перспектив применения данных материалов в современной технике.
«В последние годы мы занимались, главным образом, изучением свойств сегнетоэлектрических тонких пленок ниобатов бария стронция (SBN) различного состава и мультиферроика феррита висмута. Нами впервые показано, как их можно получать высокого качества одностадийным методом роста, а также как влияет их толщина на структуру и физические свойства. Интересными оказались эксперименты по изучению двухслойных структур, когда мы показали, что управлять отдельными свойствами таких гетероструктур можно просто чередованием слоев, что удобно в практическом приложении», – рассказал ведущий научный сотрудник НИИ физики ЮФУ Анатолий Павленко.
Как объясняют специалисты, сегнетоэлектрики и мультиферроики – это активные материалы, которые способны преобразовывать, например, механическое воздействие в электрический сигнал и наоборот. Это позволяет использовать их, например, в датчиках в автомобиле, приборах УЗИ, устройствах военной техники и прочее. Однако стремление к миниатюризации таких элементов привело к тому, что востребованными становятся эти материалы в виде тонких пленок — размером от единиц до сотен нанометров.
«Оказалось, что при изготовлении этих материалов в виде тонких пленок их свойства могут изменяться катастрофически, и предсказать это достаточно сложно. Мы как раз и занимаемся такого рода исследованиями для ряда материалов», – отметил Анатолий Павленко. Исследования по этому направлению ведутся только восемь месяцев, но уже сейчас удалось разработать одностадийную технологию получения мультиферроика химического состава BaNdFeNbO на подложках MgO c сегнетоэлектрическими свойствами лучшими, чем у зарубежных коллег.
«Самая главная ценность наших исследований, с моей точки зрения, состоит в том, что мы базируемся, главным образом, на подходах и элементной базе Российского производства, обеспечивая разработку материалов с характеристиками, равными или опережающими мировые аналоги», – дополнил специалист.
За 2021 год учеными Научно-исследовательского института физики ЮФУ было опубликовано около 10 публикаций по проекту в таких научных журналах, как Journal of Alloys and Compounds, Inorganic Materialsthis link is disabled и Physics of the Solid Statethis link is disabled. Последние результаты опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compoundsthis. Активная работа над проектом продолжается и совсем скоро будут опубликованы новые результаты.
