Физики Санкт-Петербургского государственного университета в составе международного научного коллектива создали и описали методику роста полупроводниковых нанокристаллов сложной формы с использованием золота. Такие нанокристаллы в будущем могут быть использованы в качестве основы в электронике. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nanotechnology.
Полупроводниковые наноматериалы широко используются в различных научных и технических сферах благодаря своим уникальным свойствам, обусловленным нанометровыми размерами и особой структурой. На их основе создают устройства для оптоэлектроники, фотоники, медицины, альтернативной энергетики и других областей. К таким наноматериалам относятся квантовые ямы, нановискеры (нитевидные нанокристаллы) и квантовые точки. За открытие последних выпускник Санкт-Петербургского университета Алексей Екимов в 2023 году был удостоен Нобелевской премии.
Нитевидные нанокристаллы (ННК) представляют собой мельчайшие структуры, длина которых значительно превышает их диаметр. ННК открывают огромные перспективы для разработки устройств нового поколения в оптоэлектронике, силовой электронике, медицине и других областях. Уже сегодня на их основе создают диоды, транзисторы, лазеры, газовые и световые датчики, нанопьезогенераторы и многие другие компоненты.
В отличие от традиционных полупроводников, нитевидные нанокристаллы обладают уникальными физическими свойствами, а их нанометровые размеры позволяют многократно уменьшить габариты приборов. Это, в свою очередь, дает возможность размещать больше элементов на чипе, значительно повышая производительность электронных устройств.
В настоящее время внимание ученых привлекают наноструктуры сложной формы и их интеграция с ключевой для микроэлектроники кремниевой платформой. Физики Санкт-Петербургского государственного университета впервые предложили методику для роста таких нанокристаллов из алюминия, галлия и мышьяка (AlGaAs) непосредственно на поверхности кремния с использованием золота в качестве катализатора.
«Ранее мы показали, что свойства ННК на основе мышьяка могут кардинально отличаться от свойств объемного материала, что открывает перспективы для создания новых приборных приложений. В свою очередь, использование золота позволяет строго контролировать геометрические и структурные свойства нитевидных нанокристаллов. Мы разработали специальную методику для роста таких кристаллов и изучили их свойства», — объяснил руководитель лаборатории новых полупроводниковых материалов для квантовой информатики и телекоммуникаций СПбГУ Родион Резник.
По его словам, такую наноструктуру можно сравнить с деревом. Сначала формируется основной «ствол» — нанокристалл первого поколения, на котором затем вырастают «ветви» — последующие поколения наноструктур. Такое строение многократно увеличивает площадь поверхности, что значительно увеличивает эффективность конечного прибора. Ветви соседних «деревьев» могут соединяться между собой, образуя разветвленную проводящую сеть, — это особенно актуально при создании электронных устройств и логических схем. Кроме того, такие ветвистые структуры могут быть прочной основой для нанесения других материалов, что открывает возможности для разработки солнечных элементов, батарей и других перспективных устройств.
Физики Санкт‑Петербургского университета занимают лидирующие позиции в мире в области создания полупроводниковых наноструктур. 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 работы 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».
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com
