Новую технологию получения двумерного теллурида галлия – важного материала передовой электроники – предложили ученые НИУ "МИЭТ" вместе с коллегами из Италии и Германии. Материал, по словам ученых, будет востребован при создании электронно-оптических приборов нового поколения. Результаты опубликованы в журнале npj 2D Materials and Applications, принадлежащем Springer Nature.
Будущее современной электроники напрямую связано с созданием новых материалов и их интеграцией в технологии производства чипов. Сейчас, по словам специалистов, большой интерес во всем мире вызывают так называемые двумерные (2D) материалы, каждый из которых обладает своими уникальными свойствами.
Материалы этого класса имеют слоистую структуру, объяснили ученые. В пределах отдельного слоя атомы связаны "жесткими" ковалентными связями, а между собой слои связаны слабыми межмолекулярными связями Ван-дер-Ваальса. Контролируемое создание таких структур на стандартных полупроводниковых подложках связано с рядом проблем, объяснили специалисты. Наиболее важная из них – дефекты на стыке формируемого материала и подложки, вызванные структурными несоответствиями между их кристаллическими решетками. Такие дефекты сильно снижают эффективность 2D-материалов и негативно влияют на их структуру.
Команде специалистов НИУ "МИЭТ" вместе с коллегами из Италии и Германии удалось решить эту проблему, предложив новый метод выращивания 2D-кристаллов теллурида галлия на кремниевой подложке. По словам ученых, разработка позволяет интегрировать это соединение с востребованными нелинейно-оптическими свойствами в уже существующую технологию изготовления чипов.
"Теллурид галлия имеет две структурные формы – гексагональную и моноклинную, именно последняя обладает необходимыми свойствами. Ее формирование на поверхности монокристаллического кремния мы проводили в два этапа: сначала путем молекулярно-пучковой эпитаксии на подложке выращивается гексагональная фаза, затем за счет обжига вносится энергия, провоцирующая ее трансформацию в моноклинную фазу", – рассказал старший научный сотрудник лаборатории электронной микроскопии и доцент института физики и прикладной математики НИУ "МИЭТ" Александр Приходько.
Полученный таким образом теллурид галлия имеет стабильную оптически активную структуру. Применение такого материала в электронике позволит разработать новые фотодетекторы, элементы для солнечной энергетики, элементы для дисплеев нового поколения, объяснили специалисты.
"Структурные исследования показали, что слой моноклинного теллурида галлия на кремнии обладает практически совершенной атомарной структурой. Граница раздела между материалом и подложкой резкая, какие-либо дислокации несоответствия, вызывающие снижение свойств, на ней отсутствуют", – отметил Приходько.
Также, как подчеркнули ученые, проведенные исследования позволили прояснить фундаментальные механизмы, лежащие в основе процесса выращивания 2D-структур на полупроводниках. Полученные данные будут полезны при дальнейшем развитии этой перспективной технологии.
Работы проводились совместно со специалистами Мюнхенского технического университета (Германия), Римского университета Тор Вергата, Миланского университета Бикокка и Института микроэлектроники и микросистем (Италия). Структурные исследования новых двумерных материалов проводились в лаборатории электронной микроскопии НИУ "МИЭТ" в рамках стратегии развития вуза как участника программы Минобрнауки России "Приоритет-2030".
В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить как разработку других двумерных материалов на подложке кремния, так и фундаментальные исследования в этой области.
Источник: https://ria.ru/20230522/nauka-1872855557.html
2.png)
