Сибирские ученые разработали новые способы получения двумерного топологического изолятора

Дата:

Для этого ученые использовали селенид висмута.

Тонкие пленки селенида висмута получили двумя методами: вырастив их на подложках из слюды и электрохимически расщепив объемные кристаллы Bi2Se3, причем ученые добились формирования рекордно больших площадей образцов тонких пленок, сообщили в пресс-службе ИФП СО РАН. Отмечается, что селенид висмута относится к классу топологических изоляторов ― соединений, которые из-за особенностей своих свойств проводят спин-поляризованный электрический ток только по поверхности. При совмещении графена и электрохимически отслоенного селенида висмута удалось увеличить подвижность носителей заряда в пленках, что имеет большое значение для создания быстродействующих электронных устройств, работающих с минимальными тепловыми потерями. Результаты совместных работ специалистов Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН), Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (ИГМ СО РАН), Новосибирского государственного университета, Новосибирского государственного технического университета опубликованы в журналах Materials Research Bulletin и Nanotechnology.

На поверхности тополологических изоляторов можно управлять током электронов, имеющих одинаково направленные спины (спин-поляризованных). Практическое применение этого свойства позволит значительно уменьшить тепловыделение, которое существует в привычных электронных приборах, а значит увеличить быстродействие и скорость передачи информации. Спин ― квантовая характеристика электрона (собственный момент импульса), не зависящая от внешних перемещений частицы.

Однако идеальные, предсказанные теоретически, свойства топологических изоляторов отличаются от тех, что наблюдаются в реальности: кристалл в объеме всё же проводит ток из-за структурных несовершенств. Чтобы воспользоваться технологически привлекательными характеристиками соединений, нужно создать им специальные условия. Решить эту задачу можно, получив идеальный бездефектный кристалл (что пока недостижимо), или тонкую пленку селенида висмута ―  по сути, поверхность в чистом виде: ее влияние становится заметным при толщинах пленки менее 100 нанометров.

― Мы давно сотрудничаем со старшим научным сотрудником ИГМ СО РАН кандидатом геолого-минералогических наук Константином Александровичем Кохом, у нас опубликовано около 60-ти совместных работ, касающихся характеристик объемных топологических изоляторов. Константин умеет выращивать высококачественные, практически бездефектные кристаллы, в том числе и селенида висмута. Их можно раскалывать по определенной плоскости и, соответственно, получать гладкую поверхность, которая проявляет нужные свойства, но все еще далекие от идеальных. Поэтому следующий этап развития исследований, к которому мы приступили ― синтез тонких монокристаллических пленок селенида висмута и исследование их электронных свойств, ― говорит заведующий лабораторией физики и технологии гетероструктур ИФП СО РАН, профессор Новосибирского государственного университета доктор физико-математических наук Олег Терещенко.

Обычно тонкие полупроводниковые соединения выращивают дорогостоящим и сложным методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Константину Коху удалось создать сравнительно простую по конструкции установку, в которой используется газотранспортный метод роста. Он является существенно более дешевым и в эксплуатации и в разработке.

У синтезированных кристаллических пленок, ученые ИФП СО РАН обнаружили несколько интересных для практического применения свойств. Во-первых, большие по площади размеры объектов ― около сантиметра в поперечнике,  во-вторых, высокая подвижность носителей заряда: именно от этой характеристики зависит быстродействие электроники. И, в-третьих, новые структуры могут использоваться, как электроды, прозрачные для инфракрасного излучения.

Подбор оптимальных ростовых условий занял около полугода: специалисты ИГМ СО РАН варьировали температуры, продолжительность роста, руководствуясь сведениями об электрофизических  характеристиках пленок, которые предоставляли ученые ИФП СО РАН. Выяснилось, что лучшие по электрофизическим параметрам образцы формируются при температуре около 500 градусов Цельсия и на расстоянии 4-6 сантиметров от нагревательного элемента. Для диагностики структурного совершенства пленок, толщины, поэлементного состава использовались дифракционные методы, Рамановская спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия.

Другой способ получения тонких пленок селенида висмута, модифицированный той же исследовательской группой ―  электрохимическое отщепление от объемного кристалла Bi2Se3. Объемные кристаллы для эксперимента выращивались методом  Бриджмена-Стокбаргера, их также предоставил Константин Кох. Кристалл выступал в качестве одного из электродов и погружался в электролит  ―  проводящую жидкость определенного состава. В результате подачи напряжения в цепь, выделялись пузырьки газов, в частности водорода, которые и отслаивали  пленки. Меняя электрическое напряжение и состав электролита, ученые ИФП СО РАН подобрали оптимальные условия отщепления: ведь если пузырьков мало, то процесс идет долго. Если же слишком много ― пузырьки могут разрывать отделяющиеся слои.

― На данный момент этот метод позволяет получать наиболее совершенную поверхность пленок ―  атомно-гладкую. Варьируя условия расщепления, мы можем получать пленки с различной толщиной или латеральными размерами, ―  говорит научный сотрудник ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Надежда Небогатикова.

Площади образцов тонких пленок селенида висмута, полученные новосибирскими учеными, как первым, так и вторым методом, составили от сотен микрон до квадратных сантиметров, что значительно больше, чем синтезировали ранее другие научные группы, в том числе за рубежом.

Фото предоставлено пресс-службой ИФП СО РАН, автор- Константин Кох

Рубрики : Наука

Регионы : Регион не задан

Теги :Теги не заданы

0
0

Новосибирские ученые создали тест-систему для выявления опасного гриппа H5N6

Специалисты Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» разработали и запатентовали тест-систему для быстрого выявления РНК вируса гриппа A/H5N6. Этот штамм птичьего гриппа считается высокопатогенным: по данным Всемирной организации здравоохранения, летальность среди заразившихся людей составляет 61%. Infopro54 ознакомился с патентной документацией.

Новый набор позволяет обнаружить вирус в клинических образцах человека, а также у диких и домашних птиц. Разработка основана на методе мультиплексной полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ОТ-ПЦР). Главное преимущество набора в том, что он выявляет вирус одновременно по двум ключевым генам. Это позволяет отличить опасный H5N6 от других подвидов гриппа и сокращает время исследования.

Читать полностью

Научно-исследовательский центр кампуса НГУ разрешили запускать

Получено разрешение на ввод в эксплуатацию научно-исследовательского центра НГУ, входящего в состав кампуса Новосибирского государственного университета. Об этом сообщила пресс-служба вуза. Это последний объект второй очереди кампуса НГУ, к которой также относятся корпус поточных аудиторий (открылся в сентябре 2025 года) и учебно-научный центр Института медицины и медицинских технологий (открылся в сентябре 2026 года).

Площадь центра составляет 11,5 тыс. кв. м. В нем будут вести деятельность до 180 научных работников и исследователей. В здании оборудованы просторные и современные пространства для образовательного процесса и научной работы, что позволит вузу проводить новые прорывные исследования и развивать кадровый потенциал региона.

Читать полностью

«СКИФ» встраивают в структуру центров коллективного пользования Академгородка

Запросы на проведение исследований на станциях ЦКП «СКИФ» направили уже 12 компаний. Об этом круглом столе в рамках форума «Золотая Долина» сообщил начальник отдела по сопровождению прикладных исследований и разработок ЦКП Александр Николаенко.

— К нам поступило 26 технологических задач от индустриальных партнёров, из которых 8 задач уже приняты в работу на уровне подготовки технических заданий и планирования пилотных исследований. Одна компания уже прислала образец для исследования. Ждем запуска установки и новых запросов от промышленности, — добавил Николаенко.

Читать полностью

«В любом случае решётка Изинга предпочтительнее тюремной»: дочь новосибирского физика Румера рассказала о его отношении к годам репрессий

30 октября в России отмечается День памяти жертв политических репрессий. Infopro54 накануне этого дня поговорил с Татьяной Михайловой, дочерью выдающегося физика-теоретика Юрия Румера, прошедшего через репрессии. В 2026 году исполнилось 125 лет со дня его рождения.

Юрий Борисович Румер прожил долгую жизнь. Он родился 28 апреля 1901 года, ушёл из жизни 1 февраля 1985 года. На его век пришлись революция, Гражданская война, репрессии, Великая Отечественная война, большие советские стройки, развитие науки и научных центров. Даже краткая биографическая справка получается не очень краткой.

Читать полностью

Новосибирские ученые предложили использовать хищный гриб для борьбы с описторхозом

Ученые новосибирского научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» получили и запатентовали новый штамм хищного гриба Duddingtonia flagrans Т-24. Разработка открывает новые возможности в борьбе с описторхозом — тяжелым паразитарным заболеванием, поражающим печень и желчевыводящие пути человека и животных. Infopro54 ознакомился с патентной документацией.

Новый штамм был выделен в 2024 году. Как отмечается в патенте, главное отличие разработки от известных аналогов заключается в том, что она проявила активность в отношении трематод, вызывающих описторхоз. Ранее существовавшие штаммы этого гриба использовались преимущественно для борьбы с паразитическими нематодами растений и животных, но не исследовались на способность уничтожать возбудителей описторхоза.

Читать полностью

Экс-сотрудника СО РАН Новосибирска отправили под домашний арест

Сотрудники УФСБ России по Новосибирской области задержали бывшего заместителя главы управления делами Сибирского отделения РАН Игоря Мамонова.

— Следствием установлено, что в период с 2018 года по 2026 год обвиняемый, являясь должностным лицом, предоставил супруге и знакомому несколько помещений, находящихся в собственности государственного учреждения, без заключения договора аренды и вопреки целевому назначению, — сообщили в пресс-службе СУ СК России по Новосибирской области.

Читать полностью
Прямым текстом
Ноябрь 2026
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30  

@import «https://mailganer.com/static/widget/css/mg-form.css»;
#mg-form {
background-color: #2e6f6f !important;
}
#mg-form button {
background-color: #E07232 !important
}

Подпишитесь на новости
Подпишитесь на рассылку самых актуальных новостей.

Выражаю согласие на обработку персональных данных, указанных при заполнении формы подписки на рассылку новостей в соответствии с Политикой конфиденциальности и Согласием на обработку персональных данных.

Я согласен (согласна)

 
Поиск по автору:





    Выражаю согласие на обработку персональных данных, указанных при заполнении формы «Предложить новость» в соответствии с Политикой конфиденциальности и Согласием на обработку персональных данных.
    Я согласен (согласна)

      Участие в конференции бесплатно






      Формат участия:

      [yandex_captcha yandex_captcha-816]
      Отправляя сообщение, я принимаю условия соглашения об использовании персональных данных и соглашаюсь с Правилами сайта

        Участие в конференции бесплатно








        Отправляя сообщение, я принимаю условия соглашения об использовании персональных данных и соглашаюсь с Правилами сайта

        Эксклюзивный материал

        Материалы, отмеченные значком , являются эксклюзивными, то есть подготовлены на основе информации, полученной редакцией infopro54.ru. При цитировании, перепечатке ссылка на источник обязательна

        На нашем сайте используются файлы cookie. Продолжая пользоваться сайтом, Вы подтверждаете свое согласие на использование файлов cookie в соответствии с условиями их использования
        Понятно
        Политика конфиденциальности