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

Антон Лапа: На рынке управляющих компаний Новосибирска возможен новый передел

Для этого сформировался целый ряд факторов, которые синергетически влияют на отрасль

Рубрики : Наука

Регионы : Регион не задан

Теги :Теги не заданы

0
0

Нобелевскую премию по химии дали японскому ученому за элегантность эксперимента

Нобелевской премии по химии 2026 года были удостоены Анри Б. Каган (Франция) и Кенсо Соаи (Япония) – по официальной формулировке Нобелевского комитета, «за открытие нелинейных эффектов и автокатализа в асимметрическом органическом синтезе». Кандидат химических наук, доцент кафедры химии НГПУ, заместитель директора ИЕСЭН НГПУ Алексей Хомченко объяснил за решение какой загадки ученые получили признание.

По его словам, некоторые молекулы, например аминокислоты, существуют в виде двух вариантов, являющихся зеркальными отражениями друг друга. Однако живые организмы содержат только одно из этих зеркальных отражений. Как могла возникнуть такая химическая асимметрия, долгое время оставалось загадкой для химиков.

Читать полностью

В Новосибирске химики рассказали об ускорении разработки лекарств

На форуме OpenBio обсудили, как молекулярное моделирование и искусственный интеллект меняют процесс создания лекарств для лечения заболеваний, вызванных вирусами. О методах компьютерного моделирования вирусных белков рассказала доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Уфимского института химии РАН и Сибирского кольцевого источника фотонов (ЦПК «СКИФ») София Борисевич.

Молекулярное моделирование позволяет изучать вирусные белки и целые вирионы там, где эксперимент оказывается слишком дорогим или технически сложным.

Читать полностью

Новосибирский учёный назвал животных, от которых человек заражается осповирусами

На форуме OpenBio-2026 доктор биологических наук, главный научный сотрудник отдела геномных исследований ГНЦ ВБ «Вектор» Сергей Щелкунов прочитал установочную лекцию «Осповирусы: враги и друзья». Он рассказал, какие угрозы существуют со стороны этих вирусов и какие животные могут стать источником заражения. Запись выступления есть в распоряжении Infopro54.

Мир живёт без натуральной оспы уже более 40 лет. В 1936 году благодаря вакцинации оспа была полностью ликвидирована на территории СССР, но до 1960 года регистрировались вспышки заболевания, вызванные завозом вируса. В 1958 году Советский Союз выступил с предложением о глобальной ликвидации оспы. Инициатива была поддержана, и в 1959 году стартовала программа вакцинации по всему миру. В мае 1980 года на Всемирной ассамблее здравоохранения было торжественно объявлено, что натуральная оспа ликвидирована. Вакцинация была прекращена.

Читать полностью

В России генетический скрининг для планирующих беременность войдет в ОМС

На форуме Open Bio, который проходит в наукограде Кольцово в Новосибирской области, учёные сообщили о планах включить преконцепционный генетический скрининг для будущих родителей в программу обязательного медицинского страхования. Подробности журналистам рассказал доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, заместитель директора по научной работе НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ Игорь Лебедев.

Речь идёт об исследовании людей, которые только планируют беременность. Сейчас такие медицинские услуги могут получить в основном за деньги в коммерческих клиниках.

Читать полностью

В Новосибирске обсудили создание Национальной платформы биобанкирования

На форуме OpenBio, который проходит в наукограде Кольцово Новосибирской области, обсудили проблемы биобанкинга в России.

На экспертной сессии, посвящённой развитию биобанкирования как элемента национальной исследовательской инфраструктуры, собрались представители академических институтов, государственных медицинских центров, фармкомпаний и технологических проектов. Разговор шёл о Национальной платформе биобанкирования — амбициозном проекте, который должен связать распределённые по стране коллекции биообразцов в единое цифровое пространство. Однако, как выяснилось в ходе дискуссии, до реализации этой идеи предстоит решить целый комплекс проблем: от неоднозначного правового статуса коллекций до отсутствия единых стандартов качества и понятных механизмов передачи образцов. Infopro54 приводит основные высказывания экспертов.

Читать полностью

Производство мРНК-вакцин в Сибири упирается в зависимость от Китая

На форуме OpenBio-2026 в Кольцово обсудили развитие мРНК-технологий и проблемы производственного комплекса. Ключевой темой стало то, что сибирские разработчики вынуждены заказывать синтез ДНК-матриц в Китае, из-за чего сроки создания персонализированных препаратов растягиваются на месяцы. Infopro54 приводит ключевые комментарии на данную тему.

— Синтез ДНК-матрицы — очень сложный для нас этап. Фактически в России все поставщики, которые оказывают услуги по синтезу, отправляют заказы в Китай либо в другие страны. Период разработки персонализированного мРНК-препарата для рака лёгкого удлиняется до четырёх месяцев. Не все онкологические пациенты, увы, смогут дождаться такого долгого периода, — сказал заместитель директора по научной работе НИИ онкологии Евгений Денисов.

Читать полностью

Антон Лапа: На рынке управляющих компаний Новосибирска возможен новый передел

Для этого сформировался целый ряд факторов, которые синергетически влияют на отрасль

Прямым текстом

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:
×
Октябрь 2026
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  
×





    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)

    ×

    Эксклюзивный материал

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

    ×

      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

        ×
        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