25.08.2021 17:21
Общество

Сибирские ученые получили новый материал благодаря технической ошибке

Текст:  Никита Зайков (Красноярск)
Ученые Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета и СибГУ им. Решетнева получили новый материал с уникальными свойствами. Как рассказали в ФИЦ КНЦ СО РАН, тонкие пленки из кислорода, меди и нитрида титана могут стать основой для технологического прорыва в разработке резисторов и транзисторов нового поколения.
Читать на сайте RG.RU

В различных промышленных областях и при производстве высокотехнологичного оборудования тонкие пленки на основе нитрида используются широко. Их применяют, например, при производстве кремниевых микропроцессоров, преобразователей солнечной и тепловой энергии в электричество, при создании фотокатализаторов. Используются они и в стоматологии, и даже при изготовлении церковных куполов. Такой материал не имеет аналогов из-за высокого электромагнитного сопротивления, слабой термозависимости, химической инертности, способности выдерживать высокие мощности. Однако красноярские ученые получили материал для создания тонких пленок, электрическое сопротивление которого в тысячу раз меньше, нежели у обычного нитрида титана.

Сибирские ученые создали пленку для защиты гаджета от кражи данных

Пленки нового поколения производятся на основе оксинитрида титана, легированного медью. При исследовании свойств нового соединения физики открыли новые свойства меди: она не распределяется по всей пленке как в обычном случае, а скапливается на поверхности. Как это порой случается, к цепочке прорывных открытий сибирских ученых привели несколько случайных технических ошибок и исследование их причин.

Так, первоначально физики намеревались получить чистый нитрид титана для исзготовления резисторов, однако в камере роста пленок вдруг оказались примеси кислорода, и на выходе ученые получили оксинитрид титана. К удивлению исследователей, он еще и обладал нехарактерными для этого соединения свойствами: его сопротивление было в тысячу раз ниже обычного. Изучая феномен, физики обнаружили в составе пленок примеси меди. Оказалось, что она попала в них из-за ошибки при компоновке оборудования: газовый баллон для установки был поставлен с латунным вентилем, хотя в заказе была указана нержавеющая сталь. С него выбиваемые газом частицы меди попадали в камеру роста.

Но и медь несла в себе сюрпризы, образовывая дополнительный слой на поверхности пленки. Так, сравнительно дешевым по индустриальным меркам методом, ученые открыли новое свойство элемента - сегрегацию меди.

Новосибирские ученые приняли участие в открытии новой формы материи

- Мы складывали этот пазл три года, - отмечает научный сотрудник Института физики им. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН Филипп Барон. - То, что медь не размешивается, а выталкивается наружу - очень хорошее подспорье для технологов. Более того, мы случайно поймали фазовый переход между состоянием сильно легированной меди и слаболегированной. Переход получился достаточно интересным с точки зрения физики. Меняя степени легирования, можно получать разные типы проводимости. При этом, в случае сильного легирования, из меди получался полуметалл со свойствами как металлов, так и неметаллов.

Так, по словам ученого, команда исследователей получила возможность создавать проводящие слои, что может пригодиться в приборостроении. Например, при создании устройств, работающих на высоких частотах. А в перспективе разработка может стать полезной при разработке приборов, которым необходимо низкое сопротивление, например, транзисторов, резисторов, конденсаторов, фотокатализаторов и солнечно-селективных поглощающих покрытий. Результаты исследований ученые опубликовали в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Наука Красноярский край Восточная Сибирь