В России создали новый полупроводник для оптоэлектроники
Специалисты НИЯУ МИФИ в составе международного научного коллектива впервые синтезировали станнат стронция, легированный атомами лантана, рутения и индия. Кроме того, они определили его электронные, магнитные и оптические характеристики, а также перечислили отрасли, в которых новый материал будет особенно полезен.
По данным пресс-службы университета, новый материал относится к категории перовскитов, то есть кристаллических соединений, молекула которых состоит из пяти атомов, двух положительных ионов и трех отрицательных. Перовскиты, в состав которых входит один атом олова и три атома кислорода, называются станнаты. Их можно применять в области фотокатализа, энергетики и сенсорики.
Одно из ключевых соединений в этом семействе — станнат стронция. Его молекула состоит из одного атома стронция, одного атома олова и трех атомов кислорода (SrSnO3). Стоннат стронция может похвастаться структурной гибкостью, уменьшенными параметрами решетки и достаточно широкой запрещенной зоной порядка 4 эВ. Кроме того, при легировании, другими словами, замещении стронция или олова атомами других элементов, орторомбическая структура перовскита SrSnO3 искажается, что приводит к поглощению в видимом диапазоне излучения.
Несмотря на то что станнаты интенсивно изучаются, на сегодняшний день не существует подробных экспериментальных или теоретических исследований, показывающих как совместное легирование, например, атомами индия и рутения влияет на электронные и магнитные свойства SrSnO3, в формате тонкой пленки или объемного образца.
Ученые НИЯУ МИФИ вместе с зарубежными коллегами впервые синтезировали станнат стронция, легированный атомами лантана, рутения и индия. Новый наноразмерный полупроводниковый перовскит La0.25Sr0.75Sn0.4In0.25Ru0.35O3 (LSSIRuO) был получен в виде порошка с использованием экологически чистого механохимического синтеза, известного своей простотой и экономической эффективностью. Контроль получившегося материала с помощью рентгеноструктурного анализа и инфракрасной спектроскопии подтвердил, что образец кристаллизовался в структуру типа перовскита GdFeO3.
Ученые определили электронные, магнитные и оптические характеристики нового материала. Например, данные проведенных экспериментов и теоретического анализа указывают на достаточно узкую полупроводниковую щель ~1.5 эВ по сравнению с нелигированным станнатом стронция.
Мы установили, что ширина запрещенной зоны может изменяться в зависимости от соотношения атомов олова и рутения в образце. Таким образом, можно сделать вывод, что дополнительное легирование атомами рутения стимулирует переход из диэлектрического состояния в полупроводниковое, а затем и в полуметаллическое/металлическое.Михаил Масловпрофессор Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ
По словам эксперта, этот эффект позволяет настраивать электронные характеристики материала, регулируя число атомов модифицирующих добавок.
Кроме того, авторы исследования установили, что LSSIRuO показал более высокую электропроводность по сравнению с незамещенным SrSnO3. Он проявил ферромагнитную природу при температурах ниже 155 К. Таким образом, небольшая ширина полупроводниковой щели в сочетании с уникальными электрическими и магнитными характеристиками, по мнению ученых, делает LSSIRuO перспективным кандидатом для применения в оптоэлектронике, а также в устройствах памяти и спинтроники.
Ранее ученые из России включили «спящую» способность бактерий к свечению. Оказывается, не все организмы пользуются генетической предрасположенностью к люминесценции.
