Российские ученые обнаружили перспективный материал для применения в гибкой электронике

В Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) при поддержке Российского научного фонда прошла Школа молодых ученых «Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем».

Молодые учёные, аспиранты и студенты прослушали курс из тринадцати лекций, касающихся разных методов исследования, создания и измерения нанообъектов, перспективных для разработки электроники будущего, установления фундаментальных закономерностей функционирования наносистем. Лекторами Школы выступили ведущие ученые ИФП СО РАН, Новосибирского государственного университета и Университета г. Авейро (Португалия).

Из курса лекций молодые исследователи узнали и о результатах, полученных в ходе выполнения крупного научного проекта «Квантовые структуры для кремниевой электроники».

Ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Ирина Вениаминовна Антонова рассказала о создании многослойных наноструктур на основе селенида висмута (Bi₂Se₃) и графена.

Новые структуры могут использоваться для гибкой и носимой электроники. Ученые синтезировали тонкие слои селенида висмута на графене и обнаружили изменение механических свойств пленок селенида висмута: повысилась устойчивость к деформации — растяжении при изгибе, и, при этом, сохранилась высокая проводимость.

«Селенид висмута — соединение, известное как топологический изолятор. При осаждении из газовой фазы селенида висмута на графеновых пленках, он растет с более высокой скоростью и более высоким качеством пленки, по сравнению с ростом, например, на слюде. Такой слой, толщиной 20-40 нанометров, устойчив к механическим воздействиям: структуру можно согнуть до формирования прямого угла (радиус изгиба менее полутора миллиметров), и ее электрофизические характеристики сохранятся. Пленки Bi₂Se₃, осажденные на графене (в сравнении с пленками, выращенными на слюде и перенесенными на гибкую подложку) — более качественные, с низкой дефектностью, с хорошей границей раздела между слоями графена и селенида висмута.

Кроме того, пленки Bi₂Se₃, выращенные на графене, обладают хорошей проводимостью, высокой подвижностью носителей заряда.

Потенциальное применение селенида висмута в комбинации с графеном — создание многослойных гибких наноструктур, с вертикальной интеграцией. Наше исследование позволяет перейти к следующему шагу в развитии гибкой электроники и, в частности, рассматривать гетероструктуры Bi₂Se₃/графен как материал и для гибкой спинтроники», — пояснила Ирина Вениаминовна.

Кроме того, научная группа И.В. Антоновой создает композиты для печатной электроники — использование специальных чернил позволяет напечатать на 2D принтере гибкие платы. Ученые научились управлять проводимостью в слоях графена, добавляя в состав композитных чернил небольшие количества полимера и этиленгликоля.

«Добавки полимера PEDOT:PSS (в сверхнизкой концентрации) с небольшим количеством этиленгликоля приводят к резкому падению проводимости. Управление проводимостью открывает возможности для конструирования новых материалов на основе композитных пленок», — отметила Ирина Антонова.