Физики создали новые наноструктуры на основе селенида висмута и графена

Новые свойства тонких пленок селенида висмута выявили сотрудники Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН, работая над научным проектом «Квантовые структуры для посткремниевой электроники». Полученные структуры пригодятся в разработках для гибкой и носимой электроники.

В ИФП СО РАН при поддержке Российского научного фонда прошла Школа молодых ученых «Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем». На одной из лекций ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН Ирина 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 плёнках, он растет с более высокой скоростью и более высоким качеством плёнки, 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, осаждённые на графене — более качественные в сравнении с плёнками, выращенными на слюде и перенесенными на гибкую подложку, с низкой дефектностью, с хорошей границей раздела между слоями графена и селенида висмута», — объяснила Ирина Антонова.

По ее словам, 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 этапу в развитии гибкой электроники и, в частности, рассматривать гетероструктуры Bi2Se3/графен как материал и для гибкой спинтроники», — добавила исследовательница.

Ее научная группа создает композиты для печатной электроники — использование специальных чернил позволяет напечатать на 2D-принтере гибкие платы. Специалисты 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», — уточнила Ирина Антонова.