Селенид висмута, выращенный на графене, перспективен для применения в гибкой электронике

Ученые Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН обнаружили новые свойства тонких пленок селенида висмута, проводя исследования в рамках крупного научного проекта «Квантовые структуры для посткремниевой 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, — при этом сохранилась высокая проводимость.

«Селенид висмута — соединение, известное как топологический изолятор. При осаждении его из газовой фазы 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 Антонова.

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.

Она рассказала об этих работах в ходе Школы молодых ученых «Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем», которая прошла в ИФП СО РАН при поддержке Российского научного фонда. Молодые исследователи, 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).

Пресс-служба ИФП СО РАН