Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Топологический изолятор Bi2Se3. Большая константа спин-орбитального взаимодействия висмута создает внутреннее магнитное поле, на поверхности возникает круговой ток, которого не возникает в объеме.
Оптический спектр пропускания для обычного прозрачного проводящего тонкопленочного оксида.
a, Фотография прозрачной пленки Bi2Se3 на слюдяной подложке, демонстрирующая гибкость. b, TEM изображение пленки Bi2Se3. c, Изображение HRTEM красной точки на b, показывающее его кристаллическую структуру, и d, Изображение HRTEM сложенного края Bi2Se3, показывающее его слоистую структуру.

Проводники: битва за прозрачность

Ключевые слова:  оптоэлектроника, проводники

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

04 апреля 2012

Человеку, далекому от оптоэлектроники, интуитивно кажется, что оптическая прозрачность и проводимость – свойства не совместимые: прозрачные материалы – это, например, оконное стекло, проводящие – это металлы, и у них ничего общего. Те, кто знаком с устройством дисплеев и солнечных батарей, тем не менее знают, что прозрачные электроды существуют, и спрос на эти материалы быстро растет. Самым распространенным среди таких материалов на сегодняшний день, вне всякого сомнения, является легированный оксидом олова In2O3 (ITO), первое сообщение о котором появилось в 1954 году и который до сих пор не собирается сдавать своих позиций из-за его низкого удельного сопротивления, возможности травления и легкого масштабирования. Тем не менее, в последнее время появился ряд вопросов к ITO, главный из которых в том, что поставки индия оценены как «критические» уже несколькими агентствами. Например, несмотря на то, что одним из основных преимуществ органических светодиодов по сравнению с неорганическими является их более низкая цена, стоимость прозрачного анода из ITO практически сводит это преимущество на нет. Однако еще более важным является другое: с развитием органической оптоэлектроники все возрастает спрос на гибкие прозрачные проводники, которые могут быть получены на пластиковых подложках.

В качестве альтернативы ITO были изучены и другие оксидные материалы, такие, как легированные ZnO и TiO2, и так как оба этих материала хорошо известны как прозрачные проводники еще с 1950 года, развитие их промышленного производства сегодня является основным направлением исследования. Недавно были опубликованы концепты «прозрачных проводящих материалов нового поколения», например, 12CaO·7Al2O3 с уникальной электронной структурой, кубический SrGeO3, графеновые материалы, в которых электроны проводимости ведут себя как частицы Дирака.

Еще одним новым классом материалов с уникальной электронной природой являются топологические изоляторы (ТИ). Хотя в виде порошков эти материалы являются диэлектриками с большой шириной запрещенной зоны, их поверхность имеет металлический характер с нулевой запрещенной зоной. Дно зоны проводимости и потолок валентной зоны связаны линейными зонами (конусом Дирака). Большинство из этих соединений представляют собой слоистые соединения висмута. Из-за большой константы спин-орбитального взаимодействия висмута появляется возможность создания локального магнитного поля без использования внешнего магнитного поля. В объемном материале ток все равно не появляется, зато он появляется на поверхности.

Поверхностные электроны ТИ ведут себя как безмассовые электроны Дирака, как в графене, а на поверхности ТИ образуется спин-поляризованный ток без использования внешнего магнитного поля.

По данным Пенга с сотрудниками, опубликованным в Nature Chemistry, ТИ на основе Bi2Se3 обладают сопротивлением 330 Ом/sq (3,3×103 S/см), что сопоставимо с проводимостью коммерчески доступного ITO. Их оптическая прозрачность для видимого излучения пока оставляет желать лучшего и составляет ~50%, зато прозрачность в ближней инфракрасной области превышает 85%.

Пенг также указывает, что гибкость тонких пленок Bi23 выше, чем у пленок ITO как по минимальной кривизне разрыва, так и по устойчивости к последовательному циклическому изгибанию. Его устойчивость к воздействию кислородной плазмы, которая необходима для травления, выше, чем у графена. Печально, что и висмут, и селен ядовиты и потому не пригодны для промышленного применения, но ученые предсказывают рост числа прозрачных проводников, относящихся к этому классу.




Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 04 апреля 2012 12:59 
ученые предсказывают рост числа прозрачных проводников- а в будущем, которое еще не наступило
"Печально, что ... , и селен ядовиты ...", а почему селен находит применение в медицине? Или это не совсем так или так не совсем?
Палии Наталия Алексеевна, 07 апреля 2012 09:38 
почему селен находит применение в медицине - потому, что...

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Фуллереновая "акула" наномира
Фуллереновая "акула" наномира

Графен помог ученым МГУ понять механизм работы литиевых аккумуляторов нового типа
Сотрудники МГУ запатентовали электрохимическую ячейку, позволяющую с помощью высокочувствительных методов анализа поверхности изучать химические процессы в материалах аккумуляторов. Разработка позволит понять процессы, возникающие при использовании литий-воздушных аккумуляторов. Этот тип аккумуляторов при одинаковой массе обладает в 5 раз большей ёмкостью, чем широко распространённые литий-ионные.

ФИОП и еНано открыли прием заявок на IV конкурс молодежных проектов по инновационному развитию бизнеса «Технократ»
Фонд инфраструктурных и образовательных программ и компания еНано открыли прием заявок на IV конкурс молодежных проектов по инновационному развитию бизнеса «Технократ», который проводится в рамках программы «УМНИК» Фонда содействия инновациям.

NT-MDT S.I. на ближайших конференциях.
Дорогие коллеги, NT-MDT S.I. в ближайшее время будет представлена на двух конференциях.

Эксперт: Ингредиенты готовы к началу реакции
Вера Колерова
Малотоннажная химия по-прежнему не в фаворе у бизнеса и власти. Первый не идет в этот сектор из-за больших вложений и долгих сроков окупаемости. А правительство приняло всего лишь дорожную карту развития этой подотрасли. Но предпосылки для ее подъема все-таки есть. Важно не упустить момент ...

Оптическая жизнь дисульфидных нанотрубок
А.Ю.Поляков, Е.А.Гудилин
Недавно полученные экспериментальные результаты позволяют рассматривать нанотрубки дисульфида вольфрама в качестве основы для новых фотонных устройств, элементов оптических схем. Кроме того, знания о нетривиальных оптических особенностях данных наноструктур позволят по-новому взглянуть на свойства композитов плазмонных наночастиц золота и серебра с дисульфидными нанотрубками.

Наноматериалы в ядерных технологиях
Тананаев И.Г.
Сегодня активное развитие ядерных технологий – мировая тенденция, связанная с обеспечением устойчивого развития мирового сообщества. Решение энергетических проблем путем строительства новых атомных станций, формирование персонифицированной высокотехнологической медицины за счет внедрения ядерной медицины, освоение Арктики и космического пространства – основы ядерных технологий, не говоря об обеспечении государственной безопасности и удержания паритета ядерных вооружений.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.