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

 

Бесславный конец квантовых точек
Бесславный конец квантовых точек

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

II Всероссийский химический диктант пройдет 18 мая 2019 года
В 2019 году периодическому закону Дмитрия Менделеева исполнится 150 лет! В честь великого открытия этот год объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Одним из наиболее ярких событий, приуроченных к этому году, станет II Всероссийский химический диктант, который пройдет 18 мая и который в этом году выходит на международный уровень. Мероприятие было анонсировано в рамках церемонии открытия Международного года Периодической таблицы химических элементов 29 января 2019 года в Париже, в штаб-квартире ЮНЕСКО.

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

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!



 
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.