Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Облученный образец фторграфена на кремниевой подложке
Научный сотрудник Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН кандидат физико-математических наук Надежда Небогатикова
Подготовка к началу измерений электрофизических характеристик образца
Ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Ирина Антонова

Новый материал для гибкой электроники и энергонезависимой памяти создан на основе графеновых квантовых точек

Ключевые слова:  гибкий дисплей, графен, институт физики полупроводников им ржанова, квантовые точки, нанотехнологии, Наука в России, новый материал, оияи, резистивные переключения, фторированный графен

Опубликовал(а):  Дмитриева Надежда Валерьевна

25 апреля 2020

Ученые Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН, Объединенного института ядерных исследований вместе с коллегами из других научных организаций России, Польши и Франции сформировали графеновые островки (квантовые точки) сверхмалого размера ― единицы нанометров, ― заключенные в непроводящую матрицу. Исследователи добились этого с помощью «бомбардировки» тонких пленок фторированного графена ионами ксенона. Полученные структуры могут стать активными элементами наноэлектронных приборов, функционирующих при комнатной температуре.

Квантовая точка ― ее иногда называют искусственным атомом ― частица полупроводника, в которой электроны находятся в потенциальной яме, то есть «заперты» и не могут свободно двигаться по всему кристаллу. Применение квантовых точек варьируется от использования в качестве флуоресцирующих меток в медицинских и биологических работах до создания одноэлектронных транзисторов и логических элементов квантового компьютера. Наноэлектронные (квантовые) устройства чувствительны к влиянию внешних условий и для корректной работы часто требуют охлаждения до температур близких к абсолютному нулю. Однако характеристики графена позволяют создавать наноэлектронные приборы, действующие в привычных нам условиях.

«Обычно, чтобы получить в графене квантовые точки, его “нарезают” на маленькие фрагменты, но, тогда края последних взаимодействуют с воздухом, окисляются. Это приводит к нестабильности свойств материалов на основе таких квантовых точек: в частности, к уменьшению электропроводности или подвижности носителей заряда. Возникает противоречие: нужны миниатюрные квантовые точки, но у них будет много краевых состояний, которые изменят (ухудшат) их параметры. В нашей работе мы формировали графеновые квантовые точки внутри матрицы фторографена (FG, диэлектрика на основе графена). Для этого мы облучали пленки фторографена быстрыми ионами ксенона. Создаваемые в результате облучения наноостровки графена оказываются встроенными во фторированную матрицу, у них нет оборванных связей и нет проблем с появлением краевых состояний», ― объясняет научный сотрудник Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН кандидат физико-математических наук Надежда Александровна Небогатикова.

Облучение высокоэнергетичными ионами ксенона с энергиями от 26 до 167 МэВ происходило в лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова ОИЯИ. Благодаря кратковременному и мощному выделению тепла во время пролета иона, материал фторграфеновой матрицы локально расширялся и восстанавливался до графена вблизи треков (траекторий) ионов. Исследовательская группа предложила модель того, как происходил этот процесс.

«По-видимому, облучение разрушает отдельные частицы фторированного графена, из которого состоят пленки, приводя к формированию небольших (20-40 нанометров в диаметре) гранул с квантовыми точками. Интересно, что затем гранулы “слипаются” в более крупные сферические образования. Мы не ожидали увидеть подобный процесс, но пронаблюдали его в эксперименте и подтвердили при помощи моделирования», ― комментирует Надежда Небогатикова.

Одно из направлений развития подхода, предложенного в работе, – разработка материалов с заранее заданными электрическими параметрами за счет управления расстояниями между квантовыми точками и формирование из них определенного рисунка. По сути подобные материалы ― основа для создания гибких электронных устройств или карт памяти.

«Наноструктурирование пленок фторированного графена значительно расширяет возможные приложения последнего. Например, мы создали двуслойные структуры, состоящие из фторграфена, нанесенного на гибкую подложку из поливинилового спирта. Степень фторирования графена до облучения была такой, что он практически не проводил электрический ток. Однако после облучения и наноструктурирования за счет формирования электрически активных квантовых точек, мы увидели улучшение параметров резистивных переключений для наших структур на несколько порядков», ― отмечает ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Ирина Вениаминовна Антонова.

Эффект резистивных переключений используется при разработке энергонезависимой памяти на основе мемристоров. Ее характеристики: время хранения, скорость и плотность записи информации существенно превышают аналогичные параметры у традиционно используемых видов памяти.

Исследование выполнялось при поддержке Российского научного фонда (проект № 19-72-10046), Фонда президентских грантов (проект № SP-5416.2018.2)

Пресс-служба ИФП СО РАН, pressa@isp.nsc.ru





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

 

Кинетика vs. термодинамика
Кинетика vs. термодинамика

Светодиодные технологии и оптоэлектроника: магистратура на стыке образования и индустрии
Открыт набор на первую в России индустриальную программу «Светодиодные технологии и оптоэлектроника» Университета ИТМО

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.