Российские ученые создали наноструктуры, ускоряющие работу электроники
Ученые Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ” в сотрудничестве со специалистами Института физики металлов СО РАН разработали и изучили наногетероструктуры на основе арсенида галлия, способные повысить быстродействие высокочастотных микросхем.

Гетероструктура представляет собой выращенный на подложке слоистый материал из различных полупроводников, обычно используемых в электронике. Современный “квантовый дизайн” позволяет создавать их с теми свойствами, которых требует производство новейших электронных приборов.

Быстродействие приборов можно улучшить, повышая содержание индия в “активном” токоведущем слое материала. Увеличение содержания индия позволяет уменьшить массу электронов в структуре, а также увеличить их скорость, поэтому возрастает и быстродействие электронных приборов. Однако это осложняется механическим напряжением кристаллической решётки у прилежащих слоёв.

Российские ученые создали наноструктуры, ускоряющие работу электроники

Так художник представляет себе наноструктуры, которые ускоряют работу электроники

Физики из Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ” решили проблему, нарастив толстый “переходный” слой и постепенно увеличивая содержание индия в составе активного слоя. В итоге ученые довели его почти до 100% при минимуме механических напряжений.Рост образцов проводился методом эпитаксии – послойного выращивания кристаллически совершенных полупроводников на “виртуальной подложке”, у которой при росте переходного слоя постепенно меняется параметр кристаллической решетки.

Ученые подобрали оптимальные условия для выращивания: температуру подложки, конструкцию переходного слоя, толщину и состав активного слоя. Поэтому структуры получились высокого качества, с малым рассеянием электронов и малой (всего 2 нанометра) шероховатостью поверхности.

Российские ученые создали наноструктуры, ускоряющие работу электроники

Электронные свойства созданных в НИЯУ МИФИ образцов измерили специалисты ИФМ СО РАН. Для этого они провели исследования при низких температурах (от 1,8 Кельвинов или —271,35 °С) в сильном магнитном поле. Это позволило наблюдать в активном слое квантовые эффекты, связанные с высоким содержанием индия, в частности, колебания магнетосопротивления и квантовый эффект Холла (КЭХ), за открытие которого в 1985 году была вручена Нобелевская премия по физике.По мнению специалистов, данные российских ученых, опубликованные в научном журнале “Journal of Magnetism and Magnetic Materials”, позволяют прояснить особенности проявления КЭХ в современных наноструктурах.

“Это, в первую очередь, фундаментальное исследование, – поясняет один из авторов статьи, доцент кафедры физики конденсированных сред НИЯУ МИФИ Иван Васильевский. – Однако мы видим и потенциал его прикладного применения. Он обусловлен, прежде всего, тем, что подобные структуры имеют высокую подвижность электронов и обеспечивают высокие (до 200 ГГц) частоты работы транзисторов и микросхем”.

Поделиться в социальных сетях