20 октября 2021

Ученые ЮУрГУ, Бепаруси и Саудовской Аравии предложили использовать пленки висмута в устройствах для защиты от излучения

Новое применение для электролитических пленок висмута предложили ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) совместно с коллегами из международной кооперации (Республика Беларусь, КНР и Саудовская Аравия). Ранее они заявляли об их эффективности в качестве защиты от электронного излучения. Теперь же, изучив физико-химические свойства материалов, специалисты пришли к выводу, что пленки можно использовать при разработке защиты от ионизирующих излучений. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом издании «Journal of Alloys and Compounds» (Q1).

Замену монокристаллам висмута, которые используются в термоэлектрических приборах, представили ученые Южно-Уральского государственного университета. Исследуя физико-химические свойства этого самого сильного диамагнитного материала, специалисты пришли к выводу, что электронные свойства поликристаллических пленок висмута сопоставимы по величине с монокристаллами, а значит, могут выполнять их функции. Это открывает перспективы для применения материала в более технологичных устройствах.

Покрытие из пленок висмута ученые получили электроосаждением – методом получения пленок и покрытий на проводящей поверхности под воздействием электрического тока. Изучив электрохимическую кинетику этого процесса, исследователи выявили оптимальные режимы синтеза, исследовали кристаллическую структуру, микроструктурные параметры и электронные свойства пленок. По результатам измерений и расчетов были получены данные о температурных зависимостях удельного электрического сопротивления, относительного магнетосопротивления, а с помощью метода Quantitative Mobility Spectrum Analysis рассчитаны концентрация носителей заряда и средняя подвижность, а также коэффициент Холла.

«Целью нашей работы было оценить, как влияют условия электрохимического синтеза в недавно разработанном скоростном электролите на электронные свойства получаемых пленок. Возможность синтеза поликристаллических пленок висмута с электронными свойствами, характерными для монокристаллических материалов, подтверждает инновационность данной работы», – рассказала младший научный сотрудник лаборатории роста кристаллов Дарья Тишкевич.

Электроосажденные пленки висмута могут использоваться как при разработке защиты от ионизирующих излучений, так и при создании датчиков магнитного поля и других спинтронных устройств. Ранее исследовательская группа из ЮУрГУ уже представила результаты эффективности пленок в качестве материала для защиты от электронного излучения.

В следующих работах ученые рассмотрят влияние различных режимов осаждения на функциональные свойства пленок висмута. Кроме того, сейчас определяется эффективность экранирования ряда синтезированных образцов от гамма- и рентгеновского излучения. Результаты этого исследования будут особенно актуальны в сфере медицины.