Ученые Курчатовского института создали новый класс функциональных материалов на базе кремния и германия, которые могут стать базой для создания новых устройств наноэлектроники и спинтроники.
Это слоистые структуры, свойства которых зависят от количества монослоев. Их создание стало возможным благодаря разработке оригинального метода синтеза с использованием прекурсоров на основе силицена и германена. Материалы демонстрируют широкий спектр свойств — от магнетизма с высокой подвижностью носителей заряда до сверхпроводимости.
Современная электроника на основе полупроводниковой платформы подошла к своему технологическому пределу. Ее дальнейшее развитие требует новых материалов, которые обеспечат компактность и функциональность устройств.
С одной стороны, эти материалы должны задействовать существующую полупроводниковую технологическую платформу, а с другой — привносить новые функциональные свойства.
Для решения этой задачи наилучшим образом могут подходить материалы, обладающие слоистой структурой. В Курчатовском институте создали технологию их синтеза с использованием двумерных прекурсоров на основе аналогов графена.
Интеграция с полупроводниковой платформой обеспечивается при использовании в качестве реагентов кремниевых и германиевых подложек, в качестве прекурсора в первом случае применялся силицен, а во втором — германен.
"Наш подход позволил создать целые классы новых материалов, обладающих различными функциональными свойствами", — сообщил руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории новых элементов наноэлектроники Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Андрей Токмачёв.
Так, тонкопленочный материал SrAlSi на кремниевой подложке демонстрирует сверхпроводящие свойства даже при толщине в несколько монослоев. Транспортные и магнитные измерения позволили обнаружить переход от трехмерной сверхпроводимости к двумерной.
А материалы EuAl2Ge2 и SrAl2Ge2 интересны в первую очередь высокой подвижностью носителей заряда. Особо стоит отметить, что до недавнего времени высокая подвижность носителей и магнетизм считались взаимно исключающими свойствами, однако слоистая структура EuAl2Ge2 обеспечила возможность для их сосуществования в одном материале.
"На наш взгляд, сверхпроводимость и магнетизм этих материалов позволяют существенно расширить возможности при создании устройств наноэлектроники", — комментирует Андрей Токмачёв.
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в высокорейтинговых журналах Small и Journal of Materials Science & Technology.