Физики Санкт-Петербургского государственного университета и Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе провели исследование температурной эволюции наноструктурированного сплава галлия и серебра. Сплав показал перспективность для применения в гибких устройствах микроэлектроники.
Результаты исследования опубликованы в Physical acoustics. Галлийсодержащие металлические сплавы имеют широкий спектр практических применений, как в настоящее время, так и в ближайшей перспективе, включая гибкую робототехнику и медицинское приборостроение, а также самовосстанавливающиеся сверхпроводниковые контакты.
В связи с общей тенденцией к миниатюризации приборов и устройств, актуальным является исследование влияния наноструктурирования, то есть снижение размеров до нанометрового масштаба, на свойства галлийсодержащих сплавов. Так, не до конца изучено влияние понижение размеров на фазовые переходы плавление и кристаллизация в таких сплавах. Этот вопрос представляется важным и в фундаментальном плане.
Наноструктурирование сплавов может быть достигнуто их введением в поры твердых матриц с нанометровыми размерами. К таким матрицам относятся пористые стекла. В данной работе средний диаметр пор был равен 13 нанометров, притом, что один нанометр является миллиардной частью метра.
«Показано значительное понижение интервала температур плавления для наноструктурированных сплавов двух разных концентраций по сравнению с температурой плавления объемного сплава. Обнаружено различие кристаллической структуры сплавов в зависимости от относительной концентрации галлия и серебра», – рассказала профессор кафедры физики твердого тела СПбГУ Елена Чарная.
Ученые провели измерения температурных зависимостей скорости ультразвука при охлаждении и нагреве, что дало информацию об изменении состояния сплавов в условиях наноконфайнмента, то есть с ограничением размеров вследствие нахождения в нанометровом объеме. Результаты показали, что наноструктурирование конкретного сплава расширяет область его использования для гибкой микроэлектроники на область комнатной температуры и ниже. Работа поддержана грантом Российского научного фонда.