Створені наноструктуровані плівки для нових композитних матеріалів

0
27

Білоруські та російські вчені синтезували пористі плівки, що складаються з кристалів srtio 3 . Отриманий матеріал-відповідна матриця для композитів, на основі яких можна буде створити нові оптоелектронні і надвисокочастотні пристрої та елементи енергонезалежної пам’яті. Стаття опублікована в журналі materials.

Властивості будь-якого з існуючих матеріалів диктують обмеження його можливого застосування: наприклад, твердий, але крихкий, або навпаки, пластичний, але швидко зношується. У спробі розширити функціональні можливості вчені створюють композиційні матеріали (або композити), поєднуючи різнорідні речовини — метали, кераміку, скло, пластмасу, вуглець і так далі — в єдину структуру. Такий матеріал зазвичай успадковує всі або частину властивостей своїх “батьків”, що дозволяє створювати системи з необхідними для конкретних цілей характеристиками. Поступово композити знаходять застосування в електроніці, будівництві, медицині, енергетиці та інших областях.

Матеріали, що містять іони європію eu 3+, завдяки своїм фотолюмінесцентним властивостям перспективні для використання в якості люмінофорів в оптоелектронних пристроях, наприклад в світлодіодах і лазерах. Спектр люмінесценції залежить від складу матеріалу, кристалічної структури і наличиядефектов.

Оксидні сполуки зі структурою перовскиту (мінералу з формулою catio 3), отримали широке застосування в нелінійній оптиці, електрооптичних модуляторах, фотокаталізі, тонкоплівкових конденсаторах і запам’ятовуючих пристроях. У їх числі титанат стронцію (srtio 3 ). Це з’єднання-хороша матриця для eu 3 + завдяки своїй радіаційній стійкості і термічній стабільності.

Науковій групі, що складається з білоруських і російських вчених, вдалося синтезувати багатошарові структури на основі пористого титанату стронцію (srtio 3 ). Для цього вони застосували золь-гель метод: на кремнієву підкладку наносили колоїдний розчин, що містить сполуки титану і стронцію, і висушували. Процедуру повторювали кілька разів до досягнення необхідної товщини. Для частини плівкових зразків використовували чистий srtio 3, в інші додали невелику кількість eu. Також вчені досліджували об’ємні зразки, що складаються з порошку srtio 3: eu.

Фізикам вдалося синтезувати структуру, що складається з зерен розміром менше 30 нанометрів, без темплатів-органічних “каркасів”, зазвичай використовуваних для створення пористого матеріалу. Завдяки дрібним зернам і великій кількості пір, отримана ними система має дуже велику площу поверхні. Потім вчені досліджували електричні характеристики отриманих структур в широкому діапазоні частот. На їхню думку, srtio 3 являє собою як перспективний матеріал оптоелектроніки, так і потенційну матрицю для подальшого впровадження різних включень. Поміщаючи в пори титанату стронцію діелектричні або магнітні матеріали, можна буде створювати композити з новими, не досяжними раніше властивостями.

«пористі наноструктуровані плівки титанату стронцію, як і об’ємні порошки, що містять європій, демонструють інтенсивні смуги фотолюмінесценції-на 612 і 588 нанометрах відповідно. Таким чином, перший з них можна використовувати в якості червоного, а другий — в якості жовтого люмінофора в оптоелектронних пристроях. Крім того, тонкоплівкові структури , в тому числі пористий srtio 3, виявляють властивості, що представляють інтерес як для створення надвисокочастотних пристроїв (керованих фільтрів, фазообертачів, формувачів ультракоротких імпульсів), так і елементів енергонезалежної пам’яті», — розповів професор кафедри фізичної електроніки і технології леті, доктор технічних наук андрій тумаркін.

Дослідження проводилися спільно з колегами з білоруського державного університету інформатики та радіоелектроніки (мінськ, білорусь), національного дослідницького ядерного університету міфі (москва), рязанського державного радіотехнічного університету (рязань), бранденбурзького університету прикладних наук (бранденбург, німеччина), науково-практичного центру національної академії наук білорусі з матеріалознавства (мінськ, білорусь).