Исследователи Московского физико-технического института совершили значительный прорыв, разработав инновационный метод синтеза наноразмерной керамики с использованием нитратов индия, галлия и цинка. Это достижение открывает новые горизонты в производстве специализированных «чернил» для создания современных транзисторов и электронных компонентов.
Инновационные наноразмерные керамические материалы представляют собой особый класс материалов с размером частиц от 1 до 100 нанометров. Их уникальность заключается в непревзойденных физико-химических характеристиках, которые существенно превосходят свойства обычных керамических материалов.
Перспективы применения этого материала поистине впечатляющие. Он становится ключевым компонентом в производстве современной электроники, включая конденсаторы, резисторы и транзисторы. Особенно важно, что материал позволяет создавать электронные устройства на гибких основах. Наноразмерная керамика также произвела революцию в производстве оптических приборов, включая светодиоды и лазеры. Благодаря повышенной прочности и жесткости по сравнению с традиционными материалами, а также способности демонстрировать уникальные оптические эффекты, такие как флуоресценция, она открывает новые возможности в различных областях применения.
Классический метод получения керамических материалов основан на твердофазном синтезе, требующем высокотемпературного спекания при 1300°C. При этом размер частиц напрямую зависит от температуры спекания — чем она выше, тем крупнее частицы получаемого материала.
Прорывная технология ученых МФТИ позволяет получать материал с контролируемой степенью кристалличности — от полностью аморфного до высококристаллического состояния. Этот удивительный результат достигается путем регулирования температуры отжига в диапазоне 500-900 градусов Цельсия, причем получаемый материал отличается исключительной чистотой без нежелательных кристаллических включений.
Глеб Зирник, ведущий исследователь лаборатории полупроводниковых оксидных материалов МФТИ, подчеркивает: «Наша инновационная технология работает при существенно более низких температурах, что позволяет сохранить наноразмерность частиц. Это критически важно для создания качественных «чернил» для печати электронных устройств. Традиционные высокотемпературные методы не позволяют получить стабильные чернила с необходимыми характеристиками».
В ходе исследований команда провела серию оптических измерений для изучения влияния размера кристаллов на их свойства. Особенно интересные результаты были получены при анализе поглощения в инфракрасном спектре, где обнаружили 17 характерных линий поглощения, связанных с атомными колебаниями. Эти показатели напрямую зависят от температуры спекания и размера кристаллов.
Светлана Гудкова, старший научный сотрудник, отмечает широкие возможности применения разработанной технологии не только для системы In-Ga-Zn-O, но и для других оксидных систем, включая производство замещенных ферритовых материалов.
Денис Винник, руководитель лаборатории, делится успехами исследования: «Мы провели комплексное изучение роста частиц оксида индия-галлия-цинка с помощью рентгеновской дифракции. Наши исследования позволили понять зависимость роста частиц от температурно-временных параметров и рассчитать энергию активации роста при различных условиях термообработки. Электронная микроскопия подтвердила равномерное распределение элементов и отсутствие аморфных примесей».
Эта разработка открывает новые перспективы для создания IGZO-чернил, которые найдут широкое применение в производстве электроники и печати на различных поверхностях.
Информация предоставлена пресс-службой МФТИ
Источник: scientificrussia.ru
