Сотрудники МГУ совместно с коллегами из институтов РАН создали пленки на основе оксида ванадия, обладающие рекордными показателями. Эти преимущества и невысокая цена новой методики синтеза позволят широко применять ее в терагерцовой оптоэлектронике. Результаты исследования опубликованы в журналах CrystEngComm и Сeramics International.
Ученые химического факультета и факультета наук о материалах МГУ совместно с российскими коллегами вырастили гидротермальным методом пленки диоксида ванадия с необычной структурой. Новая технология очень перспективна благодаря цене и простоте воспроизведения.
Терагерцовая оптоэлектроника широко применяется в системах безопасности. Терагерцовые волны не ионизируют, но проходят сквозь дерево, пластик или керамику, кроме того, их можно применять при контроле качества продуктов питания и строительных материалов, а также в медицине и в фармацевтике.
«Сейчас типичные устройства, основанные на принципе управления потоком терагерцовых волн, довольно громоздки, что ограничивает их потенциальное применение, — рассказал один из авторов работы, сотрудник химического факультета МГУ Артем Макаревич. — Особенно если принять во внимание постоянно растущие требования к миниатюризации и повышению эргономики устройств. Поэтому разработка материалов для компонентов устройств ТГц-диапазона — датчиков и модуляторов — попала в зону интереса крупных фундаментальных и коммерческих проектов. Ранее уже было предпринято множество попыток поиска подхода к созданию высокоэффективных функциональных материалов, однако эта область все еще мало изучена. Поэтому прорыв в данной области может сыграть ключевую роль в развитии рынка ТГц-устройств».
Одна из особенностей диоксида ванадия — резкое изменение проводимости при температуре, близкой к комнатной. Такой переход позволяет создавать сверхбыстрые оптоэлектронные переключатели, управляемые температурой. Также материалы на основе оксида ванадия используются в инфракрасных датчиках, биосенсорах и т. д. Однако характеристики материалов зависят от способа получения. Поэтому одной из главных задач для ученых стал поиск оптимальной и наиболее эффективной методики синтеза пленок на основе оксида ванадия.
Новые пленки обладают рекордными для данного типа материалов характеристиками. Например, пропускание терагерцовых волн 1,5ТГц падает в восемь раз, что очень много для неполимерных материалов. Также рекордным стал острый термоэлектрический переход — при 68 °C сопротивление материала уменьшается почти на шесть порядков. Теперь ученые пытаются уменьшить температуру перехода. Кроме того, авторы планируют совместить термоэлектрические свойства пленок и их чувствительность к воздействию ИК и терагерцового излучений, что позволит расширить область использования.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
