Новости / Планета Земля / Разработана методика определения состава перспективных материалов для электроники на основе алмаза
22.04.2024
Разработана методика определения состава перспективных материалов для электроники на основе алмаза
Кремний, являющийся вторым по распространенности элементом в земной коре после кислорода, благодаря невысокой стоимости, полупроводниковым и оптическим свойствам, широко используется в промышленности.
Весьма востребован он в электронике. Однако ученые отмечают, что некоторые параметры кремния уже не соответствуют современному технологическому уровню. Так, ввиду малой подвижности электронов кремний уступает в СВЧ-диапазоне новым материалам для телекоммуникационных систем. К тому же при высоких температурах и радиации его полупроводниковые свойства деградируют.
В связи с этим ученые заняты поиском и разработкой альтернативных материалов для электроники. Одним из перспективных вариантов считается алмаз, благодаря его высокой прочности, устойчивости к высоким температурам и радиации.
При том, что алмаз относится к диэлектрикам, ему можно придать полупроводниковые свойства путем включения в кристаллическую структуру примеси бора. Проблему очень низкой распространенности алмазов в сравнении с кремнием частично решило развитие синтетических аналогов. Тем не менее для массового промышленного применения технологии их получения весьма дороги и сложны, поэтому ученые также разрабатывают более эффективные методы синтеза искусственных алмазов.
В новом исследовании сотрудники СПбГУ и СПбГЭТУ «ЛЭТИ» разработали методику высокоточного определения концентрации бора в полупроводниках на основе синтетических алмазов. В ходе работы они проанализировали диэлектрические и полупроводниковые алмазные подложки, а также структуры с нанесенными методом эпитаксии тонкими слоями алмаза с примесью бора. Цель исследования состояла в выяснении возможностей определения содержания бора в слоях этих материалов различными методами. В качестве методов использовали измерение спектров поглощения, а для образцов с напылением – измерение оптической плотности в инфракрасном диапазоне.
По результатам исследователи установили, что метод ИК-спектроскопии подходит для проверки приборных структур на основе алмаза путем определения содержания примесей, обеспечивая быстроту и точность измерений.
На основе полученных данных сотрудники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» создали математическую модель для определения содержания бора в эпитаксиальных слоях любых материалов.
Ученые считают, что их достижения будут актуальны для прикладных и научных работ со структурами на основе алмаза. По их мнению, путем варьирования концентрации бора можно будет получать материалы для различных целей, в том числе для экстремальных условий вроде открытого космоса.
В донных отложениях озера Танганьика ученые обнаружили 2 всплеска железа-60, связанного со взрывами сверхновых: во второй половине неогена и на границе с четвертичным периодом. Эти события произошли, предположительно, в звездном скоплении Скорпиона-Центавра или Тукана-Часов. Путем моделирования исследователи выяснили, что космическое излучение от них поступало на протяжении около 100 тыс. лет, и определили его количество. Анализ истории эволюции видового состава озера выявил некоторую зависимость со вторым всплеском изотопа. Это может быть связано с инициацией мутаций ДНК космическим излучением, хотя прямая зависимость не установлена. »»»
Ученые исследовали поведение в фоновых почвах нептуния, отличающегося чрезвычайно длительным периодом полураспада. Установлено, что его растворимая пятивалентная форма фиксируется гумусом путем восстановления. »»»
Ученые выяснили, что роль фауны в трансформации ландшафтов сопоставима с вкладом таких процессов, как наводнения. Они выделили более 600 ключевых с данной точки зрения таксонов. На основе этого исследователи предложили новые методы сохранения биоразнообразия и восстановления экосистем. »»»
Путем моделирования тектоники плит ученые выяснили, что залежи водорода должны быть приурочены к складчатым структурам. Водород может формироваться при серпентинизации и в орогенах, и в рифтах, однако, как оказалось, в первом случае его образуется в 20 раз больше ввиду меньшей температуры и большего количества воды. »»»
Путем анализа соотношения изотопов азота в процессе фиксации элемента на примере цианобактерий, выращенных в условиях, аналогичных древней Земле, ученые выяснили, что этот процесс был постоянным на протяжении развития планеты. Изучение позднеархейских строматолитов и осадочных пород проявило, что источником растворимого аммония могла быть гидротермальная активность. »»»
На основе данных космических наблюдений и исследований астероидов ученые разработали новую гипотезу происхождения воды на Земле. Она предполагает, что вода была сконденсирована из парового облака, распространявшегося от Солнца 20-30 млн лет после его образования вследствие сублимации льда, содержащегося в астероидах протопланетного диска. Результаты моделирования этих процессов согласуются с фактическими данными. »»»
Путем анализа эффективности фотосинтеза по молекулам сахара в древесине годичных колец ученые установили, что с повышением концентрации CO2 в атмосфере снижаются затраты энергии на фотореспирацию. Освободившаяся энергия используется на рост и синтез сахаров. »»»
Путем моделирования ученые установили, что сформированные субдуцированными участками океанической коры крупные области с низкой скоростью сдвига, расположенные в нижней мантии, отличаются по составу, структуре и свойствам: африканская структура более размыта, мощнее и менее плотная относительно тихоокеанской. Это обусловлено регулярным поступлением нового материала к последней из зон субдукции Тихоокеанского огненного кольца. »»»
Путем моделирования ученые выяснили, что по достижении скоростью таяния ледяного щита Гренландии значения около 230 гт/г. процесс станет необратимым. После этого полное его таяние займет 8-40 тыс. лет. »»»
Путем лабораторных экспериментов ученые установили, что гелий-4 может смешиваться с железом при высоких давлении и температуре. Они полагают, что гелий-3 может проявлять аналогичное поведение. Это подтверждает теорию содержания газа из породившего Солнечную систему газопылевого облака в ядре, откуда он до сих пор исходит на поверхность при вулканизме. К тому же это свидетельствует о быстром формировании Земли. »»»