Каковы сейчас наиболее популярные направления научных исследований в области радиофизики и электроники?
Чем стоит заняться студенту/выпускнику радиофизического факультета, чтобы реализовать свои способности и получить востребованный результат?
Одна из таких областей - исследование свойств новых материалов, чем активно и успешно занимаются многие наши коллеги - студенты, сотрудники и выпускники факультета в том числе - в лаборатории металлооксидных полупроводников Центра исследований и разработок "Перспективные технологии в микроэлектронике". Ее заведующий, доцент кафедры полупроводниковой электроники, к. ф.-м. н., Алексей Алмаев, в качестве примера приводит исследование свойств перспективного полупроводникового материала - оксида галлия.
Оксид галлия Ga2O3 представлен пятью известными полиморфными фазами, т.е. вариациями с одним химическим составом, но разной кристаллической структурой. Полиморфы Ga2O3 являются полупроводниками, перспективными для разработки приборов силовой и сенсорной электроники с характеристиками, превышающими существующие аналоги. Вместе с этим у каждого полиморфа Ga2O3 есть свои особенности, достоинства и недостатки.
Несмотря на то, что основное внимание учёных сосредоточено на термостабильной β-Ga2O3 фазе, растет интерес к исследованию метастабильных фаз, в том числе к псевдогексагональной ε(κ)-Ga2O3. Этот полупроводник стабилен до температур 700 – 900 °С, его высококачественные слои получают относительно простыми и дешевыми методами. Исследование ε(κ)-Ga2O3 для разработки электронных приборов стало возможно с развитием методов роста этого полупроводника.
В последние 2-3 года было показано, что на основе ε(κ)-Ga2O3 можно создать транзисторы с характеристиками, превосходящими характеристики приборов на основе GaN, солнечно-слепые УФ детекторы с характеристиками выше, чем у аналогичных приборов на основе α- и β-Ga2O3, AlGaN.
В нашей публикации «Gas Sensors Based on Pseudohexagonal Phase of Gallium Oxide», которая вошла в топ цитируемых статей научного журнала Physica Status Solidi (B) Basic Solid State Physics за период с 1 января 2021 по 15 декабря 2022, изложены результаты совместных исследований нашего коллектива и группы Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН (г. Санкт-Петербург) под руководством В.И. Николаева в рамках проекта Российского научного фонда «Газовые сенсоры на основе полиморфных структур оксида галлия».
Впервые была исследована чувствительность ε(κ)-Ga2O3 к газам. Этот полупроводник без специально введенных добавок представляет интерес для разработки высокотемпературных сенсоров газов, которые способны работать в экстремальных условиях. Показана возможность управления газочувствительными характеристиками ε(κ)-Ga2O3 путем варьирования подаваемого напряжения и введением примеси олова, которая позволяет снизить рабочие температуры до комнатной, что представляет интерес для разработки газовых сенсоров с низкой потребляемой энергией. Предложены механизмы наблюдаемого сенсорного эффекта и влияния примеси олова на газочувствительные свойства ε(κ)-Ga2O3. Приглашение к опубликованию наших результатов в указанном журнале было получено после их представления в виде устного доклада на международной конференции Compound Semiconductor Week 2021 в мае 2021 г.
Стоит отметить, что электропроводящие и газочувствительные свойства нового полупроводника были исследованы при непосредственном участии студентов Синюгина Игоря (выпускник РФФ/ВУЦ 2022 г.) и Яковлева Никиты (с 2022 г. - аспирант РФФ). Молодые коллеги также приняли деятельное участие в анализе экспериментальных данных.
Полученные нами результаты за несколько лет, опубликованные в различных статьях, посвященных свойствам полиморфов Ga2O3 и других металлооксидных полупроводников, в будущем могут послужить базой для развития нового направления полиморфной инженерии.
Чем стоит заняться студенту/выпускнику радиофизического факультета, чтобы реализовать свои способности и получить востребованный результат?
Одна из таких областей - исследование свойств новых материалов, чем активно и успешно занимаются многие наши коллеги - студенты, сотрудники и выпускники факультета в том числе - в лаборатории металлооксидных полупроводников Центра исследований и разработок "Перспективные технологии в микроэлектронике". Ее заведующий, доцент кафедры полупроводниковой электроники, к. ф.-м. н., Алексей Алмаев, в качестве примера приводит исследование свойств перспективного полупроводникового материала - оксида галлия.
Оксид галлия Ga2O3 представлен пятью известными полиморфными фазами, т.е. вариациями с одним химическим составом, но разной кристаллической структурой. Полиморфы Ga2O3 являются полупроводниками, перспективными для разработки приборов силовой и сенсорной электроники с характеристиками, превышающими существующие аналоги. Вместе с этим у каждого полиморфа Ga2O3 есть свои особенности, достоинства и недостатки.
Несмотря на то, что основное внимание учёных сосредоточено на термостабильной β-Ga2O3 фазе, растет интерес к исследованию метастабильных фаз, в том числе к псевдогексагональной ε(κ)-Ga2O3. Этот полупроводник стабилен до температур 700 – 900 °С, его высококачественные слои получают относительно простыми и дешевыми методами. Исследование ε(κ)-Ga2O3 для разработки электронных приборов стало возможно с развитием методов роста этого полупроводника.
В последние 2-3 года было показано, что на основе ε(κ)-Ga2O3 можно создать транзисторы с характеристиками, превосходящими характеристики приборов на основе GaN, солнечно-слепые УФ детекторы с характеристиками выше, чем у аналогичных приборов на основе α- и β-Ga2O3, AlGaN.
В нашей публикации «Gas Sensors Based on Pseudohexagonal Phase of Gallium Oxide», которая вошла в топ цитируемых статей научного журнала Physica Status Solidi (B) Basic Solid State Physics за период с 1 января 2021 по 15 декабря 2022, изложены результаты совместных исследований нашего коллектива и группы Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН (г. Санкт-Петербург) под руководством В.И. Николаева в рамках проекта Российского научного фонда «Газовые сенсоры на основе полиморфных структур оксида галлия».
Впервые была исследована чувствительность ε(κ)-Ga2O3 к газам. Этот полупроводник без специально введенных добавок представляет интерес для разработки высокотемпературных сенсоров газов, которые способны работать в экстремальных условиях. Показана возможность управления газочувствительными характеристиками ε(κ)-Ga2O3 путем варьирования подаваемого напряжения и введением примеси олова, которая позволяет снизить рабочие температуры до комнатной, что представляет интерес для разработки газовых сенсоров с низкой потребляемой энергией. Предложены механизмы наблюдаемого сенсорного эффекта и влияния примеси олова на газочувствительные свойства ε(κ)-Ga2O3. Приглашение к опубликованию наших результатов в указанном журнале было получено после их представления в виде устного доклада на международной конференции Compound Semiconductor Week 2021 в мае 2021 г.
Стоит отметить, что электропроводящие и газочувствительные свойства нового полупроводника были исследованы при непосредственном участии студентов Синюгина Игоря (выпускник РФФ/ВУЦ 2022 г.) и Яковлева Никиты (с 2022 г. - аспирант РФФ). Молодые коллеги также приняли деятельное участие в анализе экспериментальных данных.
Полученные нами результаты за несколько лет, опубликованные в различных статьях, посвященных свойствам полиморфов Ga2O3 и других металлооксидных полупроводников, в будущем могут послужить базой для развития нового направления полиморфной инженерии.
Фотографии:
