Российские физики создали композит для наноэлектроники на основе пористого кремния
Российские специалисты получили уникальный композит, который можно использовать при создании элементов для наноэлектроники, а также в катодных материалах для точной установки структуры неизученных химических соединений. Этот материал создан на основе пористого кремния и содержит серебросодержащие фуллереновые компоненты, которые равномерно распределены по всему объёму композита. Данный композит обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими аналогами; в частности, он способен обеспечивать большую плотность потока электронов при пониженной напряжённости электрического тока. Это любопытное исследование было освещено в журнале Electronics.
Прежде всего новый материал планируется использовать в спектроскопии характеристических потерь энергии электронами. Это исследовательский метод, который позволяет выявлять точное строение сложного вещества. Поток электронов пропускается через испытуемый объект, при этом каждая частица утрачивает энергию; количество этой высвобождаемой энергии имеет четкую зависимость от вида атомов в образце. Для функционирования этого метода необходима большая плотность потока частиц. В этом отношении исследователей привлекают так называемые «холодные» (низкопороговые) полевые катоды, которые могут давать плотные потоки электронов при пониженном пороговом напряжении. Уже созданы материалы, которые могут обеспечивать такой электронный поток, и это несмотря на то, что физические причины данного феномена во многом ещё не изучены.
Упомянутый эффект может применяться не только в спектроскопии характеристических потерь энергии электронами. Его можно использовать и в различных технических приборах: таковы квантовые транзисторы, СВЧ-устройства, полевые дисплеи, электронные микроскопы, стерилизаторы и т. д.
Подходящие материалы для полевых катодов имеют в своей основе общие принципы. Это способные проводить ток частицы, равномерно распределённые в матрице, обладающей меньшей способностью к проведению тока. В таких материалах могут присутствовать нитевидные проводящие каналы, которые связывают подложку и частицы, сами частицы между собой, а также частицы на конце материала и вакуум. Эти каналы позволяют обеспечивать излучение частиц даже при слабых электрических полях.
Учёные из Санкт-Петербурга синтезировали и исследовали уникальный композит, который станет основой для подобных полевых катодов. В качестве непроводящей матрицы в нём используется пористый кремний, который пропитан растворами фуллеренов, за счёт чего в нём появились проводящие частицы серебра. Полученный материал обладает очень низким пороговым напряжением для образования потока электронов – всего два вольта на микрометр. Это в двадцать раз меньше, чем у лучших современных аналогов. Такие показатели позволяют продлить срок службы катодов и более эффективно использовать энергию для излучения частиц. Проведение исследований станет более доступным по цене. Авторы работы утверждают, что напряжённость поля можно уменьшить ещё больше, если добавить в материал некоторые другие примеси.
