Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), в активном партнерстве с другими научными учреждениями, провели детальное изучение процесса формирования трёхмерных структур на основе полупроводникового сплава индий-галий-нитрид (InGaN). Это значительное открытие имеет потенциал изменить подход к разработке нового поколения оптоэлектронных устройств, которые будут востребованы в области электроники и связи. На сегодняшний день сплав InGaN уже успешно применяется в производстве светодиодов, однако его возможности для использования в таких направлениях, как газовые сенсоры и солнечные батареи, еще не были полностью исследованы и реализованы.
Главной проблемой, мешающей широкому применению InGaN, является так называемый «разрыв растворимости», который обусловливает нестабильность этого материала и его распад на разные фазы. В ответ на эту проблему, учёные разработали метод, позволяющий синтезировать сплав InGaN непосредственно на поверхности кремния в виде нитевидных нанокристаллов. Этот прорыв предоставляет новые возможности для практического использования данного полупроводника в высокотехнологичных устройствах. Руководитель лаборатории новых полупроводниковых материалов СПбГУ, Родион Резник, заявил о том, что их команда смогла впервые детально объяснить механизмы формирования таких сложных структур. Это открытие является ключевым шагом к созданию более эффективных приборов, использующих InGaN.
Учёные из группы провели целую серию экспериментов, в ходе которых они синтезировали образцы и изучали их характеристики на различных стадиях роста. Владислав Гридчин, младший научный сотрудник лаборатории, отметил, что результаты их работы предоставили новые знания о механизмах формирования наноструктур InGaN и позволили установить параметры, необходимые для теоретического описания процессов роста этих материалов. Эти исследования были проведены с применением высокотехнологичного оборудования, что добавляет дополнительную ценность к полученным результатам.
Влияние этих исследований может оказаться значительным, особенно в контексте разработки квантовых технологий, которые становятся все более актуальными в области микроэлектроники. Применение InGaN в различных устройствах может привести к повышению их энергетической эффективности и функциональности. Например, возможности применения этих наноструктур в газовых сенсорах могут позволить создать более чувствительные и быстрые измерительные приборы, что крайне важно для экологии и обеспечения безопасности. Кроме того, в солнечных батареях использование InGaN может повысить конверсию солнечного света в электрическую энергию, что будет способствовать развитию альтернативной энергетики.
Таким образом, работа физиков СПбГУ представляет собой важный шаг вперёд в области изучения и применения полупроводниковых материалов, открывая новые горизонты для технологий, которые могут изменить представление о современных электронных устройствах. Эффективное использование InGaN в различных приложениях может существенно укрепить позиции России в высоких технологиях, а также поспособствовать развитию научных исследований в этой перспективной области.