Компьютерра - Компьютерра PDA N101 (05.03.2011-11.03.2011)

- Насколько сложна технология получения молибденита?

Кристалл GaSe, легированный серой (СФТИ, Томск)

- Смотря какого. Природный минерал получить просто - приезжаете на его месторождение и выкалываете пласт молибденита из лежащей под ногами породы. Для микро- и наноэлектроники необходимо несколько иное. Принципиально важны высочайшая химическая чистота и структурное совершенство кристалла на атомарном уровне. Только тогда становится возможным проявление тех специфических электронных свойств, которые ожидаются для двумерной кристаллической решетки молибденита. Такой молибденит полупроводникового качества может быть получен либо при выращивании искусственных объемных кристаллов, либо методами эпитаксиальных технологий. Насколько мне известно, оба указанных подхода сейчас активно разрабатываются, и результаты исследований следует ожидать в ближайшие годы. Методы выращивания монокристаллов слоистых сульфидов давно известны, однако их надо адаптировать применительно к молибдениту. В частности, необходимы сверхчистые реактивы молибдена и серы, требуется точное поддержание заданного соотношения молибдена и серы в выращиваемом кристалле, нужно изолировать растущий кристалл от воздушной атмосферы, необходимо разобраться с возникающими при росте дефектами. На все это требуется время. Те же проблемы и с эпитаксиальными высоковакуумными технологиями.

- Если говорить об электронике на молибдените - чем она будет отличаться от электроники на кремнии?

- Если такая электроника будет, то она будет не "лучше" или "хуже", она будет просто "иная". Первопричина состоит в главной особенности слоистых материалов. Пусть вы знаете электронные свойства объемного графита или молибденита. Допустим, что после этого вы справились с задачей аккуратного отделения индивидуального атомного слоя и получили графен или слой молибденита. Так вот электронные свойства такого слоя могут быть принципиально другими по сравнению с характеристиками объемного материала! В частности, вместо полупроводника можно увидеть свойства металла или полуметалла. Резко меняются свойства носителей заряда. Многие привычные параметры объемного кристалла вообще теряют физический смысл. В качестве упражнения попробуйте определить цвет или плотность графена. Графит черный, а графен прозрачный!

- Какие исследования в области полупроводников для электроники ведутся в России? Например, какие материалы изучают в вашем институте?

- В настоящее время в России в той или иной мере исследования ведутся по всем основным направлениям физики полупроводников. Отмечу, однако, что постепенно спектр исследований в России по сравнению с мировым уровнем сужается из-за малой численности ученых и ограниченных финансовых ресурсов. Наш институт является одной из лидирующих исследовательских организаций в области физики полупроводников. Здесь ведутся исследования самых разных полупроводниковых материалов, включая известные кремний, германий, арсениды галлия и индия. Однако этим набором спектр материалов не ограничивается. В последние годы мы занимаемся методами синтеза графена и родственных ему материалов, узкозонными материалами класса теллуридов, целым спектром нелинейнооптических кристаллов, методами получения наноразмерных пленок металлов и диэлектриков. То есть спектр исследуемых материалов весьма широк. Что касается исследований именно графеноподобных материалов, то только в нашей Лаборатории оптических материалов и структур в настоящее время исследуются такие слоистые материалы, как кристаллы GaSe и GaS, применяемые в нелинейной оптике инфракрасного диапазона, топологические изоляторы Bi 2Se 3и Bi 2Te 3, оксидные слоистые кристаллы α-MoO 3, WO 3, V 2O 5, шеелиты ZnWO 4и CdWO 4. Некоторые кристаллы из этого набора показаны здесь на картинках. Все эти вещества крайне своеобразны и интересны. Они очевидно не претендуют за замещение кремния в микроэлектронике, но эти функциональные кристаллы за счет сопряжения с традиционными материалами резко расширяют возможности приборостроения, в том числе и на уровне наноэлектроники.

- За изучение свойств графена в прошлом году дали Нобелевскую премию. Можно ли ждать, изучение свойств молибденита тоже будет отмечено этой высокой наградой?

Слоистая структура кристалла GaSe в электронном микроскопе (ИФП СО РАН, Новосибирск)

- Два раза за один и тот же эффект давать Нобелевские премии не принято, так что такая премия за исследования молибденита крайне маловероятна. Не думаю, что в этом материале найдут что-то принципиально новое по сравнению с эффектами, свойственными слоистым полупроводниковым кристаллам в целом.