Ученые Новосибирска совершили значимое открытие, впервые установив тип проводимости в германосиликатных стеклах. Им удалось обнаружить биполярный эффект – уникальное свойство, позволяющее материалу проводить электрический ток как с помощью электронов, так и с помощью дырок. Исследование показало, что аморфные германосиликатные стекла являются неидеальным диэлектриком с огромным потенциалом для создания фоточувствительных структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). Это открывает путь к массовому производству фотоприемных матриц для камер смартфонов, систем технического зрения и устройств памяти на мемристорах. Ключевое преимущество – возможность создавать значительно более дешевые электронные устройства. Работу провела аспирантка НГУ, инженер-исследователь ИФП СО РАН Гайсаа Хамуд под руководством ведущего научного сотрудника ИФП СО РАН, профессора НГУ Владимира Володина.
От "тупикового" направления к перспективным решениям
Академик Александр Асеев, главный научный сотрудник ИФП СО РАН и НГУ, подчеркнул, что изучение проводимости аморфных пленок, включая германосиликатные стекла, ранее воспринималось как малоперспективное. Однако полученные результаты кардинально меняют ситуацию, предлагая весьма оптимистичные перспективы, особенно для систем технического зрения.
Суть открытия и его революционный потенциал
«Авторы доказали наличие биполярной проводимости в германосиликатных стеклах, где участвуют и электроны, и дырки, – пояснил Александр Асеев. – Более того, они выявили условия, при которых свет в МДП-структурах генерирует электрон-дырочные пары, эффективно разделяемые полем, что увеличивает фотопроводимость в 10 000 раз! Поразительно, что столь мощный эффект достигнут не в дорогом идеальном полупроводнике, а в доступном материале, ранее игнорировавшемся полупроводниковой электроникой. Это многообещающий результат, способный стать основой для промышленного производства разнообразных устройств».
Путь к открытию: от памяти к проводимости
Изначально исследователи из ИФП СО РАН обнаружили в германосиликатных стеклах эффект памяти, что обозначило их потенциал для создания мемристоров – элементов памяти нового поколения. Учитывая постоянно растущие потребности в памяти, эти дешевые стекла могут стать выгодной альтернативой дорогому кремнию. Однако для разработки сложных устройств требовалось детальное понимание механизмов проводимости материала.
Инновационная методика исследования
Для углубленного изучения материала научная группа применила передовой метод неравновесного обеднения при инжекции неосновных носителей заряда из подложки в диэлектрик в МДП-структуре. Эта методика была разработана главным научным сотрудником ИФП СО РАН Владимиром Гриценко и усовершенствована Владимиром Володиным.
Ошеломляющие результаты и альтернативный путь
«Результаты в области фотопроводимости нас искренне впечатлили, – признался академик Асеев. – Работа демонстрирует, что доступный материал обеспечивает эффективность, сопоставимую с дорогостоящими высокотехнологичными структурами на монокристаллическом кремнии с p-n переходами. Сегодня индустрия движется по пути миниатюризации кремниевых элементов. Данное исследование предлагает принципиально иной, крайне перспективный путь развития».
Будущее дешевых устройств и задачи развития
Александр Асеев отметил, что в перспективе на основе изученных МДП-структур станет возможным создание более экономичных устройств, функционирующих без традиционных p-n переходов. Однако путь от открытия к серийным образцам требует масштабной научно-конструкторской работы и существенных дополнительных инвестиций.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Источник: scientificrussia.ru
