Современная электроника стремительно развивается благодаря инновационным решениям в производстве транзисторов. Эти миниатюрные компоненты, являющиеся основой всех электронных устройств, от смартфонов до ноутбуков, играют ключевую роль в управлении электрическими сигналами и их преобразовании.
История транзисторов началась в 1947 году с создания первого сантиметрового устройства. За прошедшие десятилетия технология совершила колоссальный скачок в сторону миниатюризации — сегодня размеры транзисторов измеряются нанометрами. Наиболее перспективным методом их производства становится струйная 3D-печать, требующая специальных чернил с уникальными свойствами: способностью быстро менять консистенцию и проводить электрический ток.
Международная группа ученых из ведущих российских вузов — МФТИ, СПбГУ, ЮУрГУ — совместно с таджикскими коллегами разработала инновационный подход к созданию сложного оксида индия, галлия и цинка методом золь-гель. Этот метод включает последовательное превращение жидкого золя в гель с дальнейшей термической обработкой.
В ходе исследования ученые провели серию экспериментов по синтезу наночастиц путем смешивания водных растворов металлических солей с органическими веществами, включая лимонную и щавелевую кислоты, этиленгликоль, глицерин, мочевину и сахарозу. Особое внимание уделялось изучению формирования комплексных соединений, состав которых зависит от условий реакции.
Процесс перехода золя в гель происходил через выпаривание жидкости, в результате чего наночастицы формировали прочный пространственный каркас. Полученный материал приобретал характеристики твердого тела: стабильную форму, прочность и упругость. Термическая обработка включала длительную сушку при температурах от 100 до 500 градусов, после чего следовало спекание при температурах 700-1450 градусов.
Для анализа полученных образцов применялись передовые методы исследования: рентгенофазовый анализ и электронная микроскопия двух типов. Это позволило детально изучить химический состав и структуру поверхности материалов. Особенно важным открытием стала возможность синтеза рентгеноаморфных соединений при использовании этиленгликоля и глицерина при температуре 500 градусов.
Микроскопические исследования выявили, что синтезированные образцы представляют собой скопления наночастиц размером 20-30 нанометров, образующие агломераты без определенной пространственной организации. Более детальные изображения структуры были получены с помощью просвечивающей электронной микроскопии.
Денис Винник, руководитель лаборатории полупроводниковых оксидных материалов МФТИ, подчеркивает важность поиска оптимальных реагентов для синтеза наночастиц при минимальных температурах. Его коллега Глеб Зирник отмечает успешный синтез наночастиц сложного оксида при использовании глицерина и температуре 500 градусов.
Достижения научной группы открывают новые горизонты в области производства транзисторов. Возможность целенаправленного выбора органических реагентов для синтеза сложного оксида значительно снизит энергозатраты при производстве, делая технологию 3D-печати транзисторов более доступной и экологичной.
Инновационное исследование было реализовано при поддержке Российского научного фонда, что подтверждает его высокую значимость для развития отечественной науки и технологий.
Источник: naked-science.ru
