Антимонид индия

ВВЕДЕНИЕ

Полупроводниковым гетероструктурам АIIIBV и AIIBVI и методам их создания в настоящее время уделяется большое внимание. Эти структуры широко используются
в оптоэлектонных устройствах и квантовой электронике

Основные области их применения
– полупроводниковые лазеры, светодиоды, фотоприемные устройства. Полупроводниковое
приборостроение требует стабильной работы в широкой области мощностей и температур
при малых рабочих токах и высокой надежности изделий. В связи с этим требования к
технологии изготовления гетероструктур и приборов на их основе также резко возрастают.
Известно, что наиболее надежных и значимых результатов в области квантовой электроники
и оптоэлектроники удается достичь на гетероструктурах AlGaAs/GaAs , InP/GaInPAs и
InP/ AlGaInAs, AlGaInP/GaAs. Эти гетероструктуры позволяют перекрывать широкий спектр
излучения: от видимого до ближнего ИК . На базе этих гетероструктур также возможно изготовление приемных устройств в том
же спектральном диапазоне []. Однако создание реальных структур и приборов на их основе требует тщательной отработки
технологических процессов на этапе формирования чипов или элементов. В качестве конкретных
чипов и элементов требуется формирование как планарных, так и мезаполосковых структур
малых линейных размеров со сложной заданной кристаллографической ориентацией и высокой
степенью изоляции . При этом особое значение приобретают материалы, которые позволяют стабильно и надежно
изолировать элементы, не внося дефекты в мезаполосковые структуры.

На наш взгляд, одним из лучших изоляционных материалов для перечисленных выше структур
является полупроводниковый материал группы АIIВVI – селенид цинка . Этот материал при всех известных режимах выращивания и напыления остается изолятором
с удельным сопротивлением не менее 1 × 108 Ом см [], что вполне достаточно для изоляции мезаполосковых структур и чипов на их основе.
Кроме того, интерес к созданию гетероструктур с использованием селенида цинка связан
с тем, что параметры решеток селенида цинка, арсенида галлия и фосфида индия имеют
незначительные расхождения, что позволяет создавать структуры с относительно небольшими
напряжениями на границе раздела полупроводника и изолятора

Особо надо отметить, что селенид цинка, несмотря на термообработки при 400–600°С,
остается изолятором, что важно в технологической цепочке создания реальных приборных
структур и чипов на их основе.

Ранее нами были рассмотрены условия получения и физико-химические свойства гетеропереходов
ZnSe/GaAs. Изучены их растворимости в металлах Sn и Ga, а также состояние на гетерогранице
ZnSe/GaAs [].

Что такое графен и чем он так уникален?

Углерод — это материал, состоящий из кристаллической решетки, которую образуют шестиугольники атомов. Графен — это один слой решетки толщиной в 1 атом.

Отсюда — его первое уникальное свойство: самый тонкий.

• Графен в 60 раз тоньше мельчайшего из вирусов.
• В 3 тыс. раз тоньше бактерии.
• В 300 тыс. раз тоньше листа бумаги.

Так выглядит структура углерода. Если отделить один из слоев — получим графен

Такую структуру графен приобретает за счет sp2-гибридизации. Дело в том, что на внешней оболочке атома углерода расположены четыре электрона. При sp2-гибридизации три из них вступают в связь с соседними атомами, а четвертый находится в состоянии, которое образовывает энергетические зоны. В результате графен еще и прекрасно проводит электрический ток.

Уникальность графена в том, что он обладает такой же структурой, как и полупроводники, при этом он сам проводит электричество — как проводники. А еще у него высокая подвижность носителей заряда внутри материала. Поэтому графен в фото- и видеотехнике обнаруживает сигналы намного быстрее, чем другие материалы.

Графен обладает хорошей теплопроводностью, гибкостью и упругостью, он на 97% прозрачный. При этом, графен — самый прочный из известных материалов: прочнее стали и алмаза.

Наглядная графика о свойствах графена

ТОП — Новости мира, инновации

Nature Materials: Ученые создали материал для стимуляции нервной ткани

Разработана новая модель происхождения драгоценных металлов в мантии Земли

Communications Biology: Гены неандертальцев несут боль современным людям

Neuron: Найден новый механизм развития синдрома хрупкой Х-хромосомы

Как выглядит работающий рекламный баннер

На архипелаге Флорида-Кис открыли улиток ярко-лимонного цвета

Датировки человеческих следов в Уайт-Сэндс были точными

Ученые предлагают новый подход к сохранению Большого Барьерного рифа

Дети, не испытавшие дефицита родительской любви, становятся добрыми взрослыми

Новый препарат лишает питания раковые клетки поджелудочной железы

Current Biology: футбольные вратари обладают уникальным восприятием мира

Упасть не беда, беда не подняться: шмели нашли средство против азиатских шершней

Разработан безотходный и масштабируемый процесс для переработки полиэфиров

А не вырубить ли нам все дубы на планете?

Создан браслет, отслеживающий перепады настроения при биполярном расстройстве

Еще одна форма углерода

Графин состоит из плоских слоев толщиной в один атом, которые находятся в гибридизациях sp и sp2. Гибридизация — это модель, упрощенно описывающая смешение различных атомных орбиталей (s, p, d, f) атома в многоатомной молекуле с возникновением одинаковых орбиталей. Атомы углерода могут быть sp3-, sp2- или sp-гибридизированы. Угол между гибридными орбиталями при sp3-гибридизации равен 109,5°, при sp2 — 120°, при sp — 180°.

Наиболее известные аллотропы углерода — графит и алмаз, они состоят из sp2- и sp3-гибридизированных атомов углерода соответственно. Путем образования одинарных, двойных или даже тройных связей с соседними атомами углерода можно строить различные аллотропы (соединения одинакового состава определенного элемента, но с разным строением и свойствами).

Углеродные аллотропы обладают разными физическими свойствами, возникающими из-за уникальной комбинации и расположения нескольких типов связей, которые имеют различную длину, прочность, геометрию и электронные свойства. Так, графит непрозрачен в видимом свете и мягок, а алмаз прозрачен и является самым твердым из известных природных веществ.

«Являясь одним из немногих элементов, известных с глубокой древности, углерод и материалы на его основе непрерывно совершенствовались в течение всей истории, — рассказывает Дмитрий Красников, — через понимание феномена аллотропии (графит/алмаз) и теории строения органических веществ (яркий пример — детективная история определения структуры бензола) к самоорганизующимся диссипативным системам, таким как фуллерены, и двумерным материалам, подобным графену».

 Эта работа переводит изучение графина из теоретической плоскости, из области моделирования, предсказания свойств, в практическую. Как считают ученые, по некоторым характеристикам он может превзойти графен, но конкретные ответы дадут лишь будущие исследования

За последние десятилетия были получен целый ряд sp2-гибридизированных углеродных аллотропов: фуллерен, графен, углеродные нанотрубки. В отличие от графенов, которые состоят исключительно из sp2-гибридизированных углеродов, графины содержат также sp-гибридизированные углеродные атомы, периодически интегрированные в sp2-гибридизированный углеродный каркас.

По словам исследователя, графен — это материал, собранный из конструктора, который состоит из одного элемента — шестичленных колец. Как известно, большинство выдающихся свойств однослойного графена «испаряются» на дефектах или границах кристаллов. Ввиду необычности материала необходимые технологии для его массового производства еще не разработаны, и сложные электронные устройства с использованием графена пока находятся в стадии становления. Для γ-графина необходим второй элемент конструктора с тройными углеродными связями. В результате и без того сложная задача получения бездефектного материала в данном случае просто «улетает в космос».

Дмитрий Красников приводит простой пример. Если мы возьмем металлические шарики одного размера (как графен), положим на доску и будем долго трясти с небольшой амплитудой, то они сами по себе улягутся в гексагональную плотнейшую упаковку (вокруг каждого шарика по шесть соседних), оптимальную в данном случае. Для шариков разных размеров (два типа элементов, как в графине) необходимо упаковать шары особым образом. И в данном случае, похоже, придется шар за шаром ставить руками или настраивать доску каким-либо специальным способом. Сложность же получения определяет стоимость материала и производительность процесса. К счастью, для электроники и оптики необходимое количество графена или графина не так велико, поэтому, по словам ученого, подобный подход имеет право на жизнь.

Нобелевские лауреаты сотрудники Университета Манчестера, ученые российского происхождения Андрей Гейм и Константин Новоселов

zanauku.mipt.ru

Свойства

Является узкозонным прямозонным полупроводником группы AIIIBV с шириной запрещённой зоны 0,17 эВ при 300 K и 0,23 эВ при 80 K, также 0,2355 эВ (0 К), 0,180 эВ (298 К); эффективная масса электронов проводимости т_е = 0,013m, дырок т_р = 0,42m (m — масса свободного электрона); при 77 К подвижность электронов 1,1⋅106 см²/(В·с), дырок 9,1⋅103 см²/(В·с).

Физические свойства и использование

Антимонид индия имеет вид темно-серого серебристого металла или порошка со стекловидным блеском. Плавится при температурах свыше 500 °C, при этом сурьма в виде пара и её оксиды (при разложении InSb на воздухе) улетучиваются.
Кристаллическая структура типа цинковой обманки, с постоянной кристаллической решётки 0,648 нм.

Нелегированный антимонид индия обладает самой высокой подвижностью электронов (около 78 000 см²/(В·с)), а также имеет самую большую длину свободного пробега электронов (до 0,7 мкм при 300 K) среди всех известных полупроводниковых материалов, за исключением, возможно, углеродных материалов (графен, углеродные нанотрубки).

Антимонид индия используется в инфракрасных фотодетекторах. Обладает высокой квантовой эффективностью (порядка 80-90 %). Недостатком является высокая нестабильность: характеристики детектора, как правило, дрейфуют во времени. Из-за этой неустойчивости, детекторы редко используются в метрологии. Из-за узости запрещенной зоны, детекторы, в которых, в качестве полупроводникового материала применяется антимонид индия, требуют глубокое охлаждение, так как они могут работать только при криогенных температурах (как правило, 77 K — температура кипения азота при атмосферном давлении). Созданы фотоприемные матрицы с достаточно высоким разрешением (до 2048×2048 пикселей). Вместо антимонида индия в фотоприемниках могут быть использованы HgCdTe и PtSi.

Тонкий слой InSb между двумя слоями антимонида алюминия-индия проявляет свойства квантовой ямы. Такие слоистые структуры используются для создания быстродействующих транзисторов, работающих в СВЧ-диапазоне волн вплоть до миллиметрового.
Биполярные транзисторы, работающие на частотах до 85 ГГц были созданы из антимонида индия в конце 1990-х. Полевые транзисторы, работающие на частотах более чем в 200 ГГц появились недавно (Intel/QinetiQ). Недостаток таких транзисторов — необходимость глубокого охлаждения, как и для всех приборов на основе InSb.
Полупроводниковые приборы из антимонида индия также способны работать при напряжении питания менее 0,5 В, это позволяет снизить энергопотребление электронных устройств.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Были исследованы различные режимы роста в зависимости от температуры подложки фосфида
индия, от скорости охлаждения подложки и ориентации направления мезаполосков лазерного
диода. Температура подложки изменялась от 250 до 600°С. Было отмечено, что при температуре
подложки ниже 350°С вырастали поликристаллические слои селенида цинка, в то же время
при температурах подложки в диапазоне от 400 до 650°С наблюдался рост крупноблочного
или монокристаллического слоя селенида цинка.

Результаты исследования режимов роста слоев ZnSe на подложках InP приведены на . Видно, что с увеличением температуры подложки скорость роста возрастает. Также видно,
что ориентация подложек достаточно сильно влияет на скорость роста слоев селенида
цинка. Однако при температурах свыше 650°С наблюдалось реиспарение селенида цинка
и выделение капель индия из подложки фосфида индия, что приводило к полной деструкции
выращенных слоев.

Рис. 2.

Зависимости скорости роста слоев ZnSe от температуры и ориентации подложки InP при
постоянной температуре источника напыления 800°С (скорость охлаждения подложки 1°С/мин).

Эти исследования позволяют оптимизировать процесс заращивания мезаполосковых структур
с учетом направления и геометрии мезаполоска.

На представлены микрофотографии мезаполосков лазерных гетероструктур InP/GaInAsP, выращенных
на подложке фосфида индия с ориентацией (100) и зарощенных селенидом цинка, при различных
направлениях мезаполосков. Видно, что мезаполоски, вытравленные в направлении ,
практически полностью зарастают как в плоскости (111) – боковые грани, так и в плоскости
(100) – плоскость подложки фосфида индия. В то же время, мезаполоски, вытравленные
в ортогональном направлении , не зарастают селенидом цинка, что приводит к утечкам
тока накачки вдоль p–n-перехода лазерного диода, делая его практически не рабочим элементом. Такой эффект
заращивания мезаполосков селенидом цинка связан с полярностью свойств монокристаллов
АIIIВV . Этот момент становится важным и определяющим в создании мезаполосковых лазерных
зарощенных наногетероструктур.

Рис. 3.

Мезаполосковая наногетероструктура InP/GaInAsP, зарощенная ZnSe, при температуре подложки
500°С: а – направление мезаполоска , ориентация подложки (100); б – направление
мезаполоска , ориентация подложки (100).

На основе мезаполосковых зарощенных наногетероструктур InP/GaInAsP с каналом в подложке
с последующим заращиванием изолирующим слоем селенидом цинка нами были созданы полупроводниковые
лазерные диоды с длиной волны излучения 1650–1660 нм [].

На приведены спектральные характеристики этих диодов при рабочих температурах 20 и 50°С.
Исследование спектров этих диодов показало, что они работают на одной поперечной моде.
Длина волны излучения может быть точно подобрана под линию поглощения метана – 1655
нм – путем изменения температуры чипа лазерного диода. Параметры этих диодов позволяют
использовать их для работы в сетях с одномодовым оптическим серийным волокном типа
SMF-28. Выходная мощность этих диодов составляла до 8 МВт, что вполне достаточно для
создания оптических модулей с оптоволоконным выходом и передачи оптического сигнала
на расстояния до 20 км.

Графеновый бум

За 7 лет после вручения премии вышло больше 130 тыс. научных работ, посвященных графену и его свойствам. Доля таких исследований среди всех остальных выросла с 0,2% в 2010 году до 1% в 2016-м.

Профессор Катарина Паукнер в Будапеште, 2016 год

Исследователь Прабхурадж Балакришнан в Лондоне, 2017 год

Доктор Хан Лин в Мельбурне, 2019 год

В научном сообществе тестирование свойств графена стало почти мемом. Доходит до того, что в графен добавляют куриный помет, чтобы проверить, как это отразится на его качествах .

Всего в мире зарегистрировано более 50 тыс. патентных заявок с упоминанием графена. Больше половины из них принадлежит Китаю, следом идут Южная Корея, США, Япония и Тайвань.

В Китае исследованиями занимаются государственные вузы. В 2013 году здесь создали Инновационный альянс графеновой промышленности, который пророчит Китаю в этой сфере долю в 80% от общемировой.

В остальных странах в графен активно вкладываются коммерческие компании. В Евросоюзе за это отвечает проект Graphene Flagship с инвестициями в €1 млрд . В США — Национальная графеновая ассоциация, в консультативный совет которой входят представители Apple, IBM и Cisco.

В графене заинтересованы гиганты аэрокосмической отрасли: Boeing, Lockheed Martin, Airbus и Thales. Они рассчитывают, что новые материалы позволят им в разы снизить расход топлива — как композиты, которые экономят до 30% горючего в Boeing 787. Электронные корпорации включились в графеновую гонку в надежде, что это принесет им лидерство на рынке смартфонов и аксессуаров к ним.

Среди них — Samsung : компания уже скупила десятки патентов, которых хватит на целую линейку продуктов с графеном. В частности, она представила новый тип аккумуляторов, которые можно будет заряжать за рекордные 12 минут. Такие появятся в новых смартфонах бренда не позднее 2021-го года. Их главный конкурент — Apple — запатентовала акустические диафрагмы с графеном для использования в устройствах следующих поколений. И это, судя по всему — только начало.

В России тоже занимаются изучением графена и даже патентуют электронные устройства на его основе — на базе в Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ. Двое ученых-выпускников этого вуза — гендиректор ведущего производителя Graphene 3D Lab Inc. Елена Полякова и профессор Свободного университета Берлина Кирилл Болотин — входят в ту самую американскую ассоциацию.

Почему же графен до сих пор не изменил нашу жизнь?

Во-первых, он все еще очень дорогой. При этом пока нельзя однозначно посчитать, сколько его нужно и для каких целей. Для этого материала нет единой шкалы измерения, так как он может иметь разную структуру — в зависимости от способа получения.

• 1 грамм чистого графена, который используют в электронике, стоит около $28 млрд.
• 1 грамм графена, смешанного с пылью — около $1 тыс.

Во-вторых, массовое производство графена пока не налажено, потому что нет технологий, которые бы позволили бы это: например, сложные электронные устройства с графеном делают вручную. Для графена нужна какая-то подложка — например, кварцевая — которая и определяет свойства конечного продукта. При этом пока еще не совсем понятно, какие именно это должны быть свойства.

Квантовая точка. Методы характеризации

Ниже рассмотрены некоторые методы характеризации квантовых точек, такие как фотолюминесценцию, рентгеновскую дифракцию, спектроскопию рентгеновского поглощения.

4.1. Фотолюминесценция

Рис. 8. Фотолюминесценция полупроводниковых нанокристаллов.

Механизм люминесценции в твердом теле различается в зависимости от того, происходит она с участием электронной подсистемы всего кристалла или же внутри примесного центра. Что касается первого типа, межзонной люминесценции, обусловленной электронными переходами между валентной зоной и зоной проводимости, то она уже хорошо и подробно изучена. Однако с уменьшением размеров светоизлучающих нанокристаллов роль межзонной люминесценции заметно снижается – начинает доминировать примесная люминесценция, обусловленная электронными переходами между зонами и донорно-акцепторными уровнями примесных и поверхностных атомов.

Полупроводниковые квантовые точки являются уникальной оптической усиливающей средой, длина волны люминесценции которой зависит от размера квантовой точки. Это дает возможность подстраивать длину волны люминесценции квантовой точки к положению запрещенной зоны фотонного кристалла. Таким образом, возможно организовать лазерный резонатор с трехмерной распределенной обратной связью.

Рис. 9. Изменение спектра светимости коллоидной квантовой точки в зависимости от размера.

4.2. Рентгеновская дифракция

Информация о фазовом составе, а также о среднем размере нанокристаллов может быть получена методом рентгеновской дифракции. Для частиц нанометрового размера рефлексы отражений на дифрактограмме будут уширены. Величина уширения связана со средним размером нанокристаллов (точнее, областей когерентного рассеяния) по формуле Дебая-Шерера.

4.3. Спектроскопия рентгеновского поглощения XANES

Физико-химические свойства соединений в конденсированном состоянии определяются их электронно-энергетическим строением, которое в значительной степени зависит от локальной структуры исследуемого образца. В последнее время важным инструментом для исследования тонких деталей наноразмерной атомной структуры малых квантовых частиц становится спектроскопия рентгеновского поглощения в ближайшей к краю области (XANES-X-ray absorption near edge structure) .

XANES-спектроскопия позволяет с высокой точностью получать информацию об электронном строении и трехмерной атомной структуре вокруг исследуемого типа атомов в материалах, в том числе и без дальнейшего порядка в расположении атомов. На основе XANES — спектроскопии длины связей могут быть определены с точностью до 0,001 нм, а углы связей — с точностью до нескольких градусов. Однако XANES — спектроскопия — непрямой метод исследования. Для выделения структурной информации требуется проведение расчетов спектров для структурных моделей, в том числе с использованием суперкомпьютеров и вычислительных кластеров.

Читать или скачать эту статью в формате PDF Также по теме читайте продолжение этой статьи:

Для экспериментальной регистрации спектров рентгеновского поглощения обычно используется комплекс аппаратуры, основными компонентами которого являются источник излучения, диспергирующий элемент (кристалл или дифракционная решетка) и регистрирующее устройство. Одним из распространенных типов детекторов в настоящее время является полупроводниковые датчики, в том числе построенные в виде координатно- чувствительных детекторов. Они обладают высокой чувствительностью и в комплексе с компьютерной техникой позволяют наблюдать регистрируемый рентгеновский спектр непосредственно во время эксперимента.

К разрешающей способности установки предъявляют высокие требования, это связано с тем, что необходимая структурная информация может быть получена из незначительного изменения энергетического положения относительно интенсивности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к четверному соединению меди, галлия, хрома и селена, которое может найти применение в многофункциональных приборах и схемах, работающих на взаимосвязи магнитного и электрического полей.

Вышеуказанный селенид относится к классу селенидов первой, третьей и шестой групп Периодической системы.

Известен магнитный полупроводник — четверное соединение — селенид меди, индия и хрома, полученный на основе двойного селенохромита меди и индия и имеющий температуру магнитного упорядочения (температура Кюри) Т_с=431 К .

К недостаткам указанного материала относятся:

— недостаточно низкая температура Кюри;

— невысокое значение намагниченности насыщения.

Ближайшим техническим решением поставленной задачи является четверное соединение состава Cu_0,5Ga_0,5Cr₂Se₄ (прототип) с чрезвычайно низкой температурой магнитного упорядочения Т_с=135 К. Это вещество характеризуется тем, что оно кристаллизуется в решетке шпинели и может быть получено многократным прокаливанием соответствующих количеств исходных веществ в вакуумированных кварцевых ампулах.

К недостаткам описанного выше четверного селенида относится то, что он не может быть использован в электронных приборах, не прибегая к громоздкой системе глубокого охлаждения.

Изобретение направлено на создание магнитного полупроводникового материала с температурой Кюри выше комнатной и с сочетанием ферромагнитных и полупроводниковых свойств.

Согласно изобретению технический результат достигается тем, что предлагается магнитный полупроводниковый материал, характеризующийся температурой Кюри 318 К, который включает медь, галлий, хром и селен, представляет собой четверное соединение селенита меди, галлия и хрома и отвечает формуле CuGaCr₂Se₅ .

Четверной селенид меди, галлия и хрома получают путем взаимодействия стехиометрических количеств исходных элементарных компонентов высокой степени чистоты в вакуумированных кварцевых ампулах. Ампулы откачивают до остаточного давления 2·10 -3 Па, герметизируют и помещают в печь, температуру которой медленно (20 град./ч) повышают до 200, а затем до 1050°С. Ампулы выдерживают 24 ч при температуре 200°С и 150 ч при температуре 1050°С, затем медленно охлаждают до комнатной температуры. Выход четверного селенида меди, галлия и хрома составляет 99,9%.

Параметры полученного материала контролировали с помощью рентгенофазового, дифференциально-термического и микроструктурного анализов. Данные анализов свидетельствуют о том, что полученный четверной селенид меди, галлия и хрома однофазен.

На чертеже представлены температурные зависимости намагниченности двух четверных селенидов полученных по перитектоидным реакциям: а) заявляемого CuGaCr₂Se₅ при температуре 1050°С и б) по прототипу Cu_0,5Ga_0,5 Cr₂Se₄ при температуре 1075°С.

Ниже приведены примеры получения заявленного материала предложенных составов.

Пример 1. Навески 0,1005 г меди,0,1103 г галлия, 0,1645 г хрома и 0,6246 г селена, что соответствует по составу CuGaCr₂Se₅. Полученный образец имеет температуру Кюри Т_с=318 К.

Пример 2 (по прототипу). Навески 0,0667 меди, 0,0732 галлия, 0,2119 хрома и 0,6482 селена, что соответствует по составу Cu _0,5Ga_0,5Cr₂Se₄. Полученный образец имеет температуру Кюри Т_с=323 К.

Магнитные и электрофизические характеристики четверного соединения CuGaCr₂Se₅ следующие: T_C=318 К; удельное сопротивление _77K=0,5 Ом/см при 77 К и _{300 K}=2·10-3 Ом/см при 300 К.

Уникальное сочетание ферромагнитных и полупроводниковых свойств делают его перспективным материалом для широкого практического использования.

Где можно применять графен в будущем?

Есть и еще одно свойство графена: он биосовместим, то есть взаимодействует с живыми клетками. Ученые обещают, что материал поможет диагностировать и лечить рак . Это делают с помощью чипа с графеном, который придает повышенную чувствительность. На поверхность чипа высаживают раковые клетки и тестируют на них различные лекарства.

Такие чипы можно использовать и для тестирования других лекарств, а также — определения биомаркеров: иммуноглобулина, ДНК, нейрональных биорецепторов.

Из графена также планируют делать дешевые солнечные батареи, опресняющие устройства для морской воды, гибкие дисплеи, сверхпрочные бронежилеты, сверхчувствительные микропроцессоры, элементы для беспилотников и космических ракет, телефоны с бесконечной зарядкой и умную одежду.

Для России самым перспективным применением графена могут стать нефте- и газодобыча. На основе графена делают жидкости, которые позволят управлять толщиной и свойствами фильтрационной корки буровых растворов. А еще можно делать полимерные трубы и покрытия для нефте- и газопроводов с применением графена.

Экономика инноваций

Единорог из трубки: фоторепортаж из уникального сибирского стартапа

Похожие патенты SU1758511A1

название	год	авторы	номер документа
Акустический способ определения времени схватывания вяжущих материалов	1991	Муравин Григорий Борисович Лезвинская Людмила Михайловна Снежницкий Юрий Сергеевич Волков Сергей Иванович Рогозин Владлен Захарович Горбаткин Александр Теодорович	SU1778678A1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СРОКАМИ СХВАТЫВАНИЯ, СТАДИЯМИ И ПРОЦЕССАМИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ РАСТВОРНЫХ И БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ	2002	Булат А.Д. Царёв А.М.	RU2231510C2
КОМПЛЕКСНАЯ ПРОТИВОМОРОЗНАЯ ДОБАВКА	1991	Соломатов В.И. Добшиц Л.М. Прудовский Д.М.	RU2024457C1
КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ	2010		RU2439016C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА	2003	Скрипка Светлана Ивановна Силаев Игорь Васильевич Троицкий Андрей Георгиевич Чижик Вячеслав Станиславович Куликов Александр Константинович	RU2270091C2
СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА И ЛЕГКИЙ БЕТОН	2008		RU2399598C2
КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО	2002	Горбаненко В.М. Крамар Л.Я. Трофимов Б.Я. Королев А.С. Нуждин С.В.	RU2238251C2
КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ	2008	Алимов Анатолий Георгиевич Карпунин Василий Валентинович Карпунин Василий Васильевич Алимов Александр Анатольевич Цыбина Светлана Васильевна Галактионов Александр Геннадьевич	RU2359933C1
Способ определения прочности твердеющего бетона	1988	Соловьянчик Александр Романович Симонов Александр Вениаминович Воробьев Владимир Александрович Абрамов Виктор Павлович Виноградов Виктор Петрович Шмалько Виктор Васильевич	SU1617370A1
КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ	1995	Русинов Александр Владимирович Баев Сергей Михайлович	RU2119900C1

Графен против нанотрубок

Графен является не единственной низкоразмерной модификацией углерода. Кроме него, существуют углеродные нанотрубки, в которых графеновый слой свернут в однослойную или многослойную трубку, фуллерены — молекулы, в которых атомы углерода располагаются по вершинам усеченного икосаэдра, — или более необычные пентаграфен или фаграфен. Подробнее о самых интересных формах углерода вы можете прочитать в нашем .

Я не уверен, что это
дешево.

ПМ: По крайней мере,
более-менее доступно. Вы можете
объяснить читателям, чем отличается
графен от углеродных нанотрубок
с точки зрения их возможного
применения?

Нанотрубка — это свернутый
в трубку графен. Это одномерный
объект, а графен — двумерный.
В зависимости от применения, вам
лучше использовать либо одно, либо
другое. Например, если нужно сделать
транзистор, то по современной
технологии надо сначала получить
сплошную поверхность, и потом из нее вырезать транзистор. С нанотрубками
это сделать гораздо сложнее.

Структура одностенной углеродной нанотрубки

Wikimedia commons

ПМ: А можно ли сделать
те же RFID метки не на графене,
а на нанотрубках?

Я думаю, что это было бы
гораздо дороже

И я не уверен,
что оно бы так же хорошо работало.
Потому что для этих меток очень важно
получить низкое сопротивление. Я думаю,
что с использованием графена это
получается лучше

Наверное, это в принципе
возможно, но будет дороже и хуже.

ПМ: Есть такая мечта (кажется,
об этом говорил Обама), что очень
хочется получить краску, которой можно
было бы покрасить, например, дом и
превратить его таким образом в солнечную
батарейку.

Да, такими проектами мы как
раз занимаемся.

ПМ: И что мешает создать реальную
технологию?

В лаборатории это уже
существует, но от лаборатории
до реальных технологий нужно
очень-очень долго идти. Встают вопросы
цены, технологичности их нанесения
и эффективности. И на каждый из этих
сложных технологических вопросов нужно
поставить по 10 человек, чтобы они
помогали решать их в течение 2-3 лет.
Давайте я вам вопрос задам.
Вы представляете себе компьютер? Там
есть микропроцессор. Эти микропроцессоры
делаются из кремния на заводах.
Представьте: на заводы приходит
тоненькая пластина, там стоят разные
станки, на которых выполняются разные
операции. Как вы думаете, за какое
время из пустой пластины будет сделан
микропроцессор?

РИА: Сутки? Месяц?

Три месяца. От одного до трех
месяцев. Это только для того, чтобы
сделать один микропроцессор. А эту
технологию еще нужно отточить, и каждый
эксперимент занимает три месяца. Так
что разработка технологии — это
очень сложный процесс. А люди этого
не понимают. Для людей современная
технология — это добавить кнопку
в Фейсбуке. Я ничего плохого не могу
сказать про big data, но все-таки нужно
понимать, что такие технологии за один
день не рождаются. Это годы упорного
труда.

ПМ: А вы уверены, что такие
краски, если они появятся, будут именно
на графене, а не на нанотрубках,
например?

Они конечно, появятся, но на чем
они будут работать — не знаю.
Я сегодня говорил, что мы создали
Институт графена, но исследовать в
нем только графен — неправильно. Нам
нужно двигаться куда-то дальше. Разумеется,
я надеюсь, что в своей жизни смогу
придумать еще какой-то материал, который
будет более интересен, чем графен. Но,
если честно, это вряд ли произойдет.
Графен — это только шестиугольники
из углерода, проще некуда. Как правило,
что-то простое всегда работает. Но надежда
всегда есть. Поэтому я не знаю, будут ли,
например, краски сделаны из графена или
из чего-то еще. Мы чему-то научились
с этим материалом, графен открыл
дорогу многим другим двумерным материалам.
И сейчас мы в основном сфокусированы
на других двумерных материалах.

Получение

Выращивание монокристаллов

Крупные совершенные кристаллы InSb могут быть выращены путём отверждения расплава по методу Чохральского в атмосфере инертного газа (Ar, He, N₂) или водорода при пониженном давлении (примерно 50 кПа). Также, путём жидкофазной эпитаксии, эпитаксии по методу горячей стенки, молекулярно-пучковой эпитаксии. Они также может быть выращены при разложении металлоорганических соединений индия и сурьмы методом ОМСИГФ.

Синтез

InSb получают сплавлением индия с сурьмой в кварцевом контейнере в вакууме (~0,1 Па) при 800—850 °C. Очищают зонной плавкой в атмосфере водорода.