Специалисты НИЯУ МИФИ в составе международного научного коллектива впервые синтезировали станнат стронция, легированный атомами лантана, рутения и индия. Кроме того, они определили его электронные, магнитные и оптические характеристики, а также перечислили отрасли, в которых новый материал будет особенно полезен.
По данным пресс-службы университета, новый материал относится к категории перовскитов, то есть кристаллических соединений, молекула которых состоит из пяти атомов, двух положительных ионов и трех отрицательных. Перовскиты, в состав которых входит один атом олова и три атома кислорода, называются станнаты. Их можно применять в области фотокатализа, энергетики и сенсорики.
Одно из ключевых соединений в этом семействе — станнат стронция. Его молекула состоит из одного атома стронция, одного атома олова и трех атомов кислорода (SrSnO3). Стоннат стронция может похвастаться структурной гибкостью, уменьшенными параметрами решетки и достаточно широкой запрещенной зоной порядка 4 эВ. Кроме того, при легировании, другими словами, замещении стронция или олова атомами других элементов, орторомбическая структура перовскита SrSnO3 искажается, что приводит к поглощению в видимом диапазоне излучения.
Несмотря на то что станнаты интенсивно изучаются, на сегодняшний день не существует подробных экспериментальных или теоретических исследований, показывающих как совместное легирование, например, атомами индия и рутения влияет на электронные и магнитные свойства SrSnO3, в формате тонкой пленки или объемного образца.
Ученые НИЯУ МИФИ вместе с зарубежными коллегами впервые синтезировали станнат стронция, легированный атомами лантана, рутения и индия. Новый наноразмерный полупроводниковый перовскит La0.25Sr0.75Sn0.4In0.25Ru0.35O3 (LSSIRuO) был получен в виде порошка с использованием экологически чистого механохимического синтеза, известного своей простотой и экономической эффективностью. Контроль получившегося материала с помощью рентгеноструктурного анализа и инфракрасной спектроскопии подтвердил, что образец кристаллизовался в структуру типа перовскита GdFeO3.
Ученые определили электронные, магнитные и оптические характеристики нового материала. Например, данные проведенных экспериментов и теоретического анализа указывают на достаточно узкую полупроводниковую щель ~1.5 эВ по сравнению с нелигированным станнатом стронция.
Мы установили, что ширина запрещенной зоны может изменяться в зависимости от соотношения атомов олова и рутения в образце. Таким образом, можно сделать вывод, что дополнительное легирование атомами рутения стимулирует переход из диэлектрического состояния в полупроводниковое, а затем и в полуметаллическое/металлическое.
По словам эксперта, этот эффект позволяет настраивать электронные характеристики материала, регулируя число атомов модифицирующих добавок.
Кроме того, авторы исследования установили, что LSSIRuO показал более высокую электропроводность по сравнению с незамещенным SrSnO3. Он проявил ферромагнитную природу при температурах ниже 155 К. Таким образом, небольшая ширина полупроводниковой щели в сочетании с уникальными электрическими и магнитными характеристиками, по мнению ученых, делает LSSIRuO перспективным кандидатом для применения в оптоэлектронике, а также в устройствах памяти и спинтроники.
Ранее ученые из России включили «спящую» способность бактерий к свечению. Оказывается, не все организмы пользуются генетической предрасположенностью к люминесценции.
