Ученые СГУ разработали новые модели двумерных гибридных материалов для создания высокоточных детекторов УФ-излучения длительной эксплуатации. Эти детекторы могут использоваться для анализа биологических и химических веществ, мониторинга окружающей среды, астрономических исследований, а также организации закрытой связи между искусственными спутниками. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials.

По словам сотрудников Саратовского национального исследовательского государственного университета (СГУ) имени Н.Г. Чернышевского, сегодня для конструирования электронных устройств с заданными характеристиками, в частности, полевых транзисторов и фотодиодов, успешно применяется сочетание 2D материалов атомарной толщины с различным типом проводимости (металл, полупроводник, диэлектрик) в виде ван-дер-ваальсовых гетероструктур.

Ван-дер-ваальсовые вертикальные гетероструктуры представляют собой гибридные материалы, составленные из чередующихся слоев различных кристаллов аналогично деталям конструктора Lego. Слои в составе таких гетероструктур удерживаются вместе силами ван-дер-Ваальса (силы межатомного взаимодействия).

Ученые СГУ исследовали возможность реализации контакта металл-полупроводник на базе новых конфигураций ван-дер-Ваальсовых гетероструктур, образованных 2D-монослоем борофена с металлической проводимостью в сочетании с графеноподобными полупроводниковыми монослоями нитридом галлия (GaN) и оксидом цинка (ZnO).

Они построили атомные модели новых ван-дер-Ваальсовых гетероструктур и спрогнозировали их структурные, электронные и электрические свойства с помощью методов компьютерного моделирования.

"Мы показали, что предложенные конфигурации гетероструктур термодинамически стабильны и характеризуются отсутствием в электронной структуре энергетической щели между валентной зоной и зоной проводимости, что говорит об их высокой способности проводить электрический ток. Кроме того, мы обнаружили, что эти гетероструктуры демонстрируют хорошую устойчивость значений тока к изменению температуры при малых напряжениях", – рассказал доцент кафедры радиотехники и электродинамики СГУ Михаил Слепченков.

По его словам, на основе предлагаемых ван-дер-ваальсовых гетероструктур в перспективе могут быть разработаны новые типы полевых вертикальных транзисторов с барьером Шоттки (потенциальный барьер, появляющийся в приконтактном слое полупроводника, граничащего с металлом) и высокоточные детекторы УФ-излучения.