Ученые смогли создать эластичную алмазную растяжку для микроэлектроники

Новости

Алмаз — известный твердый материал, но теперь ученым из Городского университета Гонконга удалось расширить его, чем когда-либо прежде.

Почему? Растяжение наноразмерных образцов изменяет их электронные и оптические свойства, что может открыть новый мир алмазных устройств.

Сказать, что алмаз не очень эластичен, будет преуменьшением — в то время как самые эластичные материалы могут достигать упругих деформаций при растяжении в несколько сотен процентов, объемные алмазы достигают менее 0,4 процента.

Однако в наномасштабе алмаз теоретически должен обладать гораздо более высокой эластичностью. Несколько лет назад команда городского университета изогнула алмазные иглы нанометрового размера с упругой деформацией растяжения около 9 процентов.

В новом исследовании команда пошла еще дальше. Они сделали образцы алмаза в форме мостов около 1000 нанометров в длину и 300 нм в ширину и растянули их в длину. За серию циклов алмаз показал упругую деформацию около 7,5% по всей детали, прежде чем вернуться к своей первоначальной форме после снятия давления.

В последующих тестах исследователи оптимизировали форму образцов, а затем смогли растянуть алмаз еще больше — до 9,7 процента. По их словам, это близко к теоретическому пределу упругости алмаза.

Но эксперимент касался не только растяжения алмаза ради него — он мог открыть путь для новых электронных компонентов из алмаза. Применение такого рода деформации может фактически изменить некоторые электронные и фотонные свойства материала.

Чтобы выяснить, насколько сильно, команда смоделировала электронные свойства алмаза при различных уровнях деформации, от нуля до 12 процентов. Они обнаружили, что по мере увеличения деформации растяжения ширина запрещенной зоны алмаза уменьшалась, что по сути означает, что он стал более электропроводным. Он достиг максимума при падении на 2 электронвольта при напряжении около 9%. Используя спектроскопию, ученые подтвердили эту тенденцию к уменьшению запрещенной зоны в образцах алмазов.

Команда говорит, что деформация алмаза может сделать его более полезным для ряда различных электронных приложений. Интересно, что моделирование также показало, что растяжение алмаза более чем на 9 процентов в другой кристаллической ориентации изменит его запрещенную зону с косвенной на прямую. Это означает, что электрон, проходящий через него, может напрямую испускать фотон, потенциально делая оптоэлектронные устройства более эффективными.

Газета «DAILY» — Новости Ростова-на-Дону