Ученые Томского политеха совместно с коллегами из Казахстана и Новосибирска представили новый подход к созданию чистой наноструктурированной керамики из оксида галлия. Главная особенность метода — весь процесс занимает всего 10 секунд и не требует использования катализаторов или дополнительных добавок, сообщает пресс-служба вуза.
«Варьируя мощность электронного пучка и его энергию, можно управлять структурой керамики: при оптимальных параметрах эффективность синтеза достигает 100%, а масса готового образца составляет до 70 граммов. Размер образующихся кристаллитов при этом стабильно находится в нанометровом диапазоне — около 80 нанометров, это важно для создания чувствительных элементов электроники и оптоэлектроники», — рассказала профессор отделения материаловедения ТПУ Елена Полисадова.
В основе разработки лежит воздействие мощного потока электронов на исходное сырье. Научная установка генерирует непрерывный пучок высокоэнергетических частиц, который через систему дифференциальной откачки выводится прямо в открытую атмосферу и направляется на порошкообразную шихту. Экспериментальную проверку проводили на стенде ЭВЛ-6 в Институте ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук.
Особый интерес специалистов вызвали люминесцентные характеристики готовых образцов. С помощью спектрометрии с временным разрешением физики изучили динамику свечения в ультрафиолетовом и видимом диапазонах. Выяснилось, что материал обладает так называемым «быстрым» и «медленным» типом свечения. Профессор Полисадова пояснила, что такое поведение объясняется наличием в кристаллической решетке кислородных вакансий и более сложных дефектов (дивакансий), которые отвечают за перенос энергии.
Полученный материал подходит для создания солнечно-слепых фотодетекторов, газовых сенсоров, прозрачных проводящих покрытий и сцинтилляционной техники. Простота метода и высокая чистота конечного продукта позволяют рассчитывать на его внедрение в серийное производство оксидных материалов с точно заданными свойствами.
В проекте участвовали специалисты Инженерной школы новых производственных технологий Томского политеха, Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева и Института ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук.
