Учёные ЮФУ ищут пути для создания новых материалов для устройств и электронных датчиков

Правильное применение сегнетоэлектрических тонких плёнок может быть эффективно на предприятиях и заводах, которые занимаются разработкой датчиков для автомобилей, приборов УЗИ и устройств военной техники.

В Научно-исследовательском институте физики ЮФУ работает множество талантливых учёных, которые в ряде случаев получают гранты на свои приоритетные исследования. Одним из проектов, который в настоящее время разрабатывается учёными в сотрудничестве с Южным научным центром РАН при поддержке гранта РНФ, является «Гетероструктуры на основе бессвинцовых сегнетоактивных материалов со структурой тетрагональной вольфрамовой бронзы: особенности синтеза и роста, фазовые состояния и фазовые превращения, физические свойства».

В рамках этого гранта коллектив специалистов НИИ физики ЮФУ и ЮНЦ РАН под руководством ведущего научного сотрудника Анатолия Павленко занимается разработкой новых материалов в наноразмерном состоянии, главным образом, в виде тонких плёнок. По словам учёного, данное направление было выбрано из-за больших перспектив применения этих материалов в современной технике.

«В последние годы мы занимались, главным образом, изучением свойств сегнетоэлектрических тонких плёнок ниобатов бария стронция (SBN) различного состава и мультиферроика феррита висмута. Нами впервые показано, как их можно получать высокого качества одностадийным методом роста, а также как влияет их толщина на структуру и физические свойства. Интересными оказались эксперименты по изучению двухслойных структур, когда нами было показано, что управлять отдельными свойствами таких гетероструктур можно просто чередованием слоев, что удобно в практическом приложении», – рассказал ведущий научный сотрудник НИИ физики ЮФУ Анатолий Павленко.

Как объясняют специалисты, сегнетоэлектрики и мультиферроики – это активные материалы, которые способны преобразовывать, например, механическое воздействие в электрический сигнал и наоборот. Это позволяет использовать ихв датчиках автомобилей, приборах УЗИ, устройствах военной техники.

Однако стремление к миниатюризации данных элементов привело к тому, что востребованными становятся эти материалы в виде тонких плёнок – размером от единиц до сотен нанометров.

«Оказалось, что при изготовлении данных материалов в виде тонких плёнок их свойства могут изменяться катастрофически, и предсказать это достаточно сложно. Мы как раз и занимаемся данного рода исследованиями для ряда материалов», – отметил Анатолий Павленко.

Научным коллективом НИИ физики ЮФУ исследования по этому направлению ведутся только восемь месяцев, но уже за этот период удалось разработать одностадийную технологию получения мультиферроика химического состава BaNdFeNbO на подложках MgO c сегнетоэлектрическими свойствами лучшими, чем у зарубежных коллег.

«Самая главная ценность наших исследований, с моей точки зрения, состоит в том, что мы базируемся, главным образом, на подходах и элементной базе Российского производства, обеспечивая разработку материалов с характеристиками, равными или опережающими мировые аналоги», – дополнил специалист.

За 2021 год учёными Научно-исследовательского института физики ЮФУ было опубликовано около 10 публикаций по данному проекту в таких научных журналах, как Journal of Alloys and Compounds, Inorganic Materials и Physics of the Solid State.

Последние результаты опубликованы в статье «Twin-boundary engineering and thickness effect on strontium-barium niobate thin films on MgO substrate» в журнале Journal of Alloys and Compoundsthis.

По словам исследователей, на данный момент продолжается активная работа над проектом, совсем скоро будут опубликованы новые результаты.