Жидкий металл упростил получение нанопленок

Ученые из Королевского мельбурнского технологического института разработали технологию создания нанопленок металлических оксидов с помощью жидкого металла. Новый метод позволяет делать это гораздо проще чем раньше, а полученные пленки можно использовать в качестве компонентов полупроводниковых устройств. Статья опубликована в журнале Science.

Тонкие пленки из разных материалов, часто полупроводниковых, могут отличаться по свойствам от такого же материала в другой форме, поэтому их используют в качестве основы электронных устройств. Для получения таких пленок разработано множество методов, но почти все они требуют применения сложных лабораторных установок.

Австралийские исследователи разработали относительно простой метод получения таких пленок, который может позволить ученым в лаборатории довольно быстро создавать нужные им материалы без нужды в специализированном оборудовании. Их методика основана на использовании сплава галинстан, который состоит из галлия, индия и олова. Его особенность заключается в низкой температуре плавления, благодаря которой он находится в жидкой форме даже при комнатной температуре.

Поверхность капли из галинстана контактирует с окружающим воздухом, из-за чего на ней образуется оксидная пленка. Поскольку величина изменения энергии Гиббса при реакции с кислородом отличается для разных компонентов сплава, на большей части поверхности будет образовываться не смесь из оксидов, а такой оксид, образование которого приводит к максимальному снижению свободной энергии Гиббса, то есть наиболее выгодно с термодинамической точки зрения.

Именно эту особенность ученые решили использовать для создания нужных им пленок. Они решили растворять в жидком сплаве небольшой объем гафния, алюминия и гадолиния, образование оксидов которых более выгодно, чем образование оксидов компонентов галинстана. Для того, чтобы отделить пленку от капли сплава, ученые предложили два способа. Поскольку сила взаимодействия между сплавом и оксидом невелика, пленку можно отделить просто прислонив гладкую подложку, после чего пленка притянется к ней за счет сил Ван-дер-Ваальса.

Также они попробовали пропускать воздух под давлением через сплав, в результате чего в нем образовывалась суспензия из небольших пленок. С помощью первого метода исследователи смогли получить оксидные пленки толщиной от 0,5 до 2,8 нанометра. Ученые отмечают, что потенциально метод можно применять и с другими газами, в результате чего будут получаться не оксиды, а другие вещества.

Недавно японские ученые также разработали относительно простой способ получения нанопленок. Они предложили помещать на вращающийся круг суспензию с небольшими пленками, которые за счет вращения образуют единую пленку, причем процесс занимает всего минуту.

Григорий Копиев