Рідкий метал спростив отримання наноплівок

Вчені з Королівського мельбурнського технологічного інституту розробили технологію створення наноплівок металевих оксидів за допомогою рідкого металу. Новий метод дозволяє робити це набагато простіше ніж раніше, а отримані плівки можна використовувати як компоненти напівпровідникових пристроїв. Стаття опублікована в журналі.

Тонкі плівки з різних матеріалів, часто напівпровідникових, можуть відрізнятися за властивостями від такого ж матеріалу в іншій формі, тому їх використовують як основу електронних пристроїв. Для отримання таких плівок розроблено безліч методів, але майже всі вони вимагають застосування складних лабораторних установок.

Австралійські дослідники розробили відносно простий метод отримання таких плівок, який може дозволити вченим в лабораторії досить швидко створювати потрібні їм матеріали без потреби в спеціалізованому обладнанні. Їх методика заснована на використанні сплаву галінстан, який складається з галію, індія і олова. Його особливість полягає в низькій температурі плавлення, завдяки якій він знаходиться в рідкій формі навіть при кімнатній температурі.

Поверхня краплі з галінстану контактує з навколишнім повітрям, через що на ній утворюється оксидна плівка. Оскільки величина зміни енергії Гіббса при реакції з киснем відрізняється для різних компонентів сплаву, на більшій частині поверхні буде утворюватися не суміш з оксидів, а такий оксид, утворення якого призводить до максимального зниження вільної енергії Гіббса, тобто найбільш вигідно з термодинамічної точки зору.

Саме цю особливість вчені вирішили використовувати для створення потрібних їм плівок. Вони вирішили розчиняти в рідкому сплаві невеликий обсяг гафнію, алюмінію і гадолінію, утворення оксидів яких більш вигідно, ніж утворення оксидів компонентів галінстану. Для того, щоб відокремити плівку від краплі сплаву, вчені запропонували два способи. Оскільки сила взаємодії між сплавом і оксидом невелика, плівку можна відокремити просто притуливши гладку підкладку, після чого плівка притягнеться до неї за рахунок сил Ван-дер-Ваальса.

Також вони спробували пропускати повітря під тиском через сплав, в результаті чого в ньому утворювалася суспензія з невеликих плівок. За допомогою першого методу дослідники змогли отримати оксидні плівки товщиною від 0,5 до 2,8 нанометра. Вчені відзначають, що потенційно метод можна застосовувати і з іншими газами, в результаті чого будуть виходити не оксиди, а інші речовини.

Нещодавно японські вчені також розробили відносно простий спосіб отримання наноплівок. Вони запропонували поміщати на обертове коло суспензію з невеликими плівками, які за рахунок обертання утворюють єдину плівку, причому процес займає всього хвилину.