На Урале вырастили уникальные монокристаллы для терагерцовой электроники

Специалисты Южно-Уральского государственного университета вырастили уникальные монокристаллы на основе ферритов с добавлением свинца, которые можно использовать в терагерцовой электронике.

Материалы на основе ферритов необходимы для электроники высоких частот, систем связи и функциональных покрытий. Их разработка — основное направление деятельности научной группы Южно-Уральского государственного университета под руководством доктора химических наук Дениса Винника. Результатом одного из последних исследований группы стали монокристаллы гексаферрита бария, часть атомов которого заменили свинцом. Ранее ученым не удавалось получить объемные монокристаллы такого типа.

«Как правило, все стараются модифицировать подрешетку железа, ведь в магнитном материале свойства определяет именно этот катион, и, замещая железо, можно настраивать магнитные характеристики материала. Может показаться, что барий меньше влияет на свойства материала, но в данной работе представлены результаты, которые свидетельствуют, что замещение даже 10% ионов бария на свинец значительно изменяет электрические характеристики создаваемого материала, и они существенно отличаются от исходной матрицы гексагонального феррита», – рассказал заведующий кафедрой «Материаловедение и физико-химия материалов» Политехнического института ЮУрГУ, руководитель НИИ «Перспективные материалы и технологии ресурсосбережения» Денис Винник.

Сперва ученые рассчитали, как на свойства гексаферрита повлияет минимальное замещение бария свинцом, затем подобрали состав питательного раствора и начали выращивать монокристаллы.

Для успешного проведения дальнейших исследований необходимы кристаллы размерами не менее 10 миллиметров. Лаборатория ЮУрГУ – одна из немногих, где можно вырастить подобные монокристаллы.

В исследовании приняли участие специалисты Московского физико-технического института, Южного федерального университета, а также представители академического сообществаСибирского отделения РАН и коллеги из Германии и Чехии. Именно в МФТИ выращенные кристаллы изучали после первичной характеризации.

Проанализировав электромагнитные свойства полученного материала, ученые отметили: при замещении свинцом изменяется терагерцовый отклик материала, то есть характер его взаимодействия с терагерцовым излучением. Это значит, что полученный гексаферрит может применяться в терагерцовой электронике, которую называют электроникой будущего.

«Привлекательность гексаферритов также объясняется их нетоксичностью, даже несмотря на присутствие свинца в химической формуле, и устойчивостью к коррозии», – добавил Денис Винник.

• #Химия