Возможность существования на поверхности алмаза тонкой пленки хлорида натрия (NaCl) с необычной гексагональной структурой предсказали и подтвердили на практике исследователи из России, сообщает пресс-служба Сколковского института науки и технологий (Сколтех) 25 мая на официальном сайте института.

Как отмечают ученые, сильную химическую связь между алмазной подложкой и пленкой можно использоваться в качестве диэлектрика для защиты затвора в алмазных полевых транзисторах от пробоя. Такие транзисторы применяются в телекоммуникационном оборудовании, радарах, электромобилях. Сегодня в полевых транзисторах на алмазе в качестве диэлектрика используют гексагональный нитрид бора, который значительно уступает пленке из хлорида натрия по силе связи с подложкой.

В коллектив исследователей вошли специалисты Сколтеха, Московского физико-технического института, Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН, Института нанотехнологий микроэлектроники РАН, а также Высшей школы экономики. Полученные результаты опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters, дата публикации 24 апреля 2020 года.

Ученые проводили вычисления, чтобы понять, каким образом на подложках разного типа образуются новые двумерные структуры. В результате исследований была выдвинута гипотеза, что на поверхности алмаза могут стабилизироваться двумерные пленки соли NaCl нанометровой толщины.

«Мы исходили из предположения о том, что при наличии сильной связи между подложкой и тонкой пленкой NaCl структура самой пленки может претерпевать существенные изменения. И действительно, мы получили очень интересные результаты и предсказали образование тонкой пленки гексагонального NaCl на алмазной подложке», — сообщила сотрудник Сколтеха Ксения Тихомирова.

Затем исследователи экспериментально подтвердили гипотезу, синтезировав пленку методом термического испарения на подложке алмаза. Средняя толщина пленки составляла около 6 нанометров.

«Если бы толщина пленки оказалась больше, ее структура из гексагональной превратилась бы в кубическую, свойственную обычной поваренной соли», — сказано в сообщении. Свойства полученной пленки были описаны с помощью методов дифракции рентгеновского излучения и электронной дифракции отдельных участков образца.

Ученые подчеркивают, что привычные соединения могут таить в себе много секретов, которые выявляются при переходе к наномасштабу. Пока что открыта лишь малая часть двумерных материалов с необычными свойствами. «Эта работа — наш первый шаг в поиске новых материалов, аналогичных NaCl и обладающих большей стабильностью, более низкой растворимостью, более высокой термостойкостью и т. д. Материалы с такими свойствами могли бы эффективно использоваться в различных видах электроники», — отмечает соавтор работы Александр Квашнин.