Ученые НИТУ «МИСиС» под руководством приглашенного проф. Александра Полякова (Чонбукский национальный университет, Южная Корея) работают над новым поколением материалов, позволяющих создать почти вечный источник света, в три раза более ёмкое устройство для считывания и записи информации, а также прибор, способный увеличить плотность передаваемых данных в 25 раз, а соответственно, и их объём.

Современная электроника в значительной степени основывается на новом поколении материалов, которые могут значительно сократить потребление полезных ископаемых и затраты на электроэнергию. Это материалы устойчивые к радиации, температурам, химическим воздействиям и пр.

К ним относится материал, состоящий из нанослоев нитридов третьей группы, излучающих синий свет. Это система квантовых ям и точек, представляющая собой диод, отказ в работе которого всегда определяется дефектами в его составляющих. Идентификацией таких дефектов, выявлением их природы и методами их нивелирования занимаются сейчас учёные в НИТУ «МИСиС».

«Одно из наших направлений — разработка эффективного источника света, отличительная особенность которого — срок эксплуатации, варьируемый в зависимости от назначения, — рассказал приглашенный профессор НИТУ «МИСиС» Александр Поляков. — Если, например, вы создаете источник света для светофора, вам бы хотелось, чтобы его не пришлось менять никогда. Когда же вы работаете над освещением космической станции, вы ориентируетесь на ее срок эксплуатации. Нет необходимости, чтобы источник работал дольше, чем объект, который он освещает».

Эффективный источник света с варьируемым сроком эксплуатации в разы упростит технические работы по его обслуживанию и позволит существенно сократить затраты на электроэнергию, которые составляют на сегодняшний день до трети всех мировых затрат.

Основное преимущество нитридных источников — не только неограниченный срок службы, но и возможность регулировать интенсивность оттенков света и яркости лампы, существенно влияющих на здоровье и психологическое состояние человека. По прогнозам ученых, в течение ближайших 3–5 лет люминесцентные и обычные лампы накаливания будут полностью заменены лампами на полупроводниковых материалах.

Помимо источников освещения материалы нового поколения используются и в уже известных всем форматах — устройства записи и считывания информации «Blu-ray». Принципы записи информации таким способом основаны на использовании коротковолнового излучения, позволяющего поместить большее количество информации на устройство. Современные системы работают таким образом, что создают матрицу точек, которая записывается и им же считывается с помощью голубого света.

«В будущем, мы планируем перейти к ультрафиолетовому свету. Если запись будет осуществляться им, то плотность помещаемой информации увеличится втрое, — отметил профессор Поляков. — Но у такого источника пока есть недостатки. Во-первых, он быстро деградирует, во-вторых, требует достаточно больших напряжений и токов, и сейчас мы активно работаем над устранением этих дефектов».

Кроме того, из материалов на основе нитрида галлия создают электронные приборы, достигающие очень высоких частот модуляции сигнала. Они позволяют повысить плотность передаваемой информации через компьютер, например, в 25 раз. Еще одно преимущество перед материалами-конкурентами (например, кремнием) — жаростойкость: последние перестают работать при 120 градусов по Цельсию, в то время как приборы на нитриде позволяют иметь рабочие температуры 400 градусов и более. За счет более прочных химических связей нитридов такие устройства имеют меньше дефектов и повышенную на порядки радиационную стойкость по сравнению с аналогами. По стоимости они дороже, чем кремниевые приборы. Но выигрыш за счет улучшенных характеристик основного материала позволяет компенсировать эту разницу. Сейчас они применяются в космическом строительстве.

Александр Поляков

Приглашенный ученый НИТУ «МИСиС», профессор Чонбукского Национального Университета (Южная Корея), автор более 300 научных статей. Индекс цитирования равен 1999, индекс Хирша составляет 29.

НИТУ «МИСиС»

Один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ «МИСиС» также представляет собой полноценный научный центр. По итогам 2014 года вошел в сотню лучших университетов стран БРИКС и в число лучших учебных заведений мира по версии основного образовательного рейтинга QS.

Стратегическая цель МИСиС к 2020 году стать глобальным лидером по направлениям специализации: материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно укрепить свои позиции в сфере нанотехнологий, биомедицины и ИТ-технологий. Университет успешно реализует совместные проекты с крупнейшими российскими и зарубежными высокотехнологичными компаниями.