Российские ученые создают новый материал для электроники будущего

Ученые Южно-Уральского государственного университета занимаются созданием нового материала, свойства которого будут заранее заданы. Он найдёт применение при производстве микроволновых элементов электроники, а также при передаче данных и защите от волнового воздействия на высоких частотах.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds , индексируемом базами данных Scopus и Web of Science. Исследования посвящено гексагональным ферритам, которые в настоящее время наиболее востребованы с точки зрения применения в микроволновых элементах электроники.

Ферриты — это материалы на основе оксида железа, особенность кристаллической структуры которых заключается в том, что она имеет 5 различных позиций железа в кристаллической решетке. Именно это позволяет модифицировать структуру и свойства материала в достаточно широких пределах. Особый интерес для ученых представляют бариевые ферриты, поскольку они обладают уникальными функциональными характеристиками. Так, химическая стабильность и коррозионная стойкость делает эти материалы экологически безопасными. Низкая удельная электропроводность позволяет применять гексаферритовые магниты при наличии высокочастотных магнитных полей, что перспективно для микроэлектроники. Кроме того, данный материал имеет большой потенциал в поглощении электромагнитного излучения (ЭМИ) в микроволновом диапазоне.

«Мы занимаемся получением гексаферрита бария с различной степенью легирования алюминием. Преимущества этой группы материалов заключается в том, что, благодаря кристаллической структуре, мы можем варьировать рабочие характеристики материала в тех диапазонах, которые нам нужны для конкретного устройства. Соответственно, мы можем говорить о возможности настройки материала по определенным требованиям. Особый интерес представляет то, насколько данный материал с модифицированной структурой путем замещения алюминием железа может быть пригоден для конкретного диапазона частот. Наша задача  — определить микроволновые характеристики нового материала» ,  — рассказывает заведующий лабораторией роста кристаллов ЮУрГУ, профессор, доктор химических наук, доцент Денис Винник .

Фото: Гексаферрит бария, легированный алюминием

В настоящее время ученые занимаются исследованием свойств, получаемых при диапазоне частот в 32‒50 ГГц. На сегодняшний день известно, что гексаферрит бария, легированный алюминием, позволяет повысить частотный диапазон. Однако важно не только увеличить его до 100 ГГц, но и определить, что происходит со структурой и свойствами в начальный момент модифицирования структуры. Данный диапазон частот был выбран по той причине, что он используется в производстве устройств электроники.

На сегодняшний день уже получен новый материал с помощью порошкового метода. Его преимущества заключаются в минимизации расходов при спекании, а также в большем потенциале при использовании в промышленности. Новые материалы, полученные с помощью данной методики, смогут найти применение при создании композитов  — конструкционных материалов, которые на сегодняшний день применяются в авиации, ракетно-космической промышленности, строительстве и медицине. Однако в первую очередь они создаются для электроники и перспективны при увеличении стабильности работы электронных устройств.