圣彼得堡国立大学的科学家们揭开了新的光电器件纳米晶体形成机制

如今用于制造电力电子和Led的InGaN合金（氮化铟镓）也很有希望用于气体传感器、太阳能电池板和氢电池。由于合成稳定层方面的困难，其大规模应用受到限制。

这项研究的结果已经发表在一份评价很高的科学杂志上——《Nanoscale Horizons》。

最近，圣彼得堡大学的科学家们详细研究了基于InGaN材料的三维（非平面）结构形成的机制，运用科学及系统方法来描述这些结构的生长过程。基于这些化合物，圣彼得堡国立大学已经创建了Led、气体传感器、水分解电池等的原型。

据物理学家介绍，在科学界熟悉的"平面"形式中，通过施加材料、蚀刻和光刻等几个连续阶段在平坦表面上创建复杂的微电子结构，以形成器件的各种层次和组建。然而，具体到InGaN，则无法以传统方式形成这种"扁平"结构。

由于溶解度不连续性的影响，具有高铟(In)含量的InGaN层的产生与该材料分解成单独相及形成大量缺陷相关联。该材料永久晶格的未对准也会导致缺陷的形成。所有这些都显著降低了使用这些结构的设备的工作效率。

圣彼得堡大学的物理学家们发现了一种直接在硅表面形成InGaN基纳米晶体的新机制。

特别是，我们首次解释了形成具有自发形成的"核壳"型结构的InGaN丝状纳米晶体的新机制。实验研究结果表明，In在纳米晶核中的百分比可达到40％或者更高，而在壳上约为4％。

项目研究者、圣彼得堡国立大学量子信息学及电信新半导体材料实验室负责人罗季奥·列兹尼克

"需要指出的是，在高质量的InGaN层中实现如此高的铟含量是非常困难的，但我们成功了。"圣彼得堡国立大学量子信息学及电信新半导体材料实验室负责人罗季奥·列兹尼克说。

InGaN中铟含量的增加导致该纳米结构的波长变化（换言之即辐射颜色改变），这显著扩大了使用这种材料制造新型高效Led、激光器、太阳能电池板等的潜力。科学家获得的纳米结构的强烈辐射表明了新材料的高光学质量。

"理论研究的结果首次表明，非催化InGaN丝状纳米晶体中杆壳异质结构的形成与此类纳米结构顶部生长条件的周期性变化有关。事实证明，即使在这种纳米结构的一个单层的生长过程中，元素周期表的III族和V族原子的比率也会发生变化。"圣彼得堡国立大学量子信息学及电信新半导体材料实验室负责人罗季奥·列兹尼克解释道。

根据物理学家们的说法，在纳米晶体生长的第一阶段，条件是平衡的，这使得可以克服溶解度间隙的影响并形成富含铟的纳米晶体核心。然后条件向着富集III族转变，且壳形成机制亦发生改变。在这种情况下，可以通过化学方法有效地去除壳而不损害杆的质量。

需要指出的是，圣彼得堡国立大学量子信息学及电信新半导体材料实验室的研究人员正在研究微电子新材料，如单光子源、高效Led、太阳能电池、激光器、纳米等。所有这些成就都是改进微电子量子技术工作的延续，该工作由两位诺贝尔奖获得者创立：圣彼得堡国立大学毕业生、诺贝尔化学奖获得者阿列克谢·耶基莫夫和圣彼得堡国立大学组织者兼校长若列斯·阿尔菲洛夫。罗季奥·列兹尼克在“亨利·太赫兹”播客中更详细地介绍了自己的工作。

圣彼得堡国立大学是俄罗斯最古老的大学，成立于1724年1月28日（2月8日），当时彼得大帝颁布了创办该大学及俄罗斯科学院的法令。今天，圣彼得堡国立大学已经成为世界一流的科教文化中心。2024年，圣彼得堡大学迎来建校300周年。

在由俄罗斯联邦副总理德米特里·尼古拉耶维奇·切尔尼申科亲自主持的300周年校庆活动组委会会议上批准了周年校庆的行动计划。这些活动包括为纪念圣彼得堡国立大学命名一个小星球、发行特殊设计的银行卡、俄罗斯航空公司飞机品牌等等。为了纪念圣彼得堡国立大学300周年，专门发行了一枚邮票，上面描绘了十二所学院的建筑和乌瓦罗夫伯爵的纪念碑。一枚带有大学校徽的“联盟号”火箭也从拜科努尔航天发射场发射升空。

根据圣彼得堡市市长亚历山大·德米特里耶维奇·贝格洛夫的决定，该市的2024年被定为圣彼得堡国立大学年。在圣彼得堡国立大学300周年纪念日当天，涅瓦河畔的海神柱上点燃了火炬。宫殿桥将装饰大学校旗，公共交通工具上则会装饰校徽。2024年5月，大学首次参加了城市日的庆祝活动，并成为一个专门的活动场地。圣彼得堡国立大学还开设了校庆官网，发布有关杰出校友、科研成就和庆祝活动详情的信息。