Полупроводниковый полуалкагест

М.Ю. Корнилов

pic_2013_12_25.jpgВ науке и технике полупроводник означает вовсе не то, что в железнодорожном фольклоре (проводник на два вагона). В этой публикации будем придерживаться научно-технической терминологии. Полупроводник — это в школьном (и не таком уж неправильном) понимании вещество, проводимость которого растет с нагревом, как у диэлектриков, но само значение проводимости скорее похоже на то, которое бывает у металлов. Конечно, не это — ключевое свойство, это следствие наличия «запрещенной зоны», диапазона энергий, запрещенных для электронов. Другое следствие ее наличия, и как раз весьма существенное — зависимость проводимости от типа и количества примесей. Именно оно позволяет создать большинство полупроводниковых приборов.

Всем известно, что полупроводники — твердые кристаллические вещества. Мы же расскажем о жидкостях, точнее, о растворах полупроводников. Эти растворы не имеют полупроводниковых свойств, так зачем они нужны? Чтобы капнуть и испарить, то есть изготовить тонкий слой или крохотное пятнышко в нужном месте микросхемы. Полупроводники можно наносить многими методами, но все они дороже и сложнее. И вообще при нанесении из раствора тут же возникает идея «рисовать» схемы, печатать их на принтере и вообще на третьей странице обложки «Химии и жизни»... Однако вот в чем главная загвоздка: полупроводники, которыми пользуются в технике, практически ни в чем не растворимы обратимо. Иными словами, если и растворяются, то превращаются в другие вещества, не имеющие нужных свойств. Например, арсенид галлия GaAs, широко известный полупроводник, третий по объему использования после кремния и германия, можно растворить в водном растворе щелочи, но выделить его оттуда в неизменном виде невозможно. А вот другую группу полупроводников — сульфиды, селениды и теллуриды мышьяка, сурьмы и висмута (халькогениды пниктогенов) научились переводить в раствор (рекорд концентрации 32%) и возвращать оттуда в чистом виде. Авторы — исследователи Дэвид Уэббер и Ричард Братчи, в отличие от алхимиков, не стали держать в секрете состав своего почти алкагеста универсального растворителя для полупроводников. Это смесь этилендиамина CH2NH2–CH2NH2 (температура кипения 116,5 °С) и этиленгликоля СН2ОН–СН2ОН (температура кипения 197,3 °С). Оба растворителя упоминаются в школьных учебниках химии, производятся в промышленных масштабах. Возникает естественный вопрос: если так хорошо работает смесь диамина и диола, почему бы не взять этаноламин CH2ОН–CH2NH2 (tкип 170 °С), который объединяет в себе эти два соединения? Таким образом, есть над чем подумать и работать в будущем.

На рисунке, взятом из недавней статьи Уэббера и Братчи, показаны лабораторные емкости с концентрированными растворами полупроводников, откуда их можно выделить в вакууме в виде тонких пленок из чистых кристаллов, готовых для практического применения (David H. Webber, Richard L. Brutchey, Alkahest for V2VI3 Chalcogenides: Dissolution of Nine Bulk Semiconductors in a Diamine-Dithiol Solvent Mixture, «Journal of the American Chemical Society», 2013, 135, 42, 15722—15725, doi: 10.1021/ja4084336).

Как видим, кое-что революционное с полупроводниками свершилось на наших глазах!

Разные разности
Камни боли
Недавно в МГУ разработали оптическую методику, позволяющую определить состав камней в живой почке пациента. Это важно для литотрипсии — процедуры, при которой камни дробятся с помощью лазерного инфракрасного излучения непосредственно в почках.
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...