Зерттеу нәтижелері ғарыш саласында, ядролық энергетикада және басқа да экстремалды жағдайларда қолданылатын неғұрлым сенімді электрониканы жасауға көмектесуі мүмкін.
NU зерттеушілері жартылай өткізгіш материал — галлий оксидінің белгілі бір құрылымдық түрінің жоғары энергиялы бөлшектердің әсерінен пайда болатын микроскопиялық зақымдарды сақтамай, қарқынды иондаушы сәулеленуге қалай төтеп бере алатынын анықтады.
Зерттеуді Азат Абдуллаев, Рүстем Тлегенов, Қайролла Секербаев және NU физика профессоры Жандос Өтегұлов Норвегия, Финляндия, Оңтүстік Африка, Гонконг және Чехиядан келген халықаралық әріптестерімен бірлесіп жүргізді.
Зерттеу нәтижелері Nature Communications журналында жарияланды. Scopus Sources деректеріне сәйкес, бұл журнал физика саласындағы әлемнің жетекші ғылыми басылымдарының үздік 2%-ына кіреді. Ашылым радиациялық әсерге ұшырайтын ортада, соның ішінде ғарыш кеңістігі мен ядролық технологияларда қолдануға арналған неғұрлым төзімді электрондық материалдарды әзірлеуге жаңа мүмкіндіктер ашуы мүмкін.
Ғарыш кеңістігінде спутниктердің материалдары мен электрондық компоненттерін зақымдауы мүмкін жоғары энергиялы бөлшектер көп. Ядролық технологияларда да осындай мәселелер кездеседі. Жоғары энергиялы ион қатты денеден өткен кезде өз энергиясын оның бойымен таратып, материалдың атомдық құрылымын бұзуы мүмкін. Нәтижесінде иондық із деп аталатын микроскопиялық зақым пайда болады.
Мұндай іздер көзге көрінбейді, алайда материалдың жылу өткізгіштік және құрылымдық қасиеттерін өзгертуі мүмкін. Басқаша айтқанда, бұл — радиациялық әсерден кейін материалдың ішінде қалатын кішкентай тыртықтар. Галлий оксидінің осындай әсерге қалай жауап беретінін түсіну үшін зерттеушілер лазерлік әдістермен жылу сипаттамаларын өлшеуді, электрондық микроскопияны және компьютерлік модельдеуді біріктірді.
Зерттеу барысында ғалымдар материалдың екі құрылымдық түрінің арасында айтарлықтай айырмашылық бар екенін анықтады. Құрылымы қатты түрінде радиациялық зақымданудың микроскопиялық іздері сақталса, құрылымы икемді түрінде жоғары энергиялы иондардың қарқынды әсерінен кейін де тұрақты іздер байқалмаған. Бұл бастапқыда зақым мүлде пайда болмады дегенді білдірмейді. Керісінше, икемді құрылым бастапқы әсерден кейін қалпына келіп, зақымның тұрақты болып қалуына жол бермейтін сияқты.
Бұл нәтижелер материалдардың радиацияға реакциясы туралы қалыптасқан түсініктерге күмән келтіреді. Жылу өткізгіштігі төмен материалдар энергияны нашар тарататындықтан, иондық әсерге анағұрлым осал деп есептеледі. Алайда галлий оксидінің құрылымы икемді түрі жылу өткізгіштігі өте төмен болғанына қарамастан, тұрақты иондық іздердің пайда болуына айтарлықтай төзімділік танытты.
Бұл материалдың атомдық құрылымын зақымданудан кейін қалпына келтіру қабілеті энергияны тарату қабілетінен кем емес маңызды болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Зерттеу нәтижелері бірнеше технологиялық сала үшін маңызды болуы мүмкін. Ғарыш саласында радиацияға төзімділігі жоғары жартылай өткізгіштер спутниктердің электрондық жүйелерінің ғарыш кеңістігінің қатал жағдайында сенімді жұмыс істеуіне көмектесуі мүмкін. Ядролық энергетикада радиация әсерінен болатын өзгерістерге жақсы төтеп беретін материалдар ядролық технологиялар компоненттерінің қызмет ету мерзімін ұзартуға ықпал етуі ықтимал. Ал озық электроника саласында галлий оксиді жоғары кернеулі құрылғыларға арналған материал ретінде зерттеліп жатыр. Оның әртүрлі құрылымдық түрлерінің радиацияға қалай жауап беретінін түсіну осындай құрылғылардың күрделі жұмыс жағдайларындағы сипаттамаларын жақсартуға мүмкіндік беруі мүмкін.
Дегенмен, бұл қолдану бағыттары әзірге перспективалық сипатқа ие және нақты құрылғыларда, сондай-ақ әртүрлі радиациялық ортада қосымша сынақтарды қажет етеді.
Зерттеу материалтану саласындағы жаңа бағытты ұсынады: зақымданудың алдын алуға ғана емес, зақымданғаннан кейін өздігінен қалпына келе алатын материалдарды жасауға да басымдық беруге болады. Экстремалды әсерлерден кейін атомдардың қалай қайта орналасатынын түсіну дәстүрлі жартылай өткізгіштерге қиындық тудыратын жағдайларда да сенімді жұмыс істейтін жаңа материалдарды әзірлеуге жол ашуы мүмкін.
