Новости науки 06.03.02. Наука - вооруженным силам.

Последние десятилетия обогатили арсенал армий мира не только крылатыми ракетами и управляемыми снарядами, непрестанно совершенствуется также вооружение и экипировка солдат. Любой спецназ (и не только) нуждается в приборах ночного видения. Недавно американские и шведские ученые предложили новый класс материалов с отрицательным сродством к электрону (моносульфиды редкоземельных элементов), которые можно будет использовать, в частности, для изготовления приборов ночного видения.

Фотоэмиттеры с отрицательным сродством к электрону - одно из важных с военно-прикладной точки зрения применений полупроводников. Эффект отрицательного сродства к электрону достигается нанесением на поверхность полупроводника с дырочным типом проводимости специального (очень тонкого) покрытия, работа выхода которого много меньше, чем для самого полупроводника. Например, достаточно нанести на поверхность p-Si(100) монослой из атомов цезия, и энергия дна зоны проводимости в объеме кристалла окажется выше уровня вакуума на поверхности. В такой ситуации фотовозбужденные электроны легко покидают полупроводник и вылетают в вакуум - если, конечно, электрон до того не рекомбинирует с дыркой либо не отразится от границы раздела полупроводник/активирующее покрытие. Несмотря на это, по величине внешнего квантового выхода в инфракрасной области спектра у фотокатодов с отрицательным сродством к электрону просто нет конкурентов.

Чаще всего, специальное покрытие - это цезий + кислород (кислород иногда заменяют на фтор). Но тонкое аморфное покрытие, состоящее из летучих веществ, довольно капризно. Кроме того, цена современного прибора ночного видения, использующего цезиевое покрытие, сравнима со стоимостью среднего автомобиля. Поэтому разработчики и изготовители этих приборов давно пытаются заменить аморфное покрытие на более прочную монокристаллическую пленку.

В этой ситуации на сцене появляются соединения редкоземельных металлов с халькогенами (серой, селеном или теллуром). Несмотря на простоту кристаллической структуры монохалькогенидов (типа поваренной соли), межатомная связь у них удивительно прочная: температура плавления моносульфидов, например, почти всегда выше 2000^o C. По своим электронным свойствам это типичные металлы, но с удивительно малой работой выхода (менее 1.5 эВ). Поэтому, если, например, на поверхности p⁺-InP(100) эпитаксиально вырастить 2-3 монослоя моносульфида лантана (LaS), то, как показывают недавно опубликованные расчеты американских и шведских ученых, получится структура с отрицательным сродством к электрону. Дополнительная удача - у этой пары близкие постоянные решетки: для InP - 5.869 A, для LaS - 5.854 A. Аналогичный эффект ожидается и в гетеропаре NdS/GaAs. Для производителей приборов ночного видения это хорошая новость и стимул для дальнейшей работы.

перейти к началу страницы