Учёные из совместно с коллегами из Института физики полупроводников СО РАН и Новосибирского государственного университета разработали новый способ получения сверхтонких прозрачных и электропроводящих золотых покрытий.
Впервые в мире удалось сформировать сплошную проводящую плёнку золота толщиной всего 3 нанометра — без использования смачивающих подслоёв и криогенного охлаждения подложки. Результаты опубликованы в международном журнале Applied Surface Science.
Когда золото осаждается на поверхность, оно сначала образует отдельные «островки» — крошечные участки из наночастиц, между которыми нет контакта. Чтобы получилась сплошная проводящая плёнка, эти островки должны срастись. Толщина, при которой это происходит, называется порогом перколяции. Чем ниже этот порог, тем тоньше и прозрачнее можно сделать проводящую плёнку — поэтому его стараются максимально снизить. Обычно этого добиваются, добавляя специальные подслои или охлаждая поверхность до очень низких температур.
Команда из под руководством д.ф.-м.н. Сергея Старинского предложила простое решение: управлять порогом перколяции с помощью изменения площади лазерного пятна на золотой мишени при осаждении.
«Мы показали, что увеличение площади лазерного пятна при постоянной плотности энергии изменяет соотношение между кинетической энергией и потоком атомов золота, достигающих подложки, — поясняет инженер лаборатории физико-химических процессов в энергетике ИТ СО РАН Данил Колосовский. — Это напрямую влияет на слияние золотых островков. При оптимальных условиях плёнка становится проводящей уже при толщине 3 нанометра.»
Результаты были подтверждены численным моделированием и экспериментами. Полученные плёнки одновременно отличались низким электрическим сопротивлением и высокой прозрачностью — сочетанием свойств, которых раньше нельзя было добиться без специальных подслоёв или охлаждения до криогенных температур.
Разработанная технология открывает путь к созданию прозрачных и гибких электродов нового поколения для:
• сенсорных экранов и гибких дисплеев,
• солнечных батарей и OLED-светодиодов,
• медицинских и носимых сенсоров,
• а также контактных линз дополненной реальности, где требуются тончайшие, биосовместимые и прозрачные проводники.
«Наш метод прост, масштабируем и не требует модификации подложки, — отмечает Сергей Старинский. — Это фундаментальный шаг к управляемому синтезу наноматериалов с заданными свойствами для нано- и оптоэлектроники».
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант № 24-79-10070).
Оригинальная публикация:
Danil A. Kolosovsky, Timur M. Zalyalov, Sergei A. Ponomarev, Yuri A. Zhivodkov, Yuri G. Shukhov, Alexey A. Morozov, Sergey V. Starinskiy. Controlling the percolation threshold in adhesion-layer-free room-temperature nanosecond pulsed laser deposition of ultrathin gold films. Applied Surface Science (2026) 719: 165049. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.165049
Пресс-центр ИТ СО РАН