Благодаря новым исследованиям ученые смогут более точно определять состав удаленных космических объектов, а инженеры — улучшить контроль качества в процессе производства полупроводников.
Исследователи из Томского политехнического университета (ТПУ) вместе с коллегами из Германии достигли значительного прогресса в молекулярной спектроскопии. Впервые была создана единственная и высокоточнaя карта спектра силана — ключевого газа, используемого в микроэлектронике и встречающегося в атмосферах планет-гигантов. Уникальность работы заключается в том, что ученые смогли зафиксировать и изучить так называемые «горячие» переходы, которые ранее считались слишком слабыми и трудноуловимыми.
Молекула силана имеет «сферическую» структуру и не обладает постоянным дипольным моментом, то есть является неполярной. Из-за этой симметрии и сложных внутренних резонансных взаимодействий было весьма сложно точно предсказать интенсивность линий поглощения, возникающих при высоких температурах. Тем не менее, эти данные крайне важны для двух направлений. В астрофизике они помогут более точно определять состав атмосферы газовых гигантов, а в промышленности — улучшать контроль качества при разработке полупроводников и наноматериалов.
В ходе исследования ученые проанализировали «горячие» переходы в диадно-пентадной области спектра. С использованием высокоточного фурье-спектрометра они исследовали 429 отдельных спектральных линий.
Ключевым новшеством работы стал новый метод анализа. Как пояснил профессор ТПУ Олег Уленеков, команда применила модель, которая учитывает относительные скорости и их изменения при столкновении частиц. Это дало возможность «вытащить» даже самые слабые сигналы из шума. Комплексный анализ «горячих» переходов в сочетании с уже известными «холодными» данными увеличил точность результатов до 4−5%, что значительно лучше предыдущих моделей.
В результате эксперимента был сформирован набор из пяти параметров, который позволяет с высокой точностью предсказывать интенсивности всех исследованных переходов. Это, по сути, создает единую базу данных, которая станет стандартом для будущих исследований.
По мнению ученых, созданная карта линий «горячих» спектров силана даст возможность более точно моделировать процессы во Вселенной и предоставит промышленности новый инструмент для совершенствования производства полупроводниковых материалов.
Фото: hi-tech.mail.ru