Ученые Уральского федерального университета, Института химии твердого тела РАН и Института высокотемпературной электрохимии РАН синтезировали материал, перспективный для создания ярких стойких светодиодов и для устройств, использующих свет для передачи информации и преобразования энергии.
Специалисты синтезировали высокоэнтропийный оксид, содержащий атомы иттрия, европия, гадолиния, лантана и эрбия. Для этого использовали метод контролируемого совместного осаждения — химического процесса, при котором из растворов осаждают гидроксиды нужных металлов.
Для синтеза оксида полученный осадок нагревали два часа при температуре 200–680 градусов. Оптимальной оказалась температура 680 градусов, когда порошки перешли из аморфного состояния (с хаотично расположенными атомами) в кристаллическое — с регулярной структурой и упорядоченной атомной решеткой. Такая структура обеспечила равномерное распределение ионов, что улучшило оптические свойства материала: свечение стало интенсивнее более чем в четыре раза. Улучшились и другие свойства — например, возросли прозрачность материала и диапазон длин волн, которые могут распространяться по нему.
Высокая стабильность высокоэнтропийных материалов связана с особенностями их структуры. При этом ученые до сих пор не знают, как именно оптические свойства соединений зависят от их структуры, наличия примесей и условий синтеза. Поэтому применение высокоэнтропийных материалов пока ограничено.
Яркость используемых светодиодов снижается при нагревании — при длительном использовании они «выцветают». Новый материал долговечен, светится ярким красно-оранжевым цветом и стабилен при высокой температуре. Ученые надеются, что на основе их материала удастся создавать новые типы оптоэлектронных устройств, способных работать дольше в экстремальных условиях.
