Благодаря новым данным ученые смогут точнее определять состав далеких космических объектов, а инженеры — улучшить контроль качества при производстве полупроводников.
Ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Германии совершили прорыв в молекулярной спектроскопии. Они впервые составили единую и высокоточную карту спектра силана — важнейшего газа, используемого в микроэлектронике и встречающегося в атмосферах планет-гигантов. Особенность работы в том, что ученым удалось зафиксировать и проанализировать так называемые «горячие» переходы, которые ранее считались слишком слабыми и трудноуловимыми, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Молекула силана имеет «сферическую» форму и не обладает постоянным дипольным моментом, то есть является неполярной. Из-за этой симметрии и сложных внутренних резонансных взаимодействий точно предсказать интенсивность линий поглощения, возникающих при высоких температурах, было крайне сложно. Однако эти данные критически важны для двух областей. В астрофизике они помогут точнее определять состав атмосфер газовых гигантов, а в промышленности — совершенствовать контроль качества при создании полупроводников и наноматериалов.
В рамках исследования ученые изучили «горячие» переходы в диадно-пентадной области спектра. С помощью высокоточного фурье-спектрометра они проанализировали 429 отдельных спектральных линий.
Ключевым отличием работы стал новый подход к анализу. Как пояснил профессор ТПУ Олег Уленеков, команда использовала модель, которая учитывает относительные скорости и их изменение при столкновении частиц. Это позволило «вытащить» из шума даже самые слабые сигналы. Комплексный анализ «горячих» переходов вместе с уже известными «холодными» данными повысил точность результатов до уровня 4−5%, что на порядок лучше предыдущих моделей.
В результате эксперимента был получен набор из пяти параметров, позволяющий с высокой достоверностью предсказывать интенсивности всех исследованных переходов. Это, по сути, формирует единую базу данных, которая станет стандартом для будущих исследований.
По словам ученых, созданная карта линий «горячих» спектров силана позволит более точно моделировать процессы во Вселенной и даст промышленности новый инструмент для совершенствования производства полупроводниковых материалов.
