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美科學(xué)家研發(fā)新型硅結(jié)構(gòu) 性能提升或?yàn)楣夥O(shè)備帶來(lái)福音

日期：2021-06-10		[復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯：sy_yuanchenfeng		打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]

人們將當(dāng)前這個(gè)時(shí)代成為“硅時(shí)代”也并非是空穴來(lái)風(fēng)，這種元素對(duì)我們現(xiàn)代世界賴(lài)以生存的所有電子產(chǎn)品都至關(guān)重要。近期，由美國(guó)卡內(nèi)基科學(xué)研究所（Carnegie Institution for Science ）領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究創(chuàng)造出了一種具有獨(dú)特六邊形結(jié)構(gòu)的新形式硅。

元素可以根據(jù)其原子的排列呈現(xiàn)不同的晶體形式，稱(chēng)為同素異形體。它們可以有相當(dāng)不同的性質(zhì)。例如，碳可以以石墨烯的形式存在于二維薄片中，以石墨的形式存在于這些薄片的堆疊中，或者以金剛石的形式存在于立方晶格中，等等。

硅最常用的形式具有與金剛石相同的結(jié)構(gòu)，但其他結(jié)構(gòu)也可能具有其他有用的電子性質(zhì)。2014年，卡內(nèi)基的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的硅同素異形體，名為Si24，它由排列成五、六、八個(gè)原子環(huán)的硅片組成。這些環(huán)中間的間隙可以形成一維通道供其他原子通過(guò)，該團(tuán)隊(duì)表示，這可以開(kāi)啟能量存儲(chǔ)或過(guò)濾的應(yīng)用。

在此次新的研究中，研究人員開(kāi)發(fā)了一種將Si24轉(zhuǎn)化為另一種新的同素異形體的方法。他們加熱Si24晶體使薄片在四個(gè)重復(fù)層上以六角形排列，從而獲得了4H-硅的新結(jié)構(gòu)。該團(tuán)隊(duì)表示，這是第一次制造出這種材料穩(wěn)定的大塊晶體。

該研究的作者之一Thomas Shiell說(shuō)：“除了擴(kuò)大我們對(duì)新結(jié)構(gòu)合成的基本控制之外，4H-硅晶體的發(fā)現(xiàn)打開(kāi)了一扇令人興奮的未來(lái)研究前景的大門(mén)，即通過(guò)應(yīng)變工程和元素取代來(lái)調(diào)整光學(xué)和電子特性。”

“我們有可能使用這種方法來(lái)創(chuàng)建種子晶體，以生長(zhǎng)大量的4H結(jié)構(gòu)，其性能可能超過(guò)金剛石結(jié)構(gòu)的硅。”他補(bǔ)充道。

目前還不清楚這種新的硅結(jié)構(gòu)會(huì)帶來(lái)什么樣的應(yīng)用，但該團(tuán)隊(duì)表示，它可能會(huì)導(dǎo)致諸如晶體管（電子設(shè)備的基礎(chǔ)）或光伏能源系統(tǒng)等組件的改進(jìn)。這項(xiàng)研究已于近期發(fā)表在了《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。