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        新六邊形硅有望成為性能優(yōu)異的新型晶體硅

        2021-04-10 16:08:56中科院長(zhǎng)春光機(jī)所
        超硬材料工程 2021年3期
        關(guān)鍵詞:斯特羅晶型六邊形

        美國(guó)科學(xué)家在最新一期《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》雜志撰文指出,他們開(kāi)發(fā)了一種新方法,合成出了一種擁有六邊形結(jié)構(gòu)的新型晶型硅,這種晶型硅有可能被用于制造新一代電子和能源器件,這些新設(shè)備的性能將超過(guò)現(xiàn)有“普通”立方形結(jié)構(gòu)硅制成的相關(guān)設(shè)備的性能。

        硅在人類生活中扮演著重要的角色,它是地殼中含量第二豐富的元素。像所有元素一樣,硅也可以采取不同的晶體形式,即同素異形體。硅常被用于制造計(jì)算機(jī)和太陽(yáng)能電池板等。盡管普通形式的硅無(wú)處不在,但其并不適合制造高性能晶體管和一些光伏器件等設(shè)備。

        雖然從理論上來(lái)說(shuō),很多硅的同素異形體擁有更好的物理性能,但由于缺乏合成途徑,因此很難發(fā)揮硅的最大潛力。

        卡內(nèi)基大學(xué)的托馬斯·希爾和蒂莫西·斯特羅貝爾領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組此前曾合成出了一種新型硅——Si24。在最新研究中,他們使用Si24作為合成起始點(diǎn),合成出了一種新型晶體硅,其擁有4層重復(fù)的六邊形結(jié)構(gòu)。

        斯特羅貝爾解釋說(shuō):“人們對(duì)六邊形硅的興趣可以追溯到20世紀(jì)60年代,因?yàn)槠潆娮犹匦钥梢哉{(diào)諧,由此可獲得超越立方體結(jié)構(gòu)的性能?!?/p>

        以前曾有其他科學(xué)家合成出六邊形硅,但最新以Si24途徑合成出的六邊形硅是科學(xué)家首次合成出的高質(zhì)量的此類大塊晶體,可以用作未來(lái)研究活動(dòng)的基礎(chǔ)。

        希爾說(shuō):“我們的新研究除了可以更好地以可控的方式合成出新結(jié)構(gòu)外,還為通過(guò)應(yīng)變工程和元素替代來(lái)調(diào)節(jié)元素的光學(xué)和電子性質(zhì)打開(kāi)了大門(mén)。我們或許可以利用這種方法制造出種子晶體,讓其生長(zhǎng)出大量性能有望超過(guò)金剛石的新型晶體硅?!?(中科院長(zhǎng)春光機(jī)所)

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