新六邊形硅有望催生下一代電子與能源設備
來源: 科技日報 作者: 發布時間: 2021-06-08

美國科學家在最新一期《物理學評論快報》雜志撰文指出,他們開發了一種新方法,合成出了一種擁有六邊形結構的新型晶型硅,這種晶型硅有可能被用于制造新一代電子和能源器件,這些新設備的性能將超過現有“普通”立方形結構硅制成的相關設備的性能。

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——同素異形體。硅常被用于制造計算機和太陽能電池板等。盡管普通形式的硅無處不在,但并不適合制造高性能晶體管和一些光伏器件等設備。

雖然從理論上來說,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,很難發揮硅的最大潛力。

卡內基大學的托馬斯·希爾和蒂莫西·斯特羅貝爾領導的一個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,合成出了一種新型晶體硅——4H-硅,其擁有4層重復的六邊形結構。

斯特羅貝爾解釋說:“人們對六邊形硅的興趣可以追溯到20世紀60年代,因為其電子特性可以調諧,由此可獲得超越立方體結構的性能?!?/p>

 以前曾有其他科學家合成出六邊形硅,但最新以Si24途徑合成出的六邊形硅是科學家首次合成出高質量的此類大塊晶體,可以用作未來研究活動的基礎。

希爾說:“我們的新研究除了可以更好地以可控的方式合成出新結構外,大塊4H-硅晶體的發現為通過應變工程和元素替代來調節元素的光學和電子性質打開了大門。我們或許可以利用這種方法制造出種子晶體,讓其生長出大量性能有望超過金剛石硅的4H-硅?!?/p>


總編輯圈點

作為一種半導體材料,硅“兢兢業業”服務了60多年,為人類電子產業發展立下汗馬功勞。但是,技術在進步,人們對芯片的要求在提高,硅的“成長”遇到了瓶頸??茖W家一直在想辦法,要么找到新的材料去替代它,要么對硅來一場改造,來升級它。此文中的研究者還是在硅上面做文章。他們此前合成出了一種新型硅,它非常接近直接帶隙材料?,F在,研究者又在新型硅的基礎上,合成出了新型晶體硅,其電子特性可以調節,或可為實現新一代電子設備奠定基礎。


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