Спосіб синтезувати кремній з гексагональною структурою кристалів
Розроблено метод, що дозволяє синтезувати чистий кремній з гексагональною кристалічною структурою, а не кубічної, як це роблять сьогодні. Гексагональна форма потрібна, щоб створювати електронні й енергетичні пристрої наступного покоління з поліпшеними властивостями. Робота опублікована в науковому журналі Physical Review Letters.
Кремній відіграє величезну роль у житті людини. Це другий за поширеністю хімічний елемент у земній корі. У поєднанні з іншими елементами його використовують при зведенні багатьох інфраструктурних проектів.
А в чистому вигляді він незамінний для електронної промисловості.Як і всі елементи, кремній може приймати різні кристалічні форми, звані аллотропами, точно так само, як вуглець може представляти собою м’який графіт або надтвердий алмаз. Для створення електронних пристроїв, включаючи комп’ютери і сонячні батареї, використовується та ж структура кремнію, що і алмаз.
Однак, незважаючи на повсюдне її поширення, ця форма не відповідає всім вимогам, щоб з’явилися технології і пристрої наступного покоління, включаючи високопродуктивні транзистори і деякі фотоелектричні пристрої. Теоретично є можливість отримати безліч різних аллотропов кремнію з покращеними фізичними властивостями. Однак на практиці існує лише декілька з них, так як до цього часу не існувало відомих і доступних способів, щоб їх синтезувати.
Раніше вчені представили революційно нову форму кремнію, названу Si24, яка має відкритий каркас, що складається з серії одновимірних каналів. У новій роботі вони взяли Si24 в якості відправної точки, щоб зробити багаторівневий синтез, при якому з’явилися високоорієнтивані кристали у формі, званої 4H-кремнієм, названої так за чотирьох повторюваних шарів у гексагональною структурою.«Інтерес до гексагональному кремнію виник ще в 1960-х роках з-за можливості налаштовувати електронні властивості матеріалу, які могли б поліпшити його характеристики».
Гексагональний кремній синтезувався і раніше, але тільки з допомогою осадження тонких плівок у вигляді нанокристалів у поєднанні з невпорядкованим матеріалом. Новий метод дозволить отримати високоякісні об’ємні кристали, які послужать основою майбутніх досліджень.Використовуючи вдосконалений обчислювальний інструмент під назвою PALLAS, який раніше члени наукової групи застосовували для прогнозування перебігу структурних переходів, наприклад, як вода стає парою при нагріванні або льодом при охолодженні, вони змогли зрозуміти механізм переходу від Si24 до 4H-Si, і структурні зміни, що ведуть до появи високоорієнтованих кристалів.
Інформаційний портал про енергетику, природних ресурсах та інженерних системах TEPLOKARTA.RU
