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美科學家研發(fā)新型硅結構性能提升或為光伏設備帶來福音

日期：2021-06-10		[復制鏈接]
責任編輯：sy_yuanchenfeng		打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]

人們將當前這個時代成為“硅時代”也并非是空穴來風，這種元素對我們現代世界賴以生存的所有電子產品都至關重要。近期，由美國卡內基科學研究所（Carnegie Institution for Science ）領導的一項研究創(chuàng)造出了一種具有獨特六邊形結構的新形式硅。

元素可以根據其原子的排列呈現不同的晶體形式，稱為同素異形體。它們可以有相當不同的性質。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構，但其他結構也可能具有其他有用的電子性質。2014年，卡內基的一個團隊開發(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，該團隊表示，這可以開啟能量存儲或過濾的應用。

在此次新的研究中，研究人員開發(fā)了一種將Si24轉化為另一種新的同素異形體的方法。他們加熱Si24晶體使薄片在四個重復層上以六角形排列，從而獲得了4H-硅的新結構。該團隊表示，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：“除了擴大我們對新結構合成的基本控制之外，4H-硅晶體的發(fā)現打開了一扇令人興奮的未來研究前景的大門，即通過應變工程和元素取代來調整光學和電子特性。”

“我們有可能使用這種方法來創(chuàng)建種子晶體，以生長大量的4H結構，其性能可能超過金剛石結構的硅。”他補充道。

目前還不清楚這種新的硅結構會帶來什么樣的應用，但該團隊表示，它可能會導致諸如晶體管（電子設備的基礎）或光伏能源系統等組件的改進。這項研究已于近期發(fā)表在了《物理評論快報》雜志上。