美科学家研发新型硅结构 性能提升或为光伏设备带来福音

财联社 2021/06/10
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导语

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,人们将当前这个时代成为“硅时代”也并非是空穴来风,这种元素对我们现代世界赖以生存的所有电子产品都至关重要。近期,由美国卡内基科学研究所(Carnegie Institution for Science )领导的一项研究创造出了一种具有独特六边形结构的新形式硅。

元素可以根据其原子的排列呈现不同的晶体形式,称为同素异形体。它们可以有相当不同的性质。例如,碳可以以石墨烯的形式存在于二维薄片中,以石墨的形式存在于这些薄片的堆叠中,或者以金刚石的形式存在于立方晶格中,等等。

硅最常用的形式具有与金刚石相同的结构,但其他结构也可能具有其他有用的电子性质。2014年,卡内基的一个团队开发了一种新的硅同素异形体,名为Si24,它由排列成五、六、八个原子环的硅片组成。这些环中间的间隙可以形成一维通道供其他原子通过,该团队表示,这可以开启能量存储或过滤的应用。

在此次新的研究中,研究人员开发了一种将Si24转化为另一种新的同素异形体的方法。他们加热Si24晶体使薄片在四个重复层上以六角形排列,从而获得了4H-硅的新结构。该团队表示,这是第一次制造出这种材料稳定的大块晶体。

该研究的作者之一Thomas Shiell说:“除了扩大我们对新结构合成的基本控制之外,4H-硅晶体的发现打开了一扇令人兴奋的未来研究前景的大门,即通过应变工程和元素取代来调整光学和电子特性。”

“我们有可能使用这种方法来创建种子晶体,以生长大量的4H结构,其性能可能超过金刚石结构的硅。”他补充道。

目前还不清楚这种新的硅结构会带来什么样的应用,但该团队表示,它可能会导致诸如晶体管(电子设备的基础)或光伏能源系统等组件的改进。这项研究已于近期发表在了《物理评论快报》杂志上。

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编辑: 刘欣颖
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