新六邊形硅有望催生下一代電子與能源設備

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(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，這種新型晶型硅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(xiàn)有“普通”立方形結(jié)構(gòu)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(fā)揮硅的最大潛力。 卡內(nèi)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-Si，其擁有4層重復的六邊形結(jié)構(gòu)。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(diào)諧，由此可獲得超越立方體結(jié)構(gòu)的性能。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(zhì)量的此類大塊晶體，可以用作未來研究活動的基礎。

硅希爾說：我們的新研究除了可以更好地以可控的方式合成出新結(jié)構(gòu)外，大塊4H-Si晶體的發(fā)現(xiàn)為通過應變工程和元素替代來調(diào)節(jié)元素的光學和電子性質(zhì)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-Si。