Nauja kristalinė silicio forma gali įgalinti naujos kartos elektroniką ir energiją

4H-Si struktūros vizualizacija statmena šešiakampei ašiai. Transmisijos elektronų mikrografija, rodanti kaupimo seką, rodoma fone.Kreditai: Thomas Shiell ir Timothy Strobel.

Naujos kristalinės kilmės silicis gali būti naudojamas kuriant naujos kartos elektroniką ir energiją.

Thomas Shiell ir Timothy Strobel iš Carnegie vadovaujama komanda sukūrė naują metodą sintetinti naujus silicio kristalus su šešiakampėmis struktūromis, kurie galėtų būti naudojami kuriant naujos kartos elektroniką ir energiją su pažangiomis funkcijomis, kurios viršija prietaiso ribas. Šiandien naudojama silicio kubinė forma.

Jų darbai paskelbti fizinio peržiūros laiškas.

Silicis vaidina neįprastą vaidmenį žmogaus gyvenime. Tai yra antras labiausiai paplitęs žemės plutos elementas. Kartu su kitais elementais jis yra būtinas daugeliui statybos ir infrastruktūros projektų. ir gryna stichijos forma Pakankamai svarbu apskaičiuoti, kad ilgametis JAV technologijų centras – Kalifornijos Silicio slėnis – buvo pravardžiuojamas jo garbei.

silicio periodinė lentelė

silicio ant periodinės lentelės

Kaip ir su visais elementais Silicis gali turėti skirtingas kristalų formas, vadinamas alotropais, tuo pačiu būdu, kaip minkštas grafitas ir ypač kietas deimantas yra anglies formos. Dažniausia silicio forma, naudojama elektroniniuose prietaisuose. įskaitant kompiuterius ir saulės baterijas Jo struktūra yra tokia pati kaip deimanto. Nepaisant plačiai paplitusios Tačiau ši silicio forma nėra visiškai optimizuota naujos kartos programoms. Tai apima didelio efektyvumo tranzistorius ir kai kuriuos fotoelektrinius įtaisus.

Teoriškai įmanoma daug įvairių silicio alotropų, turinčių patobulintų fizinių savybių. Tačiau praktiškai tik keli yra dėl to, kad trūksta žinomų sintetinių kelių, kurie šiuo metu yra prieinami.

Strobelio laboratorija sukūrė naują silicio formą, vadinamą Si24, kuri turi atvirą karkasą, susidedantį iš vienos dimensijos kanalų rinkinio. Šiame naujame darbe Shiell ir Strobel vadovauja komandai, kuri naudoja Si24 kaip atspirties tašką sintezės kelyje. Dėl šio daugiapakopio kristalo gaunami labai koncentruoti kristalai, žinomi kaip 4H-silicis, pavadinti keturiais dvigubais šešiakampės struktūros sluoksniais.

„Susidomėjimas šešiakampiu siliciu egzistuoja nuo 1960-ųjų, nes yra galimybė derinti elektronines savybes. Tai gali būti efektyviau nei kubo forma “, – aiškina Strobelis.

Anksčiau silicis buvo sintetinamas šešiakampės formos. Bet tik nusodinant plonas plėveles ar nanokristalus, kurie egzistuoja kartu su netvarkingomis medžiagomis.Šis naujai parodytas Si24 kelias gamina pirmuosius aukštos kokybės didelius kristalus, kurie yra pagrindas būsimai mokslinių tyrimų veiklai.

Naudojant išplėstinį skaičiavimo įrankį, vadinamą PALLAS, kurį anksčiau sukūrė komandos nariai, kad būtų galima numatyti struktūrinius perėjimo kelius, pavyzdžiui, kaip vanduo virsta garu, kai kaitinamas, ar ledas, kai užšąla. Grupė sugebėjo suprasti perėjimo iš Si24 į 4H-Si mechanizmą ir struktūrinį afinitetą, leidžiantį išlaikyti didelę kristalinių produktų koncentraciją.

„Be to, kad išplėtėme savo esminę naujų struktūrų sintezės kontrolę, Atradus daugybę 4H silicio kristalų, atsiveria durys į įdomias būsimų tyrimų galimybes optimizuoti optines ir elektronines savybes naudojant įtempių inžineriją ir elementų pakeitimą “, – sakė Shiellas. Norėdamas pridėti daug 4H struktūros, kurios savybės gali viršyti silicio deimantų savybės “.

Nuoroda: „Masinis kristalinis 4ho-Silicis per metastabilią alotropinę perėjimą “, – Thomas B. Shiell, Li Zhu, Brenton A. Cook, Jodie E. Bradby, Dougal G. McCulloch ir Timothy A. Strobel, 2021 m. Gegužės 25 d., fizinio peržiūros laiškas.
doi: 10.1103 / PhysRevLett.126.215701

Carnegie’s Li Zhu yra tyrimų grupės narys, kartu su Brenton Cook ir Dougal McCulloch iš RMIT universiteto ir Jodie Bradby iš The Australijos nacionalinis universitetas.

Šį darbą parėmė Nacionalinis mokslo fondas. Medžiagų tyrimų skyrius

Dalis šio darbo buvo atliekama HPCAT (16 skyrius), Advanced Photon Source (APS), Argonne National Laboratory. HPCAT operacijas palaiko DOE-NNSA Eksperimentinių mokslų biuras. JAV Energetikos departamento (DOE) mokslo vartotojai veikia DOE. Argonos nacionalinės laboratorijos mokslo biuras.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.