Ang Bagong Porma ng Crystal ng Silicon ay Maaaring Paganahin ang Susunod na Pagbuo Mga Elektronikong at Device na Enerhiya

Ang pagpapakita ng istrakturang 4H-Si ay ipinapakita patayo sa hexagonal axis. Ang isang transmisyon ng electron micrograph ay lilitaw sa background na nagpapakita ng pagkakasunud-sunod ng stacking. Mga Kredito: Thomas Shiell at Timothy Strobel

Ang bagong kristal na anyo ng silikon ay maaaring magamit upang lumikha ng mga susunod na henerasyon na elektronik at aparatong enerhiya.

Ang isang koponan na pinangunahan nina Carnegie’s Thomas Shiell at Timothy Strobel ay gumawa ng isang bagong pamamaraan upang ma-synthesize ang isang bagong mala-kristal na anyo ng silikon na may isang hexagonal na istraktura na maaaring magamit upang lumikha ng susunod na henerasyon ng mga elektronikong at aparato aparato na potensyal na lumampas sa mga pagtutukoy ng “normal” pamantayan ”Ang cubic form ng silikon na ginagamit ngayon.

Ang kanyang gawa ay nai-publish sa: Mga Sulat sa Physical Review.

Ang Silicon ay may malaking papel sa buhay ng tao. Ito ang pangalawang pinaka-sagana na elemento sa crust ng mundo. Mahalaga ito para sa maraming mga proyekto sa konstruksyon at imprastraktura kung may halong iba pang mga elemento. At ito ay sapat na mahalaga upang makalkula na sa purong elemental form, ang California, ang matagal nang teknolohikal na hub ng Estados Unidos, ay palayaw bilang parangal sa Silicon Valley.

Silicon Periodic Table

Silicon sa periodic table.

Tulad ng lahat ng mga elemento, ang silikon ay maaaring tumagal ng iba’t ibang mga mala-kristal na porma na tinatawag na mga allotropes, gayundin ang malambot na grapayt at superhard na brilyante ay parehong anyo ng carbon. Ang anyo ng silicon na karaniwang ginagamit sa mga elektronikong aparato, kabilang ang mga computer at solar panel, ay may parehong istraktura tulad ng brilyante. Bagaman nasa lahat ng pook, ang form na ito ng silikon ay hindi ganap na na-optimize para sa mga susunod na henerasyon na application, kabilang ang mga transistor na may mahusay na pagganap at ilang mga aparato na photovoltaic.

Habang maraming iba’t ibang mga allotropes ng silikon na may pinahusay na mga pisikal na pag-aari ay posible sa teoretikal, iilan lamang ang umiiral sa pagsasanay, dahil sa kawalan ng mga kilalang mga synthetic pathway na kasalukuyang naa-access.

Ang lab ng Strobel ay dating nakabuo ng isang rebolusyonaryong bagong anyo ng silikon na tinatawag na Si24, na may bukas na frame na binubuo ng isang serye ng mga isang dimensional na channel. Sa bagong gawaing ito, pinangunahan nina Shiell at Strobel ang isang koponan na gumagamit ng Si24 bilang panimulang punto sa isang multistep synthesis pathway, na nagreresulta sa lubos na nakatuon na mga kristal sa isang form na tinawag na 4H-silicon, na pinangalanan para sa apat na umuulit na mga layer nito sa isang hexagonal na istraktura.

“Ang interes sa hexagonal silikon ay nagsimula pa noong 1960s dahil sa posibilidad ng mahuhusay na mga elektronikong katangian na maaaring mapabuti ang pagganap na lampas sa cubic form,” sabi ni Strobel.

Ang mga hexagonal form ng silicon ay na-synthesize dati, ngunit sa pamamagitan lamang ng pagtitiwalag ng mga manipis na pelikula o bilang mga nanocrystal na magkakasama sa hindi maayos na materyal. Ang bagong ipinakitang landas ng Si24 ay gumagawa ng unang de-kalidad, maramihang mga kristal na nagsisilbing pundasyon para sa mga aktibidad sa pagsasaliksik sa hinaharap.

Gamit ang isang advanced na tool sa computational na tinatawag na PALLAS, na dating binuo ng mga kasapi ng koponan, upang mahulaan ang mga istruktura na landas ng paglipat, naunawaan ng grupo ang mekanismo ng paglipat ng Si24 hanggang 4H-Si (tulad ng kung paano sumisilaw ang tubig kapag pinainit o naging yelo kapag nagyelo) . at ang ugnayan sa istruktura na nagbibigay-daan sa pagpapanatili ng mga kristal na produkto na lubos na nakatuon.

“Bilang karagdagan sa pagpapalawak ng aming pangunahing kontrol sa pagbubuo ng mga bagong istraktura, ang pagtuklas ng maramihang mga kristal na 4H-silikon ay nagbubukas ng pintuan sa mga kapanapanabik na mga prospect ng pananaliksik sa hinaharap para sa pag-tune ng mga optikal at elektronikong katangian sa pamamagitan ng strain engineering at pangunahing pagpapalit,” sabi ni Shiell. “Maaari naming gamitin ang pamamaraang ito upang lumikha ng mga kristal na binhi upang mapalago ang malalaking dami ng istraktura ng 4H na may mga pag-aari na potensyal na lumalagpas sa mga diamante silikon.”

Sanggunian: “Nakasalansan na Crystal 4H-Silicon Through a Metastable Allotropic Transition “, Thomas B. Shiell, Li Zhu, Brenton A. Cook, Jodie E. Bradby, Dougal G. McCulloch at Timothy A. Strobel, Mayo 25, 2021, magagamit Mga Sulat sa Physical Review.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.215701

Li Zhu ng Carnegie, Brenton Cook at Dougal McCulloch ng RMIT University at The Australian National University.

Ang gawaing ito ay suportado ng National Science Foundation, Division of Materials Research.

Ang mga bahagi ng pag-aaral na ito ay isinasagawa sa HPCAT (Sector 16), Advanced Photon Source (APS), Argonne National Laboratory. Ang mga pagpapatakbo ng HPCAT ay suportado ng Opisina ng Eksperimental na Agham ng DOE-NNSA. Ang Advanced Photon Source ay isang Kagawaran ng Enerhiya ng Kagawaran ng Enerhiya (DOE) ng US na Pasilidad ng Gumagamit ng Agham na pinamamahalaan ng Argonne National Laboratory para sa DOE Office of Science.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.