Ученым удалось получить совершенно новую и весьма странную форму кремния

Posted by admin on 17 июня, 2021

Кремний является химическим элементом, жизненно важным для области электроники, информационных, коммуникационных и других технологий, являющихся основой «цифровой стороны» нашего современного мира. Это, в свою очередь, определяет повышенный интерес к этому материалу со стороны ученых, которые постоянно проводят исследования с целью поиска свойств и форм кремния, что открывает совершенно новые возможности и перспективы. И недавно группе исследователей из Научного института Карнеги (Carnegie Institution for Science) удалось синтезировать совершенно новую и весьма странную форму кремния с уникальной шестиугольной структурой.

Известно, что один и тот же самый химический элемент может быть представлен в виде форм, отличающихся друг от друга расположением атомов в кристаллической решетке и называемых аллотропами. За счет различий в кристаллической структуре эти формы могут иметь совершенно диаметральные свойства, достаточно сравнить, к примеру, формы углерода — «двумерные» листы графена, графит, который является «стопкой» листов графена, или алмаз, имеющий строгую кубическую кристаллическую решетку.

Кремний, широко используемый в электронике, имеет кристаллическую структуру, во многом схожую со структурой алмаза. Однако, другие формы кремния могут обладать новыми электронными и оптическими свойствами, полезными для изготовления электронных приборов различных классов. В 2014 году ученые из Карнеги получили новый аллотроп кремния под названием Si24, который имел структуру в виде колец по пять, шесть и восемь атомов. Промежутки в этих кольцах могут формировать одномерные каналы, через которые могут проходить атомы других элементов, что позволяет использовать Si24 в приложениях из области аккумулирования энергии или фильтрации.

Во время последних исследований ученые нашли метод, позволяющий преобразовать Si24 в нечто новое. При нагреве кристаллов Si24 до определенной температуры тонкие листы этого аллотропа объединяются и формируют шестиугольные структуры общей решетки, высота которой составляет от четырех атомарных слоев и больше. Этот новый аллотроп получил название 4H-silicon, и данный случай является первым в истории науки, когда были получены кристаллы этого материала.

Исследователи отмечают, что разработанный ими метод может быть использован для получения «зародышей» кристаллов 4H-silicon, из которых, при помощи традиционных методов, могут быть выращены большие по объему кристаллы этого материала.

Так как с момента получения первых кристаллов 4H-silicon прошло совсем немного времени, ученым еще известно очень мало об электронных, оптических и других свойствах нового материала. Однако, и тех крох имеющихся знаний уже достаточно для того, чтобы говорить о том, что аллотроп 4H-silicon может быть использован для улучшения параметров фотоэлектрических приборов и транзисторов, которые, как нам известно, являются базовыми компонентами любого электронного устройства.