美國科學(xué)家在最新一期《物理學(xué)評論快報》雜志撰文指出，他們開(kāi)發(fā)了一種新方法，合成出了一種擁有六邊形結構的新型晶型硅，這種晶型硅有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(guò)現有“普通”立方形結構硅制成的相關(guān)設備的性能。
硅在人類(lèi)生活中扮演著(zhù)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(yáng)能電池板等。盡管普通形式的硅無(wú)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(lái)說(shuō)，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。
卡內基大學(xué)的托馬斯·希爾和蒂莫西·斯特羅貝爾領(lǐng)導的一個(gè)研究小組此前曾合成出了一種新型硅——Si24。在最新研究中，他們使用Si24作為合成起始點(diǎn)，合成出了一種新型晶體硅——4H-硅，其擁有4層重復的六邊形結構。
斯特羅貝爾解釋說(shuō)：“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諧，由此可獲得超越立方體結構的性能。”
以前曾有其他科學(xué)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(xué)家首次合成出高質(zhì)量的此類(lèi)大塊晶體，可以用作未來(lái)研究活動(dòng)的基礎。
希爾說(shuō)：“我們的新研究除了可以更好地以可控的方式合成出新結構外，大塊4H-硅晶體的發(fā)現為通過(guò)應變工程和元素替代來(lái)調節元素的光學(xué)和電子性質(zhì)打開(kāi)了大門(mén)。我們或許可以利用這種方法制造出種子晶體，讓其生長(cháng)出大量性能有望超過(guò)金剛石硅的4H-硅。”
作為一種半導體材料，硅“兢兢業(yè)業(yè)”服務(wù)了60多年，為人類(lèi)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展立下汗馬功勞。但是，技術(shù)在進(jìn)步，人們對芯片的要求在提高，硅的“成長(cháng)”遇到了瓶頸?？茖W(xué)家一直在想辦法，要么找到新的材料去替代它，要么對硅來(lái)一場(chǎng)改造，來(lái)升級它。此文中的研究者還是在硅上面做文章。他們此前合成出了一種新型硅，它非常接近直接帶隙材料?，F在，研究者又在新型硅的基礎上，合成出了新型晶體硅，其電子特性可以調節，或可為實(shí)現新一代電子設備奠定基礎。
