垂直于六方轴的4H-Si结构可视化。背景中显示了叠加序列的透射电子显微图。来源:Thomas Shiell和Timothy Strobel
硅的新型晶体形式可能被用于制造下一代电子和能源设备。
卡耐基的托马斯Shiell领导的研究小组和盖Strobel开发出一种新方法合成一种新型硅的晶体结构与一个六角形结构,可能用于创建下一代电子和能源设备增强属性,超过“正常”立方形式今天使用的硅。
他们的研究发表在《物理评论快报》上。
硅在人类生活中扮演着极其重要的角色。它是地壳中第二丰富的元素。当与其他因素混合在一起时，它对许多建设和基础设施项目来说是必不可少的。在纯元素形式下，它对计算机的发展至关重要，以至于美国长期以来的技术中心——加利福尼亚州的硅谷——以它的名字命名。天富怎么当代理？
像所有元素一样，硅可以有不同的晶体形式，称为同素异形体，就像软石墨和超硬金刚石都是碳的形式一样。硅最常用于电子设备，包括电脑和太阳能电池板，其结构与钻石相同。尽管它无处不在，这种形式的硅实际上并没有完全优化下一代应用，包括高性能晶体管和一些光伏设备。
虽然许多具有增强物理性质的不同硅同素异形体在理论上是可能的，但由于目前缺乏已知的合成途径，实际存在的只有少数。
Strobel的实验室之前开发了一种革命性的新型硅，叫做Si24，它有一个由一系列一维通道组成的开放框架。在这项新的工作中，Shiell和Strobel领导了一个团队，以Si24为起点，在一个多阶段合成路径中产生高度定向的4h硅晶体，以其六角形结构中的四个重复层命名。
Strobel解释说:“人们对六角形硅的兴趣可以追溯到20世纪60年代，因为六角形硅具有可调的电子性能，可以提高立方硅的性能。”天富怎么当代理？
以前已经合成过六方形式的硅，但只能通过沉积薄膜或与无序材料共存的纳米晶体。新证明的Si24途径产生了第一个高质量的大块晶体，作为未来研究活动的基础。
使用一种叫做PALLAS的高级计算工具，该工具之前是由团队成员开发的，用来预测结构转变路径——比如水在加热时如何变成蒸汽，或者在结冰时如何变成冰——团队能够理解Si24到4H-Si的转变机制，这种结构关系使得高度定向的产品晶体得以保存。
“除了扩大我们对新结构合成的基本控制，块体4h硅晶体的发现打开了令人兴奋的未来研究前景的大门，通过应变工程和元素取代调整光学和电子性质，”Shiell说。“我们有可能使用这种方法来创建种子晶体，以生长大量的4H结构，其性能可能超过金刚石硅。”
卡内基的朱丽也是研究小组的成员，其他成员还有RMIT大学的Brenton Cook、Dougal McCulloch和澳大利亚国立大学的Jodie Bradby。
