База данных применения химических эффектов
основана на ТРИЗ (теория решения изобретательских задач)

На главную страницу | О проекте | Контакты

Вы находитесь здесь: dace.ru / Новости химии / Новая аллотропная модификация кремния

Архивы новостей:
2008 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2009 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2010 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2011 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2012 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2013 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2014 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2015 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2016 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2017 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2018 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2019 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2020 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2021 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2022 год: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь

Новая аллотропная модификация кремния

Исследователям из США удалось получить новую аллотропную модификацию кремния, которая характеризуется запрещённой энергетической зоной с прямыми переходами.

Новая аллотропная модификация в перспективе сможет стать весьма полезной для изготовления новых солнечных батарей и светоизлучающих диодов – она комбинирует способность к светопоглощению материалов, подобных арсениду галлия и легкость обработки традиционного обычного кремния.

Несмотря на то, что предложенная схема синтеза новой модификации кремния пока еще требует больших затрат времени и иных ресурсов, исследователи надеются на то, что в скором времени синтез новой аллотропной модификации кремния удастся модифицировать и получать достаточные количества для производства фотогальванических устройств нового типа.

Кремний является основой для современной электронной промышленности, однако обычная алмазоподобная аллотропная модификация кремния с кубической кристаллической решеткой характеризуется запрещённой зоной с непрямыми переходами, что означает невозможность перехода электрона между валентными и проводящими электронными уровнями при простом поглощении фотона – для сохраняющегося импульса также необходимо поглощение фонона. Эта особенность электронного строения приводит к тому, что кремний весьма посредственно поглощает и испускает свет. Таким образом, для получения кремниевых солнечных батарей требуется толстый слой материала, а для изготовления светоизлучающих диодов – более дорогие и более токсичные материалы (например, арсенид галлия), которые к тому же и могут легко разлагаться.

Нагревание может привести к удалению атомов натрия и формированию орторомбической аллотропной модификации кремния

Нагревание может привести к удалению атомов натрия и формированию орторомбической аллотропной модификации кремния.

(Рисунок из Cryst. Growth Des., 2013, 13, 303 (DOI: 10.1021/cg3017084))


Характерное для кремния координационное число, равное четырем, позволяет предположить существование широкого круга гипотетических метастабильных аллотропных модификаций этого элемента. Многие из таких гипотетических структур отличаются энергией, лишь незначительно большей, чем энергия алмазоподобной аллотропной формы кремния, многие из них устойчивы при высоком давлении, а четыре – динамически стабильны в мягких условиях.

В 2013 Тимоти Стробель (Timothy Strobel) с коллегами открыл силицид натрия с формулой Na4Si24 [1]. В новой работе этой же исследовательской группы показано, что нагревание Na4Si24 при 400 K в вакууме позволяет удалить все атомы натрия и получить новую, орторомбическую аллотропную модификацию кремния [2]. Результаты расчетов и экспериментального исследования позволяют сделать вывод о том, что полученная форма кремния устойчива до 750 K и 10 ГПа, а также характеризуется запрещённой энергетической зоной с прямыми переходами (величина энергетического зазора равна 1,3 эВ), что делает новый материал идеальным для применения в фотогальванических устройствах.

На настоящее время получено лишь небольшое количество порошкообразного орторомбического кремния, и очевидно, что весьма замысловатый путь к такой аллотропной модификации пока не позволяет организовать ее масштабное производство. Тем не менее, Стробель надеется, что трудности можно преодолеть. Он заявляет, что в настоящее время его коллеги работают над разработкой метода получения орторомбического кремния в виде монокристаллов высокого качества – только получения новой аллотропной модификации кремния в такой форме можно будет подтвердить или опровергнуть гипотезу о том, что новый материал сможет инициировать революционные преобразования в технологии полупроводников.

Источники: [1] Cryst. Growth Des., 2013, 13, 303 (DOI: 10.1021/cg3017084); [2] Nat. Mater., 2014, DOI: 10.1038/nmat4140

Источник: http://www.chemport.ru
23.11.2014 13:28




dace.ru © 2005-2022 гг.
Сделано dkos.ru