Кремній життєво важливий для всієї електроніки, на якій побудований наш сучасний світ. Тепер дослідження, проведені Науковим інститутом Карнегі, розробили спосіб створення нової форми кремнію з унікальною гексагональною структурою.
Елементи можуть приймати різні кристалічні форми, звані аллотропами, залежно від розташування їх атомів. Вони можуть мати зовсім різні властивості - наприклад, вуглець може існувати в двомірних аркушах як графен, стопки цих аркушів як графіт або кубічні решітки як алмаз.
Найбільш часто використовувана форма кремнію має ту ж структуру, що і алмаз, але інші структури потенційно можуть мати інші корисні електронні властивості.
У 2014 році вчені з Карнегі розробили новий кремнієвий аллотроп під назвою Si24, який складався з листів кремнію, розташованих у вигляді кілець з п'яти, шести і восьми атомів. Розриви в середині цих кілець можуть утворювати одномірні канали для руху інших атомів, що, за словами дослідників, може розблокувати програми для зберігання або фільтрації енергії.
У новому дослідженні вчені розробили метод перетворення Si24 на ще один новий аллотроп.
Нагрів кристалів Si24 змушував тонкі аркуші шикуватися в шестикутну форму на чотирьох повторюваних шарах, за що нова структура отримала назву 4H-кремній. Команда каже, що це сталося вперше, коли були створені стабільні об'ємні кристали з такого матеріалу.
«Крім розширення нашого фундаментального контролю над синтезом нових структур, відкриття об'ємних кристалів 4H-кремнію відкриває двері в захоплюючі перспективи майбутніх досліджень для налаштування оптичних та електронних властивостей за допомогою інженерії деформації та елементного заміщення», - говорить Томас Шиелл, автор дослідження.
«Ми могли б потенційно використовувати цей метод для створення зацькованих кристалів для вирощування великих обсягів структури 4H з властивостями, які потенційно перевершують властивості алмазного кремнію».
Ще невідомо, які саме додатки може відкрити нова кремнієва структура, але дослідники кажуть, що це може призвести до поліпшень у таких компонентах, як транзистори - основа для електронних пристроїв - або фотоелектричних енергетичних системах.
Дослідження було опубліковано в журналі Physical Review Letters.
