Авторизация
Наша группа Вконтакте
Наши партнеры
КРЫМ. СТРОЙИНДУСТРИЯ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ВЕСНА — 2016
19 июн 01:19Технологии

Силицен может оказаться перспективнее графена

Силицен может оказаться перспективнее графена

Коллектив ученых, возглавляемый Патриком Фогтом (Технический Университет Берлина) и Паолой де Падова (Институт структуры материалов, Италия), получил силицен оригинальным и простым методом, в котором использовалось осаждение паров кремния на кристалле серебра. Соответствующую работу опубликовал на своих страницах журнал Physical Review Letters.

Процесс поиска новых перспективных материалов для наноэлектроники идет постоянно. Очень многие считают, что прорыв может дать уникальный по своим характеристикам графен, обладающий структурой «сотовых ячеек». Впрочем, пока это не дало ощутимого прогресса в виде конкретных инженерных решений. Кремний в этом плане выглядит привлекательнее, ведь интеграция материалов на его основе с микросхемами (тоже основанными на кремнии), думается, будет происходить легче.

По предсказаниям теории, силицен должен быть наноматериалом, обладающим складчатой структурой поверхности, иметь толщину в 1 атом, обеспечивая распределение электронов со свойствами фермионов Дирака.

Многие группы ученых пытались (и не один раз) получить силицен. Однако эта работа – пожалуй, самая убедительная, и первая, в которой удалось экспериментальными данными подтвердить предсказанные в теории свойства. С помощью сканирующего туннельного микроскопа, а также применив угловую разрешающую фотоэмиссионную спектроскопию, в сочетании с расчетом на основе теории функционала плотности, были определены валентные углы и расстояния между атомами. Полученные результаты соответствуют данным, полученным в теоретических расчетах.

Изящный метод получения путем осаждения паров кремния на кристалле серебра напоминает историю, поведанную инженером Айвором Джайавером, который совершил серьезное открытие в квантовой физике. Открытый им туннельный эффект принес ученому Нобелевскую премию. История, основанная на неопубликованной части интервью, данного Айвором Джайавером в 2011 году в Москве, звучит так.

Известно, что при приближении двух металлических проводников на достаточно близкое расстояние может произойти процесс, при котором электрон «перескочит» из одного в другой, но при этом не будет находиться между ними. Это не похоже на человека, который при перемещении проходит весь путь от начала до конца, находясь в определенное время в промежуточной точке. Электрон при этом может быть либо в начальном металле, либо в конечном. Трудность состоит в создании условий, при которых электрон прыгнет. Расчеты показывали, что надо обеспечить расстояние между металлами в 2 нанометра. Однако сделать это трудно. Множество способов были испробованы, но не принесли плодов. И, в конце концов, путем испарения алюминия при определенных условиях, а затем конденсации металла на стекле, удалось получить тонкий зеркальный слой алюминия. К тому же, использовался трафарет, поэтому образовалась тонкая «зеркальная» полоса. Тем же методом была получена и вторая, скрещенная с первой. Но при этом между ними образовался слой оксида, толщина которого была как раз нужная – два нанометра. И скачок через этот слой удалось зафиксировать. Осталось только описать это открытие. И во время чтения доклада на лицах людей явно читалось недоверие, начались вопросы. Слушатели хотели знать, где гарантии отсутствия контакта между металлами, почему оксид алюминия не мог оказаться полупроводником и множество подобных вещей. Однако все было выражено корректно, даже раздались аплодисменты. Джайавер стал искать способы избавиться от малейших сомнений, он экспериментировал в течение шести месяцев, даже поступил в институт для изучения квантовой механики. И как раз тогда окончательно сам уверился в полученных результатах.

Силицен может оказаться перспективнее графена

Рис. 2. Осаждение Si на серебре (111)-(1х1). (а) Отображаемое соотношение между 2p-орбиталями Si и 4d-орбиталями Ag базового уровня эмиссии в зависимости от времени, которое кремний осаждается на подложку изсеребра. (b) (4х4) LEED-шаблон (27 эВ) после осаждения1 миллилитра кремния, температура 220 градусов по шкале Цельсия. (Метки поставлены в точках, где соотношение спинов равно (0; 1/4), (0; 1/2) и (0; 3/4).

Силицен может оказаться перспективнее графена

Рис. 3. Так устроен плоский слой силицена в 1 атом. STM-картинка заполненных ячеек:
(a) начало процесса – подложка из чистого серебра (111)-(1х1), Ubias = - 0,2 V, I = 1,93 nA);
(b) (4х4) силиценовый слой (Ubias = - 1,4 V, I = 0,29 nA).
(c) Модель расположения атомов в силицене на серебре (111). Атомы кремния находятся на «вершине» серебра. Правое нижнее изображение: модель одного слоя из шаров и стержней (без серебряной подложки). Межатомное расстояниесоставляет 0,22 нм.

Силицен может оказаться перспективнее графена

Рис. 4. Расчетное строение силицена на серебре (111), выполненное на основе расчетапо методу функционала плотности (DFT). (a) Геометрическаямодель силицена на серебре (111) идентичнатаковой на предыдущемрисунке. (b) Профильная проекция. (c) Укрупненный вид гексагональнойструктуры силицена. Выделеннаячасть обведена белым на изображении (а). (d) Моделирование STM-картинки (слева) для изображенной на рисунке (а) структуры. Особенности структуры модели совпадают сполученными экспериментально путем STM (справа), т.е., являются гексагональной решеткой, составленной из треугольников с затемненными «серединами».
Рейтинг:
8
  1. sayana
    28 ноября 2013 07:19
    За нанотехнологиями конечно будущее. А для развития этого направления в науке и применения ее достижений, необходимы новые сверхтонкие, сверхпроводимые и прочные материалы. Казалось, что нет лучше материала, чем графен, но ученые получили новый материал с лучшими характеристиками. Возникает вопрос о стоимости силицена, кремний недорогой минерал, а серебро недешево и запасы его ограничены? В современных микросхемах уже содержится очень мало различных драгметаллов, потому что их применение существенно удорожает конечный продукт.

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Вопрос:
От чего дают энергию солнечные батареи?
Ответ:*
Важно ваше мнение
Какая на Ваш взгляд самая перспективная технология в энергетике?