新奇的化學(xué)氣相蝕刻技術(shù)制造出超窄硅納米線流程圖
圖片來(lái)源:物理學(xué)家組織網(wǎng)
十年前,東北大學(xué)研究人員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了擁有“非常非常微小”線狀納米結(jié)構(gòu)的硅。此后的計(jì)算機(jī)建模顯示,這種材料擁有高壓縮結(jié)構(gòu),尺寸比普通硅小10%—20%,而普通硅在這種壓縮狀態(tài)下通常不穩(wěn)定。研究表明,新型硅頂部有很薄一層氧化物,這可能有助于讓其維持壓縮狀態(tài)。圖片來(lái)源:物理學(xué)家組織網(wǎng)
傳統(tǒng)硅的帶隙(決定半導(dǎo)體材料內(nèi)的電子在受到外源刺激時(shí)導(dǎo)電所需的能量)為1.11電子伏特,但新型硅的帶隙為4.16電子伏特,創(chuàng)下世界紀(jì)錄。超寬帶隙意味著這種材料需要更大刺激才能導(dǎo)電,但也表明其可在高功率、高溫和高頻下工作,因此用這種新材料生產(chǎn)的硅納米線將適用于電子、晶體管、二極管和LED器件等領(lǐng)域。
研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)明了一種生產(chǎn)硅納米線的新方法——無(wú)需催化劑的化學(xué)氣相蝕刻,可制造出僅為目前商用硅納米線1/20到1/10的納米線。
研究人員表示,這種新型硅對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)很有吸引力,可用于無(wú)線電、雷達(dá)和太陽(yáng)能電池等光伏領(lǐng)域。新型硅納米線還可改善鋰離子電池的性能,拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。由于新型硅納米線的尺寸非常小,因此可在其中操縱各種有趣的量子現(xiàn)象,用于量子計(jì)算領(lǐng)域處理量子信息。
研究團(tuán)隊(duì)下一步計(jì)劃更好地理解這一過(guò)程背后的所有化學(xué)原理,并弄清為什么這種形式的壓縮硅如此穩(wěn)定,也希望優(yōu)化蝕刻工藝,使納米線表面更光滑,以進(jìn)一步擴(kuò)大其規(guī)模用于工業(yè)生產(chǎn)。
原標(biāo)題:4.16電子伏特!新型硅帶隙創(chuàng)下世界紀(jì)錄,有助量子計(jì)算研究