Silikoneanalog af grafen - silicium opnået • Yuri Yerin • Videnskabsnyheder om "Elements" • Nanoteknologi, Fysik

Silikone grafen analog opnået – silicium

Fig. 1. a) Billede af parallelle silikestrimler dyrket ved stuetemperatur på et sølvunderlag, der måler 6,2 × 6,2 nm. b) billede af gitteret af silikestrimler med en stigning på ca. 2 nm. Billedstørrelsen er 22 × 20 nm. Alle billeder blev opnået ved anvendelse af et scanningstunnelingsmikroskop. Fig. fra artiklen under drøftelse

For første gang lykkedes en gruppe forskere fra Frankrig, USA, Italien og Spanien at opnå et silicium – et atomskikt af silicium. Det blev dyrket ved molekylærstråle-epitaks på et sølvunderlag. Ifølge forskere bør siliconens "relative" af grafen forlænge Moores lov, som beskriver processen med miniaturisering af mikroelektroniske anordninger over tid.

For nylig er grafen – et lag af carbonatomer – blevet et af de "hotteste" og mest populære materialer inden for fysisk forskning. Og det er ikke overraskende, fordi det har unikke mekaniske, varmeledende, elektriske og lige optiske egenskaber. Sandt nok er der en betydelig men. Når de taler om den praktiske anvendelse af graphen, indikerer de først og fremmest sin påståede anvendelse i mikroelektronik (eller endnu bedre i "nanoelektronik") – oprettelsen af ​​en grafen "mikroprocessor".Andrew Geim og Konstantin Novoselov opfordrede endda til gennemførelse af en sådan enhed – omkring 20 år. Moderne mikroelektronik bygger dog stadig på siliciumbasis, hvilket betyder, at det ikke er så nemt at skifte til kulstofteknologi. Derfor er det ikke overraskende, at nogle grupper af forskere forsøger at få en slags analog af grafen – silicium, som er et atomskikt af silicium. I dette tilfælde ville det være ønskeligt, at siliciens egenskaber ikke afviger meget fra grafen.

I 2000 i tidsskriftet Fysisk gennemgang B udgivet en artikel med det nysgerrige navn Ab initio beregninger for et hypotetisk materiale: Silikone nanorør ("Preliminære beregninger af egenskaberne af et hypotetisk materiale – silicon nanorør"). Forfatterne af denne artikel, brasilianske fysikere, undersøgte de fysiske egenskaber af silicium enkeltvægte nanorør og viste, at afhængigt af chiralitet (det vil sige hvordan man drejer nanorør), kan de udvise metalliske og halvlederegenskaber såvel som carbon nanorør. Dette var det første forsøg på at studere, omend teoretisk, siliciumstrukturer som kulstof.

Hvad er nanorørernes forhold til flad silicium? Faktum er, at teorien, der bruges til at beskrive nanorørernes egenskaber, ikke er vigtig,kulstof eller silicium – kan let anvendes til sagen, når disse rør omdannes til et plan, henholdsvis dreje sig til grafen eller til silicium. Derfor kan man sige, at forskere fra Brasilien var det første skridt i retning af opnåelse af silicium. Forresten er siliciumnanorør allerede blevet opnået, og for relativt lang tid siden – i 2005 (se artiklen om Eksperimentel billeddannelse af siliciumnanorør og Silicon Nanotubes, er den sidste artikel offentligt tilgængelig her, PDF, 306 Kb).

En detaljeret undersøgelse af egenskaberne af silicium (og andre siliciumatomstrukturer), der igen blev teoretisk, blev udført i 2007 i artiklen Elektronisk struktur af siliciumbaserede nanostrukturer. Konklusionen opnået af forfatterne af denne artikel til silicium er som følger: silicones egenskaber er næsten identiske med egenskaberne af dets carbon "relative" grafen. For eksempel har ladetransportører den samme lineære dispersionslov – energispektret for partikler i en krystal. Dette betyder, at elektroner, der er i visse dele af krystalstrukturen af ​​silicium, optræder som partikler, der ikke har nogen masse. Denne adfærd er også iboende i en anden partikel – fotonet.Det er rigtigt, som beregningerne viste, at dette er en af ​​forskellene mellem silicen og grafen – bevægelseshastigheden af ​​"masseløse" elektroner i silicium er en størrelsesorden mindre end den for grafenerne.

Så forblev den for den lille – for at få siliconen. Og det ser ud til, at gruppen af ​​forskere fra det tværfaglige center for nanovidenskab i Marseille under ledelse af Christel Leandri formåede at gøre dette.

Silicen blev opnået ved hjælp af molekylærstråles epitaxy på et sølvsubstrat. Fysik af silikestrimler fortryk indeholder billeder af siliciumstrimler af en siliciumtykkelse opnået ved hjælp af scanningstunnelmikroskopi (figur 1). Herudover angiver forfatterne detaljeret de studerede fysiske og kemiske egenskaber af silicium. En af dem er den større kemiske stabilitet af silikestrimlerne sammenlignet med graphene. I særdeleshed taler vi om den stærke kemiske aktivitet af carbonatomer, der ligger på kanterne af grafenstrimler, mens silikekanterne i langt mindre grad er underlagt dette fænomen. Groft sagt er det meget lettere at holde silica i hænderne og ikke ødelægge det end grafen.

Interessant nok henviser forskerne i deres arbejde, der er offentliggjort i arkivet, til deres egen upublicerede hidtil artikel, hvori silicium vil blive undersøgt mere detaljeret.

Således blev der efter siliciumnanorør opnået en anden struktur type silicium-silicium. Ifølge artiklens forfattere bør brugen af ​​silicium i mikroelektronik forlænge Moores lov, hvorefter lagerenhedernes kapacitet fordobles cirka hvert andet år med deres stabile miniaturisering.

Kilde: A. Kara, C. Leandri, M. E. Dávila, P. de Padova, B. Ealet, H. Oughaddou, B. Aufray, G. Le Lay. Fysik af silikestrimler // preprint arXiv: 0811.2611 (17. november 2008).

Yuri Yerin


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: