Американские ученые разработали способ создания новой формы кремния с уникальной гексагональной структурой.
Элементы могут принимать различные кристаллические формы — аллотропы, в зависимости от расположения их атомов. Они могут иметь совершенно разные свойства. Например, углерод может существовать в виде двумерных листов в виде графена, стопки этих листов — графита или кубические решетки — алмаза.
Интерес к гексагональному кремнию возник еще в 1960-х годах из-за возможности настраиваемых электронных свойств, которые могли бы улучшить характеристики за пределами кубической формы.
В 2014 году команда из института Карнеги разработала новый кремниевый аллотроп — Si₂₄, который состоял из листов кремния, расположенных кольцами из пяти, шести и восьми атомов. Разрывы в середине колец могут образовывать одномерные каналы для движения других атомов. По словам ученых, это пригодится для хранения или фильтрации энергии.
В новом исследовании ученые разработали метод превращения Si₂₄ в еще один аллотроп. Нагрев кристаллов Si₂₄ заставлял тонкие листы выстраиваться в шестиугольную форму на четырех повторяющихся слоях. Кстати, именно поэтому новая структура получила название 4H-кремний. Отмечается, что нехарактерные стабильные объемные кристаллы из такого материала созданы впервые.
Как именно применить новую кремниевую структуру? Ученые уверены, что открытие приведет к улучшениям в работе транзисторов или фотоэлектрических энергетических систем.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.