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美国的研究人员制备了一种必要带上隙同素异形体的新型硅材料。它融合了如砷化镓的吸光能力和传统硅材料的加工优势,有可能使太阳能电池和闪烁设备再次发生完全变革。
目前的制备流程宽且便宜,但研究人员指出这项技术需要解决问题这个问题。 硅材料是电子工业的支柱,但是一般来说的金刚石立方结构同素异形体具备间接带上隙。这意味著电子无法通过吸取或升空光子的形式在价带和导带间往返穿过,它们还必须声子来节省动力。这减少了硅材料的吸取和升空光的效率。
硅太阳能电池必须薄的硅晶片以吸取充足的光,而LED则必须更加便宜的材料,如砷化镓,剧毒且不易分解成。 硅的四面体键结构促成其具备多种假想亚稳态结构,其中多个具备比基态额低的能量。在高压环境下,需要仔细观察到多个结构,其中四个在环境条件下是动态平稳的。
在2013年,华盛顿卡内基研究的TimothyStrobel和他的同事找到了Na4Si24。现在,他们找到,在真空下将Na4Si24冷却至400K,渐渐赶出钠原子,获得了一种向量同素异形体的新型硅结构。
理论计算出来和实验指出,该材料在750K和10GPa下平稳不存在,并且具备大约1.3eV的必要带上隙,是一种理想的光伏电池材料。 该材料当前仅有生产粉末样品,其简单的生产过程似乎容许了它的工业应用于。然而,Strobel悲观地指出这些艰难是可以解决的。
他说道,现在我们正在重点研究需要构成优良性能单晶材料的方法。一旦我们需要做,我们才能确实证实该材料否能为半导体技术带给革命性发展。
此外,如果我们需要获得该晶体合理尺寸的基板,我们几乎可以在任何高压下生产该同素异形体,也需要生产当前用于金刚石生产的多尺寸外延生长晶体。 美国南佛罗里达大学物理学家GeorgeNolas坚信本文的最显着之处在于它的新制备方法,他说道,该方法有可能用作其他开放式框架材料结构的制备。美国纽约州立大学石溪分校的电子结构理论学家ArtemOganov某种程度赞扬这个制取材料的简单方法。现在的问题是:这种材料否可以击败硅材料。
他说道,如果不是,那么这是一个很好的尝试,这些重复尝试理所应当。如果是,那么我们可以进香槟庆典了!。
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