科学家发明创造具有独特六角形结构新型硅4H-silicon的方法

由卡内基科学研究所领导的一项研究中，已开发出创造具备独特六角形结构新型硅的方法。基于其原子的排列，元素可以采取不同的晶体形式，这称之为同位素。而这些元素可以产生不同的特性，最典型的例子就是碳，它可以以石墨烯的二维片状存在，以石墨的二维片状堆积存在，或以钻石的立方格状存在等等。

最常用的硅具有与钻石相同的结构，但其他结构有可能具有其他有用的电子特性。2014年，卡内基大学的一个团队开发了一种新的硅异形体，称为Si24，它是由排列在五个、六个和八个原子环中的硅片组成的。这些环中间的空隙可以形成一维通道，供其他原子通过，该团队说这可以开启能量存储或过滤方面的应用。

在新的研究中，研究人员开发了一种方法，将Si24转化为另一种新的同位素。加热Si24晶体使薄片在四个重复层上排列成六边形，从而使新结构被命名为4H-silicon。研究小组说这是第一次创造出这种材料的稳定的大块晶体。

该研究的作者 Thomas Shiell 说：“除了扩大我们对新型结构合成的基本控制之外，4H-硅晶体的发现还为通过应变工程和元素替代来调整光学和电子特性的令人兴奋的未来研究前景打开了大门”。我们有可能使用这种方法来创造种子晶体，以生长出大量的4H结构，其特性有可能超过钻石硅的特性。

新的硅结构究竟能开辟什么样的应用还有待观察，但该团队表示，它可能会导致晶体管–电子设备的基础–或光伏能源系统等组件的改进。