Аллотропы кремния
Аллотропы кремния представляют собой структурно разнообразные формы кремния .
Аморфный кремний
[ редактировать ]Аморфный кремний имеет форму коричневого порошка. [1]
Кристаллический кремний
[ редактировать ]Кристаллический кремний имеет металлический блеск и сероватый цвет. Монокристаллы можно выращивать методом Чохральского . Кристаллический кремний может быть легирован такими элементами, как бор , галлий , германий , фосфор или мышьяк . Легированный кремний используется в твердотельных электронных устройствах, таких как солнечные элементы, выпрямители и компьютерные чипы. [1]
Кремний кристаллизуется по той же схеме, что и алмаз , и выглядит как две взаимопроникающие гранецентрированные кубические примитивные решетки . Размер стороны куба составляет 0,543 нм. [2]
Силицен
[ редактировать ]Силицен представляет собой двумерную систему с гексагональной сотовой структурой, похожей на структуру графена . Силицен имеет характеристики, отличные от графена. Он имеет периодически искривленную топологию ; межслоевая связь гораздо сильнее; а его окисленная форма, 2D-кремнезем , имеет химическую структуру, отличную от оксида графена . Впервые он был создан в 2010 году.
Пентасилицен представляет собой двумерную систему с пентагональной структурой, аналогичной пентаграфену . Впервые структура была синтезирована в 2005 году. [3] [4]
И
24
[ редактировать ] И
24 представляет собой ромбический кристаллический аллотроп Si . Впервые он был синтезирован в 2014 году. [5] [6] Создание аллотропа включало образование Na.
4 Си
24 , поликристаллическое соединение с помощью танталовой капсулы, высокой температуры и пресса с несколькими наковальнями мощностью 1500 тонн, который постепенно достиг давления 10 гигапаскалей (1500000 фунтов на квадратный дюйм). Затем его «дегазировали» в вакууме при 400 К (127 °С; 260 °F) в течение восьми дней. В результате была получена структура типа цеолита . [7]
И
24 имеет квазипрямую запрещенную зону (в частности, небольшую и почти плоскую непрямую запрещенную зону ). Он может проводить электричество более эффективно, чем кремний с ромбовидной структурой. Он может поглощать и излучать свет. Он состоит из пяти-, шести- и восьмичленных колец. Маленькие атомы и молекулы могли проходить через соответствующие отверстия. [7]
Si24 может быть легирован как p- , так и n -типом , при этом легирующие примеси легко ионизируются. Бор и фосфор являются наиболее вероятными легирующими добавками. [8]
Потенциальные применения включают хранение и фильтрацию энергии. [7]
4H кремний
[ редактировать ]Кремний 4H представляет собой объемную, высокоупорядоченную гексагональную 4-слойную кристаллическую форму Si.
24 . Измерения оптического поглощения выявили непрямую запрещенную зону около 1,2 эВ , что согласуется с расчетами из первых принципов. [5] [6]
Силицин
[ редактировать ]Одномерный силицин аналогичен углеродному аллотропному карбину , поскольку представляет собой длинную цепь кремния вместо углерода. [9] Двумерный силицин аналогичен аллотропу углерода графину . [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Кремний | Si (Элемент) — ПабХим» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 7 июня 2021 г.
- ^ «Кремний и германий» . гиперфизика.phy-astr.gsu.edu . Проверено 7 июня 2021 г.
- ^ Леандри, К.; Лэй, Г. Ле; Офре, Б.; Жирардо, К.; Авила, Дж.; Давила, МЭ; Асенсио, MC; Оттавиани, К.; Криченти, А. (2005). «Самовыравнивающиеся кремниевые квантовые проволоки на Ag(110)» . Поверхностная наука . 574 (1): L9–L15. дои : 10.1016/j.susc.2004.10.052 .
- ^ Сахаф, Х.; Массон, Л.; Леандри, К.; Офре, Б.; Ле Лэй, Г.; Рончи, Ф. (25 июня 2007 г.). «Формирование одномерной решетки на молекулярном уровне путем самосборки прямых кремниевых нанопроволок» . Письма по прикладной физике . 90 (26): 263110. дои : 10.1063/1.2752125 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Перейти обратно: а б Ирвинг, Майкл (07.06.2021). «Ученые создали странную новую форму кремния» . Новый Атлас . Проверено 7 июня 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Шил, Томас Б.; Чжу, Ли; Кук, Брентон А.; Брэдби, Джоди Э.; Маккалок, Дугал Г.; Штробель, Тимоти А. (25 мая 2021 г.). «Объемный кристаллический $4H$-кремний посредством метастабильного аллотропного перехода» . Письма о физических отзывах . 126 (21): 215701. doi : 10.1103/PhysRevLett.126.215701 . hdl : 1885/293483 . ПМИД 34114875 . S2CID 235404142 .
- ^ Перейти обратно: а б с «Новый тип кремния может найти применение в солнечных элементах и светодиодах» . Новый Атлас . 20 ноября 2014 г. Проверено 7 июня 2021 г.
- ^ Линху, Цзяцзюнь; Шен, Лей; Ян, Мин; Сюй, Шуян; Фэн, Юань Пин (27 июля 2017 г.). «Si24: эффективный материал для солнечных батарей» . Журнал физической химии C. 121 (29): 15574–15579. дои : 10.1021/acs.jpcc.7b04032 . ISSN 1932-7447 .
- ^ Филип Ф. Шеве и Бен Штайн (3 сентября 1998 г.). «Силицин, новая форма кремния» . Внутренние научные исследования — Обновление новостей физики . № 388. Американский институт физики. п. История №3. Архивировано из оригинала 6 августа 2007 года . Проверено 12 октября 2013 г.
- ^ Пей Ян и Ву Хай-Бин (2013). «Оптимизированная геометрия и электронная структура графиноподобных силициновых нанолент». Китайская физика B. 22 ( 5): 057303. doi : 10.1088/1674-1056/22/5/057303 . S2CID 250784436 .