Полупроводниковая промышленность возлагала большие надежды на новый суперматериал силицен (у него много общего с известным «чудо-материалом» графеном). Но ученые из Университета Твенте (Нидерланды), заснявшие образование силицена «в прямом эфире», камня на камнене оставили от этих надежд: силицен оказался самым настоящим самоубийцей.
Новый материала впервые синтезировали в 2010 году.
Как и графен, он состоит из однослойной пленки атомов, упорядоченных подобно сотам (только из атомов кремния, а не углерода).
Особые свойства обоих материалов (прочность, гибкость, отличная электропроводимость) и воодушевляли изготовителей полупроводников. Неумолимые потребности миниатюризации компьютерных микросхем говорят о том, что предел уменьшения деталей из кремния всё ближе и ближе.
Силицен же казался еще «круче» графена: полупроводниковая промышленность привыкла к кремнию, а, кроме того, в силицене проще организовать так называемую «запрещенную зону», необходимую для работы транзисторов.
Нидерландские ученые записали на видео процесс образования силицена: они дали испарённым атомам кремния осаждаться на серебряной поверхности – так сразу получилась прелестная одноатомная пленка. Вроде всё хорошо, но с определенного момента на сформировавшийся слой падают новые атомы, и начинается образование кристаллов кремния (кристаллическая структура принципиально отличается от сотовой). Так начинается кристаллизация вещества – необратимый процесс! И новообразованный кремний, так сказать, пожирает силицен.
Дело в том, что кристаллическая структура кремния с энергетической точки зрения более благоприятна, чем сотовая (силицена), и поэтому более стабильна. Ученым не удалось покрыть силиценом всю поверхность серебра (максимум 97%), и, главное, создать многослойную пленку. Иными словами,
как только поверхность практически до конца закрыта силиценом, материал «кончает жизнь самоубийством» и на его месте остается обычный кремний. Даже если поменять тип поверхности, иного результата ожидать не стоит, пишут ученые: воздействие субстрата на образование второго слоя силицена пренебрежимо мало.
Комментарии
У кремния sp3d2 гибритизация является наиболее устойчивой, поэтому он не желает образловывать моноатомный слой, а если заставили, то он постепенно превращается термодинамически устойчивую форму.
Возможно, для получения устойчивого монослоя кремния его нужно растить на графеновой подложке, и закрыть сверху еще одним стоем графена, получив некий бутерброд, где свободные орбитали атомов кремния будут частично заполнены делокализованными электронами графена, что придаст такой системе большую термодинамическую устойчивость.
Кажется именно так сейчас поступают с новыми органическими веществами - сначала делают модель молекулы и рассчитывают свойства, а потом уже синтезируют.
Ну а сновыми молекулами поступают по разному: если уверен, делаешь сразу, если не очень уверен, то со второй третьей попытки, если не получилось, то ищешь литературу и сновап пробуешь, ну а если снова заколдобило, то можно и посчитать.
Тут важнее не расчет, а технология получения, что в качестве слоев использовать и как все это технически совместить. Думаю, что графеново- силиценовый бутерброд будет вполне жизнеспособен, но может быть где-то сделать полифталоцианиновые вставки, в качестве легирования, например из полифтпалоцианина кремния, который вроде бы никем еще не получен.
Так что схема Нобеля обозначена, осталось найти финансирование Нобелей в 10-20 и флаг в руки и вперед)))
Попробуете?