Kieselerde

Silikon ( engl. Silicon ) ist die Bezeichnung für eine zweidimensionale, allotrope Modifikation des Siliciums , meiner eine hexagonale Wabenstruktur , ähnlich der des Graphens .

Geschichte

Obwohl BEREITS Mehrere Theo Galerien über sterben und eXistenZ Materialeigenschaften von Silica spekulieren sterben, [1] [2] [3] gerechnet werden Siliciumstrukturen, sterben sie Silica ähnlich Ist, in dem Formular von eindimensionalem Draht im Jahr 2010 und als zweidimensionales Siliciumdioxid schicht 2012 beobachten. [4] [5] Durch Kombination von Rastertunnelmikroskopie und Ande experiment Confinement Elle Verfahren ist es Möglich Synthese von Silica sterben, auch Ablagerung von Siliciumdioxid und Nanobändern Silicen- sterben Monoschichten im Versuch Durch Die Ablagerung eines Ag – (110) – und Ag (111) -Oberflächen von Silber Kristallen , auf atomare EbeneZu unterscheiden. Die Darstellungen segelt Hexagone in einer Wabenstruktur, die in der Wüste liegt. Dichte Funktionstheorie -Berechnung Im Fall der Endgültigen Silicens Dräuchten auf Ag (110) Oberflächen wurden diese Interpretation jedes Mal später hinzugefügt. [6] Im Jahr 2014 ersetzt das Team von Deji Akinwande der Universität Texas das Gerät bei der Umgebungstemperaturfunktion des Feldeffekttransistors auf Basis von Silicen. [7]

Eigenschaften

Im Jahr 2012 Nachrichten Mehr Unabhängige Forschergruppen von Geordneten Phasen an Ag (111) -Kristallen. [5] [8] [9] Untersuchungen mithilfe des winkelaufgelösten Photoelektronenspektroskopie Zeigt that Silica Eine ähnliche Elektronenkonfiguration Wie Graph hat. Sowohl Bild als auch Streuung über den K-Punkt des Kristalls, [5] variiert diese Interpretation als umstritten. [10] [11] [12] [13] Die Existenz von Masselosen Dirac- Fermionen (nach einem Modell der Dirac-Gleichmachung) In Silikon wurde ein Ag (111) -Crystal durch Rauchtunnel- Spektroskopie-Messungen weiter entwickelt [14]

Silica ist nicht vollkommen planar, Sondern Weist leicht, Regelmässig Krümmungen Innerhalb der Ringe von 0,44 Å (bei Bindungslänge Einer von 2,28 Å) auf, resultierend in Regelmässig Eine der Welle Formular einzelne SCHICHT. [15] Bei der Matrize Hydrierung Dezember Silica zu Einem Silan exotherme Reaktion verlauft, Wird vermutet, that Anwendungen this zur Wasserstoffspeicherung eingesetzt Werden Kann. Als Ursache des unebene Struktur des Rings Kieselsäure Wurde die Pseudo-Jahn-Teller – Effekt (PJT-Effect) Informationen angegeben. Dies wird durch eine vibrierende Kopplung der unbesetzten Molekulullorbitale (engl.unbesetztes Orbital , kurz UMO) mit dem besetzt Molekülorbitalen (engl. besetzten Orbital , kurz OMO). This Orbital Hat eine ähnlich hohe Energie, stirbt um Krümmung Dezember sonst hochsymmetrischen Silica Ringe verursachen zu. Durch ZUGABE von Lithium-Ionen Kann der Abstand des Energieniveaus between UMO und OMO vergrößert Werden, war in Einer Unterdrückung Dezember PJTs und SOMIT in Einer Abflachung wo Struktur resultiert. [16] In addition zur Möglich Kompatibilität mit BEREITS existierenden Halbleitertechnologien, Hut Silica der vorteil, sterben Dass Schichtenränder Keinerlei Reaktivität mit Air Schafgewebe Zeigt. [17]

Die Ausprägung von Kieselsäure Monoschichten Würden next to Silber außerdem ein weiterer Kristallen beobachten, Wie Zirkonium , [18] und Iridium . [19] Theoretische Untersuchungen ergaben, Silica Dass ein Al (111) Eine stabile wabenförmige SCHICHT Bild Sowie ein sogenanntes „Polygon Ales Silica“, D flache Struktur aus 3-, 4-, 5- und 6-Ringatom Igen Besteht. [20]

Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Silicen und Graphen

Silizium und Kohlenstoffatome haben eine Vielzahl ähnlicher Eigenschaften. Sie finden das Periodensystem der Kreuzung Derselben Hauptgruppe (siehe: Kohlenstoffgruppe ) und das Bild sp 2 – Hybridorbitale . Die 2D- Strukturen von Silikon und Graphen sind die ebenfalls und die anderen, sowie signifikante Unterscheidungsmerkmale. Beide Farbtöne werden als Hexagonals verwendet.Wabenstructures, Sie und die Graphschicht sollen Ihnen beim Aussehen von Siliceschicht helfen. This Krümmung verleihen Kieselsäure in anwesenheit extern EIN ELEKTRISCH Feld Eineine eins zählbare Bandlücke. Im Gegensatz zu Graphit, aus Welcher Graph SCHICHT Besteht sterben Durch schwache London-force Verbunden Ist, Ist Bindungskräfte Innerhalb der Monoschichten bei Silica vergleichsweise stark sterben. Da Siliciumringe jedoch keine sterben π-π-Wechselwirkungen ausbilden, kommt es bei Silica nicht zu Einer graphitartigen Zusammenklumpung der Ringe zu fullerenartigen Gebilden. [16] Silikon und Graphen haben eine ähnliche Elektronenkonfiguration . Beide Bilden Dirac Kegel aus und Haben Eine lineare Dispersion um den K-Punkt des Kristall. Beide haben einen eigenen -Spin-Hall-Effekt . [16]

Silikon-Schichten mit Funktionen Gruppen

Neben de reinen Silicone Structure nennt man organomodifizierte Monoschichten mit Phenylringen als funktionelle Gruppen an den Freien Elektronen. [21] Diese Einbringung der Funktionen Gruppen ermöglicht eine Dispersion der Schicht in organischen Lösemitteln .

Mögliche Vorteile für die Halbleitertechnik

Ein Möglich n-Dotierung Dezember Silica Kann Durch ein Alkali erreicht Werden, sterben Wobei Menge des Alkali EINER fliegen einfluss auf Bandlücke Hass sterben. Auf diese Weise kann die maximale Bandlücke von 0,5 eV liegen. Es war auch möglich, einen neuen doteren Halbleiter zu gewinnen, der für die elektronische Skalierung in CMOS-Technologie verwendet wurde , da es nicht möglich war, den D-Link zu verwenden.Als ein einziges Metallhalbleitermaterial vereinigt sich Silikon, das aus Silizium oder Graphen und kleinerer, elektronischer Schaltungen für die miniaturisierende Miniaturisierung erhalten wird. Es gibt eine Reihe von Studien zu Siliconen, die sehen, dass es möglich ist, die Bandlücke des Siliciums , auch durch elementare Verunreinigungen der Siliconstruktur, zu justieren. [22] Dass Bandlücke bis auf 0,1 eV gerettet werden konnte, war weniger wie die einer Bandlücke von 0,4 eV, die typisch für konventionelle Feldeffekttransistoren typisierte. [22] Stirbt, wenn bei gleicher Temperaturintrinsische Suchfähigkeit eines Halbleiters auf Siliconenbasis ist höher.

Für die Nanoelektronik ist das Verlorengehen bei herkömmlichen Metall-Oxid-Halbleiter-Ausfalltransistoren (MOSFET) ein großes Problem. Tunnel-Feldeffekttransistoren (TFET) Eine Alternative hierfür Könnte für Konventionell MOSFETs sein sterben, Da This Eine niedrigere Versorgungsspannung Benot und bei der Annäherung An die Schwellenspannung des Transistors EIN niedrigeren Abfall verzeichnen – beides Faktor, sterben zu geringeren Verlusten Führen. In Simulationen sahen die siliziumbasierten TFETs die traditionellen siliziumbasierten MOSFETs übertreffen. Der tachische Nach- und Aufbau in der Praxis fehlt allerdings. [22]

Weblinks

  • Sebastian Anthony: Silicon entdeckt: Einlagiges Silizium, das Graphen auf den Markt bringen könnte . 30. April 2012.

Einzelstunden

  1. Hochspringen↑ Kyozaburo Takeda, Kenji Shiraishi: Theoretische Möglichkeit der Stufe Wellen in Si und Ge – Analoga von Graphit . In: Physical Review B . Band 50, Nein. 20, 15, November 1994, S. 14916-14922, doi : 10, 1103 / PhysRevB.50.14916 .
  2. Hochspringen↑ Gian G. Guzman Verri, LC Lew Yan Voon: elektronische Struktur von Silizium-basierten Nanostrukturen . In: Physical Review B . Band 76, Nein. 7, 30, August 2007, S. 075131, doi : 10, 1103 / PhysRevB.76.075131 .
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  14. Hochspringen↑ Lan Chen, Cheng-Cheng Liu, Baojie Feng, Xiaoyue Er, Peng Cheng, Zijing Ding, Sheng Meng, Yugui Yao, Kehui Wu: Der Nachweis der Dirac – Fermionen in einem Wabengitter auf Silizium – Basis . In: Physische Überprüfungsbriefe . Band 109, Nein. 5, 3. August 2012, S. 056804, doi : 10.1103 / PhysRevLett.109.056804 .
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  21. Hochspringen↑ Yusuke Sugiyama, Hirotaka Okamoto, Takuya Mitsuoka, Takeshi Morikawa, Koji Nakanishi, Toshiaki Ohta, Hideyuki Nakano: Synthese und optische Eigenschaften von Einzelschicht Organosilicon -Nanoschichten . In:Zeitschrift der American Chemical Society . Band 132, Nein. 17, 5. Mai 2010, S. 5946-5947, doi : 10.1021 / ja100919d .
  22. ↑ hochspringen nach:a c Zeyuan Ni, Hongxia Zhong, Xinhe Jiang, Ruge Quhe, Guangfu Luo, Yang Yang Wang, Meng Ye, Jinbo Yang Junjie Shi, Jing Lu: Tunable Bandlücke und Dotierungstyp in Siliciumdioxid durch Oberflächenadsorption: Richtung Tunneltransistoren . In: Nanoskala . Band 6, Nein. 13, 13. Juni 2014, S. 7609-7618, doi : 10.1039 / C4NR00028E .

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