Interested Article - Силицен

cathleen
  • 2021-07-06
  • 2

СТМ изображение первого (4×4) и второго (√3×√3-β) слоев силицена на тонкой плёнке серебра. Размер изображения 16 × 16 нм.

Силице́н ( англ. silicene ) — двумерное аллотропное соединение кремния , подобное графену , в котором по крайней мере часть атомов находится в sp 2 - гибридизации .

История

Хотя теоретики рассуждали о существовании и возможных свойствах силицена с середины 1990-х годов, он не был обнаружен до 2010 года, когда исследователи в первый раз наблюдали структуры кремния, похожие на силицен . Используя сканирующий туннельный микроскоп , они изучили с атомарным разрешением самособранные силиценовые наноленты и силиценовые листы, выращенные на кристалле серебра .

Структура типичного силиценового кластера.

Вычисления согласно теории функционала плотности показали, что атомы кремния образуют сотовые конструкции на серебре с небольшими искривлениями, которые делают графеноподобные конфигурации более вероятными.

В 2012 году силицен был выращен на подложке из диборида циркония ZrB 2 .

Структура и свойства

Структура силицена является метастабильной , в отличие от графена он легко взаимодействует с окружающей средой: окисляется на воздухе и связывается с другими материалами . Силицен проявляет сильную склонность к образованию неровностей и гребней на его поверхности, что может являться следствием характера взаимодействия соседних атомов кремния, которые не склонны к образованию sp 2 -связей : разные расчёты говорят о том, что высота неровностей составляет 0.44 — 0.53 Å . Носители заряда в силицене описываются уравнением Дирака для безмассовых частиц , как и в графене, приводящей к линейному закону дисперсии, но существенным преимуществом силицена является возможность управления шириной запрещённой зоны , что важно для практического применения материала . Предполагается, что по своим свойствам силицен может быть близок к топологическим изоляторам . При помощи квантовомеханических расчётов было получено, что модуль Юнга в силицене составляет 178 ГПа и была показана возможность управлять электропроводностью силицена путём его механического растяжения, переводя его из состояния полуметалла в металл . Моделирование методом молекулярной динамики даёт меньшее значение для модуля Юнга: около 82 ГПа . При помощи теории функционала плотности показано, что подвижность носителей заряда в силицене составляет 2.57·10 5 м 2 /( В · с ) при комнатной температуре .

Возможные применения

Силицен совместим с кремниевой электроникой, поскольку сам состоит из кремния , поэтому предполагается, что он найдёт широкое применение, например, в производстве транзисторов . В дополнение к его потенциальной совместимости с существующей полупроводниковой техникой, силицен имеет преимущество малой окисляемости кислородом вблизи границы с оксидом кремния . Расчёты по теории функционала плотности показали, что силиценовые плёнки являются отличными материалами для изготовления полевых транзисторов . Поскольку плоская структура для силицена энергетически невыгодна, он характеризуется упорядоченными искажениями на поверхности и повышенной гибкостью по сравнению с графеном, что также увеличивает спектр его применения в электронике . В 2015 году впервые продемонстрирована технология создания транзистора на основе силицена . Существуют исследования, свидетельствующие в пользу возможности применения силицена для создания анода в натрий-ионных аккумуляторах . Вследствие особенностей адсорбции газов на своей поверхности силицен может найти применение в области высокочувствительных молекулярных сенсоров .

Литература

Spencer M. J. S., Morishita T. Silicene: Structure, Properties and Applications, Springer Series in Materials Science, Volume 235. ISBN 978-3-319-28342-5. Springer International Publishing Switzerland, 2016. — 2016. — ISBN 978-3-319-28342-5 .

Примечания

  1. Sone Junki , Yamagami Tsuyoshi , Aoki Yuki , Nakatsuji Kan , Hirayama Hiroyuki. // New Journal of Physics. — 2014. — 17 сентября ( т. 16 , № 9 ). — С. 095004 . — ISSN . — doi : . [ ]
  2. Antoine Fleurence, Rainer Friedlein, Taisuke Ozaki, Hiroyuki Kawai, Ying Wang. (англ.) // Physical Review Letters. — 2012-06-11. — Vol. 108 , iss. 24 . — P. 245501 . — ISSN . — doi : .
  3. Kyozaburo Takeda and Kenji Shiraishi. Theoretical possibility of stage corrugation in Si and Ge analogs of graphite (англ.) // Physical Review B : journal. — 1994. — Vol. 50 . — P. 14916 . — doi : .
  4. G. G. Guzman-Verri and L. C. Lew Yan Voon. Electronic structure of silicon-based nanostructures (англ.) // Physical Review B : journal. — 2007. — Vol. 76 . — P. 075131 . — doi : .
  5. Cahangirov, Topsakal, Akturk, Sahin and Ciraci. Two- and One-Dimensional Honeycomb Structures of Silicon and Germanium (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 2009. — Vol. 102 . — P. 236804 . — doi : .
  6. B. Aufray, A. Kara, S. Vizzini, H. Oughaddou, C. Léandri, B. Ealet and G. Le Lay. Graphene-like silicon nanoribbons on Ag(110): A possible formation of silicene (англ.) // Applied Physics Letters : journal. — 2010. — Vol. 96 . — P. 183102 .
  7. Research highlight. Silicene: Flatter silicon (англ.) // Nature Nanotechnology : journal. — 2010. — Vol. 5 . — P. 384 . — doi : .
  8. B. Lalmi, H. Oughaddou, H. Enriquez, A. Kara, S. Vizzini, B. Ealet and B. Aufray. Epitaxial growth of a silicene sheet (англ.) // Applied Physics Letters : journal. — 2010. — Vol. 97 . — P. 223109 .
  9. A. Fleurence, R. Friedlein, Y. Wang and Y. Yamada-Takamura. Experimental evidence for silicene on ZrB 2 (0001) (рум.) // Symposium on Surface and Nano Science 2011 (SSNS'11)，Shizukuishi, Japan，2011.01.21.
  10. ↑ N. D. Drummond, V. Zólyomi, V. I. Fal'ko. // Physical Review B. — 2012-02-22. — Т. 85 , вып. 7 . — С. 075423 . — doi : .
  11. ↑ Geoff Brumfiel. (англ.) // Nature. — 2013-03-01. — Vol. 495 , iss. 7440 . — P. 152–153 . — ISSN . — doi : .
  12. Michelle Spencer, Tetsuya Morishita. . — Springer, 2016-02-19. — 283 с. — ISBN 978-3-319-28344-9 .
  13. Zeyuan Ni, Qihang Liu, Kechao Tang, Jiaxin Zheng, Jing Zhou. // Nano Letters. — 2012-01-11. — Т. 12 , вып. 1 . — С. 113–118 . — ISSN . — doi : .
  14. G. Liu, M. S. Wu, C. Y. Ouyang, B. Xu. // EPL (Europhysics Letters). — 2012-07-01. — Т. 99 , вып. 1 . — С. 17010 . — ISSN . — doi : .
  15. Qing-Xiang Pei, Zhen-Dong Sha, Ying-Yan Zhang, Yong-Wei Zhang. (англ.) // Journal of Applied Physics. — 2014-01-14. — Vol. 115 , iss. 2 . — P. 023519 . — ISSN . — doi : . 29 декабря 2017 года.
  16. Zhi-Gang Shao, Xue-Sheng Ye, Lei Yang, Cang-Long Wang. // Journal of Applied Physics. — 2013-09-06. — Т. 114 , вып. 9 . — С. 093712 . — ISSN . — doi : . 2 августа 2022 года.
  17. Patrick Vogt, Paola De Padova, Claudio Quaresima, Jose Avila, Emmanouil Frantzeskakis. // Physical Review Letters. — 2012-04-12. — Т. 108 , вып. 15 . — С. 155501 . — doi : .
  18. Alessandro Molle, Carlo Grazianetti, Li Tao, Deepyanti Taneja, Md. Hasibul Alam. (англ.) // Chemical Society Reviews. — 2018. — Vol. 47 , iss. 16 . — P. 6370–6387 . — ISSN . — doi : .
  19. P. De Padova, C. Léandri, S. Vizzini, C. Quaresima, P. Perfetti, B. Olivieri, H. Oughaddou, B. Aufray and G. Le Lay. Burning Match Oxidation Process of Silicon Nanowires Screened at the Atomic Scale (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2008. — Vol. 8 . — P. 2299 .
  20. Deepthi Jose, Ayan Datta. Structures and Electronic Properties of Silicene clusters: A promising material for FET and hydrogen storage (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2011. — Vol. 13 . — P. 7304 .
  21. — Русские Викиновости
  22. Tao, L. et al. Silicene field-effect transistors operating at room temperature (англ.) // Nature Nanotechnol : journal. — 2015. — doi : .
  23. Jiajie Zhu, Udo Schwingenschlögl. // 2D Materials. — 2016-08-19. — Т. 3 , вып. 3 . — С. 035012 . — ISSN . — doi : .
  24. S. M. Aghaei, M. M. Monshi, I. Calizo. (англ.) // RSC Advances. — 2016. — Vol. 6 , iss. 97 . — P. 94417–94428 . — ISSN . — doi : .

Ссылки

  • S. Lebegue et al. Electronic structures of two-dimensional crystals from ab initio theory (англ.) // Physical Review B : journal. — 2009. — Vol. 79 . — P. 115409 .
  • M. De Crescenzi et al. Experimental imaging of silicon nanotubes (англ.) // Applied Physics Letters : journal. — 2005. — Vol. 86 . — P. 231901 .
  • A. Kara, C. Léandri, M. E. Dávila, P. De Padova, B. Ealet, H. Oughaddou, B. Aufray and G. Le Lay. Physics of Silicene Stripes (неопр.) // J. Supercond. Novel Magn.. — 2009. — Т. 22 . — С. 259 .
  • A. Kara, S. Vizzini, C. Leandri, B. Ealet, H. Oughaddou , B. Aufray and G. LeLay. Silicon nano-ribbons on Ag(110): a computational investigation (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2010. — Vol. 22 . — P. 045004 .
  • P. De Padova, C. Quaresima, C. Ottaviani, P. M. Sheverdyaeva, P. Moras, C. Carbone, D. Topwal, B. Olivieri, A. Kara, H. Oughaddou, B. Aufray and G. Le Lay. Evidence of graphene-like electronic signature in silicene nanoribbons (англ.) // Applied Physics Letters : journal. — 2010. — Vol. 96 . — P. 261905 . — doi : .
  • Y.L. Song, Y. Zhang, J.M. Zhang, D.B. Lu and K.W. Xu. Can silicon behave like graphene? A first-principles study (англ.) // Applied Physics Letters : journal. — 2010. — Vol. 97 . — P. 112106 . — doi : .
  • Geoff Brumfiel (2013-03-12). . Nature News . Дата обращения: 13 марта 2013 .
Источник —

cathleen
  • 2021-07-06
  • 2
  • Tags:

Same as Силицен

The title for the last searches