激光微爆技術把硅變成復雜奇特的新材料

寂靜天花板

硅是制造計算機芯片的常見材料。最近，澳大利亞國立大學（ANU）和英國倫敦大學學院的研究人員合作，在硅上制造出激光誘導的微小爆炸，從而創造出多種奇特的新材料。研究人員認為，這一新技術有望為超導、高效太陽能電池和光傳感器領域帶來更簡化的創新和制造工藝。
　　
該研究負責人、ANU激光物理學家安德烈·羅德說：“我們用硅創造了兩種全新的晶體排列，或者說相態，看起來還可能再造出4種。按照理論預測，這些材料的電子性質非常有趣，比如帶隙可變、適當摻雜可能變成超導體等。”
　　
據物理學家組織網6月29日報道，研究小組把激光聚焦于埋在二氧化硅層下面的硅上，能可靠地在固體硅上炸出一個個小坑，圍繞爆炸點會產生極端高壓，從而形成新的相態。新相態結構很復雜，研究小組花了一年時間才理解它。
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ANU電子材料工程小組的吉姆·威廉姆教授說，他們結合了電子衍射圖案和結構預測兩種方法，發現在這些新材料的晶體結構中，原子分別以12、16或32個數重復排列。“微爆炸把原本簡單的硅結構變成了極為復雜的結構，這可能給它們帶來罕見的、意想不到的性質。”
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9 u4 {$ ^9 C# U- ?ANU物理與工程研究院教授尤金·伽馬利說，這些復雜的相態通常是不穩定的，但由于體積很小，新材料能在變質之前迅速冷卻并凝固下來。目前，這些新的晶體結構能保存一年以上。
　　
傳統上，創造新材料要通過微鉆石砧打或擠壓材料，而超短激光微爆產生的壓力比鉆石砧所產生的要高出許多倍。
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/ M9 L8 E: y' B$ p  `研究小組的新方法有望使這些特殊材料變得更廉價，更易于大規模工業制造。“我們能在一秒鐘內，在普通硅材料上可靠地造出上千個微米大小的修改區。”ANU物理與工程研究院博士朱迪·布拉德拜說，“半導體行業價值幾十億美元，某些硅原子在適當位置即使只有微小的變化，也可能產生重大影響。”
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關鍵還是摻雜。