رشد سیلیکن روی ویفر سیلیکونی

اگر ساختاری مشابه گرافن ایجاد شود به‌طوری که به‌جای کربن، سیلیکون در آن قرار داشته باشد، به آن سیلیکن گفته می‌شود. یک ساختار ورقه‌ای به ضخامت یک اتم از جنس سیلیکون. یک تیم تحقیقاتی از موسسه علوم و فناوری ژاپن موفق به ایجاد سیلیکن روی ویفر سیلیکونی شده‌ است. این گروه از لایه بافر دی‌برمید زیرکونیوم که یک ماده سرامیکی است استفاده کردند.

اگر ساختاری مشابه گرافن ایجاد شود به‌طوری
که به‌جای کربن، سیلیکون در آن قرار داشته باشد، به آن سیلیکن گفته می‌شود.
یک ساختار ورقه‌ای به ضخامت یک اتم از جنس سیلیکون. یک تیم تحقیقاتی از
موسسه علوم و فناوری ژاپن موفق به ایجاد سیلیکن روی ویفر سیلیکونی شده‌
است. این گروه از لایه بافر دی‌برمید زیرکونیوم که یک ماده سرامیکی است
استفاده کردند.

در سال ۱۹۹۴ محققان با استفاده از تحقیقات نظری به بررسی ساختار پایدار
سیلیکن پرداختند، چیزی که تا آن زمان هیچ گونه شاهد تجربی برای وجودش یافت
نشده بود. محققان این پروژه با استفاده از STM، طیف سنجی فتوالکترون و
ادوات سینکوترون توانستند رابطه‌ای میان ساختار اپیتاکسیال سیلیکن و خواص
الکتریکی آن بیابند. با توجه این این که سیلیکن دارای باند گپ بوده و خواص
الکترونیکی آن قابل تنظیم است پیش بینی می‌شود در آینده بتواند استفاده
رقیبی برای گرافن تلقی شود.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Experimental Evidence for
Epitaxial Silicene on Diboride Thin Films در نشریه Physical Review
Letters به چاپ رسیده است.

 

 
 
این گروه با استفاده از خلاء و دمای بسیار
بالا سیلیکن را روی فیلم سرامیکی ZrB2 رشد دادند. این فیلم دارای ساختار
شبکه‌ای متناسب با سیلیکن بوده و روی ویفر سیلیکونی قرار گرفته است. فیلم
دی برمید با استفاده از گاز برموهیدرید زیرکونیوم در دمای بالا ایجاد
می‌شود. زمانی که این فیلم در دمای اتاق سرد می‌گردد سیلیکن ایجاد می‌شود.
در واقع اتم‌های سیلیکون از ویفر خارج شده و به‌درون فیلم دی‌بورید نفوذ
می‌کند با این کار لایه نازکی سیلیکن ایجاد می‌شود.

نتایج این پروژه نشان داد که می‌توان به‌صورت تکرارپذیر سیلیکن را روی ویفر
سیلیکونی ایجاد کرد. محققان وجود لایه اپیتاکسیالی سیلیکن را به اثبات
رساندند. آنها نشان دادند سیلیکن و دی بورید که به‌دلیل قرار گرفتن در معرض
هوا اکسید شده‌اند، اگر در دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد و شرایط خلاء قرار گیرد
دوباره احیاء می‌شود. محققان دریافتند که با استفاده از اپیتاکسی می‌توان
ساختار الکترونیکی را تنظیم کرد. از آنجایی که سیلیکن روی زیرلایه تشکیل
می‌شود بنابراین ساختار اتمی آن روی ساختار سیلیکن تاثیر گذاشته و در نتیجه
می‌تواند باندگپ آن را تغییر دهد. با این کار می‌توان خواص الکترونیکی
محصول به‌دست آمده را تنظیم کرد. ساختار انعطاف‌پذیر سیلیکن مزیت قابل
توجهی نسبت به گرافن سخت دارد، گرافنی که ایجاد باند گپ در آن بسیار دشوار
است.