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激光微爆技術把硅變成復雜新材料

星之球科技 來源:中國航空報2015-08-18 我要評論(0 )   

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,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。

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       物理學家組織網報道,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。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。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。
 
       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。
 
       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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激光微爆激光技術激光誘導
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