Onderzoekers MESA+ UTwente tonen aan dat siliceen nauwelijks te maken is

Onderzoekers van Nederlandse onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente tonen met hun onderzoek aan dat siliceen zelfmoordneigingen heeft.

Het materiaal siliceen is in 2010 voor het eerst gecreëerd. Net als grafeen bestaat het uit een enkele laag atomen die in een honingraatpatroon zijn gerangschikt. Waar grafeen bestaat uit koolstofatomen, bestaat siliceen uit siliciumatomen.

Door hun bijzondere eigenschappen - beide materialen zijn zeer sterk, dun en flexibel en hebben een goede elektrische geleiding - lijken grafeen en siliceen erg geschikt voor de halfgeleiderindustrie van de toekomst. Onderdelen op computerchips moeten immers steeds kleiner worden en de grens van de miniaturisering van onderdelen gemaakt van silicium komt steeds verder in zicht.

Het materiaal siliceen lijkt een paar streepjes voor te hebben op grafeen, omdat in de halfgeleiderindustrie al sinds jaar en dag met silicium wordt gewerkt (dat net als siliceen dus uit siliciumatomen bestaat). Bovendien is het eenvoudiger om in siliceen een zogenaamde bandgap te realiseren, een vereiste voor een transistor.

Onderzoekers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben voor het eerst real time en rechtstreeks de vorming van siliceen op beeld weten vast te leggen (zie link naar de video hieronder). Ze lieten verdampte siliciumatomen neerslaan op een oppervlak van zilver, zodat er een mooie, bijna gesloten, enkele laag siliceen vormde.

Tot dusver gaat het goed, maar op het moment dat bovenop de gevormde laag siliceen een bepaalde hoeveelheid siliciumatomen terechtkomt, ontstaat er een siliciumkristal (silicium in diamantkristalstructuur in plaats van in honingraatstructuur) dat de verdere kristallisering van het materiaal in gang zet; een proces dat onomkeerbaar is. Het nieuwgevormde silicium eet vanaf dat moment als het ware het siliceen op.

De reden hiervoor is dat de reguliere kristalstructuur(diamant) van silicium energetisch gunstiger is dan de honingraatstructuur van siliceen en hierdoor stabieler is. Door deze eigenschap slaagden de onderzoekers er niet in om meer dan 97 procent van het zilveroppervlak te bedekken met siliceen en is het niet mogelijk om meerlaags siliceen te creëren.

Met andere woorden: op het moment dat een oppervlak bijna helemaal bedenkt is met siliceen, pleegt het materiaal zelfmoord en ontstaat er simpel silicium. De onderzoekers verwachten niet dat het mogelijk is om op een ander oppervlak wel meerlaags siliceen te maken, omdat de invloed van het oppervlak bij de vorming van de tweede laag verwaarloosbaar is.

Bron: Engineeringnet.be