拉伸二硫化鉬晶體造出能隙可變半導體
- 發(fā)布時間：2015-06-30 01:30:21 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京6月29日電 （記者劉園園）近日，美國斯坦福大學一科研團隊首次通過拉伸二硫化鉬的晶體點陣，“扯”出能隙可以變化的半導體。利用這種半導體，科學家有望制造出能夠吸收更多光能的太陽能電池。
很多電子產(chǎn)品都離不開半導體。為了讓半導體為人所用，工程師必須精確地知道電子通過晶體點陣時需要耗費多少能量。這種能量計量叫做能隙，它可以幫助科學家決定哪種物質(zhì)更適合執(zhí)行某種電子任務。
該科研團隊所使用的二硫化鉬是一種巖石水晶。這種材料本身很常見，不過斯坦福大學的機械工程師鄭曉林（音）和物理學家哈利·馬諾哈蘭證明，二硫化鉬晶體點陣的排列方式賦予了它獨特的電子特質(zhì)。
二硫化鉬是具有單層原子結構的物質(zhì)：一個鉬原子連接著兩個硫原子，這種三角形晶體點陣不斷在水平面上重復，形成紙一樣的結構。二硫化鉬自然巖石是多個這樣的單層結構疊在一起的結果?！皬臋C械工程學的角度來看，單層的二硫化鉬非常迷人，因為它的晶體點陣可以被極大地拉伸而不會斷裂?！编崟粤终f。
據(jù)斯坦福大學官網(wǎng)介紹，該科研團隊在芯片上雕刻出高低不平的“山峰”和“山谷”，在上面鋪上二硫化鉬的單層原子結構，然后將二硫化鉬的晶體點陣拉伸到“谷底”或“山峰”。這種拉伸改變了電子在二硫化鉬晶體點陣中移動時所需要的能量，并產(chǎn)生了一種擁有可變能隙的人工晶體。
自2010年英國科學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖羅夫憑借發(fā)現(xiàn)單層碳原子結構的石墨烯獲得諾貝爾獎后，科學家一直對單層原子結構的物質(zhì)非常感興趣。2012年麻省理工大學的科學家曾在模擬實驗中拉伸二硫化鉬的晶體點陣，并在理論上改變了二硫化鉬的能隙。此次斯坦福大學科研團隊則通過該實驗真正實現(xiàn)了對二硫化鉬晶體點陣的拉伸。
科研人員相信這一實驗為科學界在人工晶體結構方面的進一步創(chuàng)新奠定了基礎。馬諾哈蘭認為，這一研究成果將對傳感器、太陽能等多領域帶來廣泛影響。就太陽能領域而言，由于這種人工晶體結構對更大范圍的光譜都很敏感，因此具有用于制造更加高效的太陽能電池的潛力。
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