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看激光微爆技术如何变魔术

2015-07-18 08:40
论恒
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  硅是制造计算机芯片的常见材料。最近,澳大利亚国立大学(ANU)和英国伦敦大学学院的研究人员合作,在硅上制造出激光诱导的微小爆炸,从而创造出多种奇特的新材料。研究人员认为,这一新技术有望为超导、高效太阳能电池和光传感器领域带来更简化的创新和制造工艺。

  该研究负责人、ANU激光物理学家安德烈·罗德说:“我们用硅创造了两种全新的晶体排列,或者说相态,看起来还可能再造出4种。按照理论预测,这些材料的电子性质非常有趣,比如带隙可变、适当掺杂可能变成超导体等。”

  据物理学家组织网报道,研究小组把激光聚焦于埋在二氧化硅层下面的硅上,能可靠地在固体硅上炸出一个个小坑,围绕爆炸点会产生极端高压,从而形成新的相态。新相态结构很复杂,研究小组花了一年时间才理解它。

  ANU电子材料工程小组的吉姆·威廉姆教授说,他们结合了电子衍射图案和结构预测两种方法,发现在这些新材料的晶体结构中,原子分别以12、16或32个数重复排列。“微爆炸把原本简单的硅结构变成了极为复杂的结构,这可能给它们带来罕见的、意想不到的性质。”

  ANU物理与工程研究院教授尤金·伽马利说,这些复杂的相态通常是不稳定的,但由于体积很小,新材料能在变质之前迅速冷却并凝固下来。目前,这些新的晶体结构能保存一年以上。

  传统上,创造新材料要通过微钻石砧打或挤压材料,而超短激光微爆产生的压力比钻石砧所产生的要高出许多倍。

  研究小组的新方法有望使这些特殊材料变得更廉价,更易于大规模工业制造。“我们能在一秒钟内,在普通硅材料上可靠地造出上千个微米大小的修改区。”ANU物理与工程研究院博士朱迪·布拉德拜说,“半导体行业价值几十亿美元,某些硅原子在适当位置即使只有微小的变化,也可能产生重大影响。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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