De halfgeleiderindustrie van de toekomst had hoge verwachtingen van het nieuwe materiaal siliceen, die veel overeenkomsten vertoont met het 'wondermateriaal' grafeen. Echter, Onderzoekers van het MESA+ Research Institute van de Universiteit Twente - die onlangs de vorming van siliceen direct en in realtime konden filmen - barsten hard uit de zeepbel:uit hun onderzoek blijkt dat siliceen suïcidale neigingen heeft. Het onderzoek is gepubliceerd door het gerenommeerde academische tijdschrift Technische Natuurkunde Brieven .

Het materiaal siliceen werd voor het eerst gemaakt in 2010. Net als grafeen, het bestaat uit een enkele laag atomen gerangschikt in een honingraatpatroon. Grafeen bestaat uit koolstofatomen, siliceen van siliciumatomen.

Door hun bijzondere eigenschappen - beide materialen zijn zeer sterk, dun en flexibel en hebben een goede elektrische geleidbaarheid - grafeen en siliceen lijken zeer geschikt voor de halfgeleiderindustrie van de toekomst. Ten slotte, de onderdelen op computerchips moeten steeds kleiner worden en de grenzen van de miniaturisering van onderdelen van silicium komen steeds dichterbij. Het materiaal siliceen lijkt grafeen enkele stappen voor te zijn, omdat de halfgeleiderindustrie silicium gebruikt (wat, zoals siliceen, bestaat al vele jaren uit siliciumatomen). In aanvulling, het is gemakkelijker om een ​​zogenaamde bandgap in siliceen te realiseren, wat een voorwaarde is voor een transistor.

Zelfmoord

Onderzoekers van het MESA+ Research Institute van de Universiteit Twente hebben, Voor de eerste keer, slaagde erin om de vorming van siliceen direct en in realtime vast te leggen op film. Ze lieten verdampte siliciumatomen neerslaan op een oppervlak van zilver, zodat een mooie, bijna gesloten, enkele laag siliceen werd gevormd.

Tot zover goed, maar op het moment dat een bepaalde hoeveelheid siliciumatomen bovenop de gevormde siliceenlaag valt, een siliciumkristal (silicium in een diamantkristalstructuur in plaats van in een honingraatstructuur) wordt gevormd, die de verdere kristallisatie van het materiaal in gang zet; een onomkeerbaar proces. Vanaf dat moment, het nieuw gevormde silicium eet het siliceen op, bij wijze van spreken.

Video hierboven:Vorming van siliceen op een zilveren oppervlak (grijs, begin van de film). Bovenop het zilver, siliceeneilanden beginnen zich geleidelijk te vormen (zwart, halverwege de film). Wanneer het oppervlak bijna volledig bedekt is, deze vallen weer uiteen in siliciumkristallen (zwarte stippen in grijze gebieden, einde van de film).

De reden hiervoor is dat de reguliere kristalstructuur (diamant) van silicium energetisch gunstiger is dan de honingraatstructuur van siliceen en dus stabieler. Door deze eigenschap het lukte de onderzoekers niet om meer dan 97 procent van het zilveroppervlak te bedekken met siliceen, ook waren ze niet in staat om meerlagig siliceen te maken. Met andere woorden:op het moment dat een oppervlak bijna volledig bedekt is met siliceen, het materiaal pleegt zelfmoord en eenvoudig silicium wordt gevormd. De onderzoekers verwachten niet dat het mogelijk is om meerlaags siliceen op een ander type oppervlak te maken, omdat de invloed van het oppervlak op de vorming van de tweede laag siliceen verwaarloosbaar is.