半导体非分子高达240 GPa,其低压稳定性
M I Eremets1, R J Hemley, Mao Hk
1Geophysical Laboratory and Center for High Pressure Research, Carnegie Institution of Washington, DC 20015, USA.
Nature
|May 11, 2001
概括
高压将转化为半导体材料. 这种在环境条件下可回收的新型非分子相对于高能量密度应用具有潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 高压物理 高压物理
背景情况:
- (N2) 是一种绝缘体,由于强烈的分子内三键和弱的分子间范德瓦尔斯力,其带隙很大.
- 理论预测表明,在高压 (50-94 GPa) 时,可以过渡到非分子金属或聚合物相.
研究的目的:
- 为了研究的高压相变,并描述产生的材料的电子性质.
- 探索高压相作为高能量密度材料的潜力.
主要方法:
- 使用钻石天细胞对二元原子进行高压实验.
- 测量电子属性,包括带隙,作为压力和温度的函数.
- 在环境条件下恢复高压阶段.
主要成果:
- 发现的非分子相具有高达240 GPa的半导体性,带隙为0.4 eV.
- 从绝缘性到半导体性行为的过渡在300K时开始在140GPa左右,在较低的温度下转向更高的压力.
- 观察到显著的歇斯底里,估计平衡过渡压力接近100 GPa.
- 在100K以下的温度下,在环境压力下成功恢复了非分子阶段.
结论:
- 高压诱导从绝缘分子固体过渡到半导体非分子阶段.
- 这种半导体相表现出与高能量密度材料应用相关的特性.
- 这一阶段在环境条件下的可回收性为实际利用开辟了可能性.
