近日，民進(jìn)溫州市委會(huì)委員、溫大基層委員會(huì)副主委，溫州大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院副教授邵和助等人發(fā)現(xiàn)了一種含22個(gè)Si原子的硅同素異形體，并將之命名為“芰硅”（Tri-Si22）。

據(jù)悉，硅（Si）材料是半導(dǎo)體工業(yè)的基石，廣泛應(yīng)用于集成電路和太陽(yáng)能電池中。幾十年來(lái)，科學(xué)家在不斷探索具有良好太陽(yáng)光吸收性能的硅亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。

2022年，邵和助帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用結(jié)構(gòu)搜索得到了一種具有超低晶格熱導(dǎo)率（室溫?zé)釋?dǎo)率僅為1.7 W/mK，約為晶硅的1%）的Si同素異形體，將之命名為“戊硅”。此次發(fā)現(xiàn)的“芰硅”比戊硅更穩(wěn)定，能量還要低308 meV/atom。

“若從頂角觀(guān)察，它的晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出漂亮的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，其結(jié)構(gòu)屬于三方晶系中的菱方晶格。”面對(duì)這么富有美感的多三角形原子構(gòu)型，邵和助頓時(shí)聯(lián)想到溫州大學(xué)邊上有名的三垟濕地菱角，每逢八月中秋時(shí)節(jié)菱角最肥，因此將這種新發(fā)現(xiàn)的硅同素異形體起名為“芰硅”（Tri-Si22）。

通過(guò)研究，芰硅能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持熱力學(xué)穩(wěn)定性，并且具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性比起晶硅，比起晶硅，芰硅的熱導(dǎo)率降低了近90%，除了用于光伏場(chǎng)景外，或許也可以將之應(yīng)用于熱電發(fā)電領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)光伏-熱電一體化系統(tǒng)，這方面的研究有待進(jìn)一步深入。

該工作成果近期發(fā)表于國(guó)際期刊《Physical Review B》。溫州大學(xué)邵和助和復(fù)旦大學(xué)張浩為共同通訊作者，溫州大學(xué)董長(zhǎng)昆教授對(duì)該工作給予了大力支持。該工作也得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（52272006, 62374118），浙江省自然科學(xué)基金（LY22A040001），溫州市自然科學(xué)基金（G20210016）和寧波市2025重大科技專(zhuān)項(xiàng)（2020Z054），上海市自然科學(xué)基金（19ZR1402900）等項(xiàng)目的部分經(jīng)費(fèi)支持。

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