Чистый кристаллический кремний — основной материал для изготовления транзисторов, на которых покоятся современная электроника и солнечная энергетика. Хотя в земной коре его больше четверти, конечный продукт выходит не дешёвым, как песок (оксид кремния, кстати), а дороже, чем более редкие железо или алюминий. Причина очевидна: получение чистого кремния требует температур около 1 100 °С и выше, причём реакция там не одна. Всё это занимает немало времени и усиленно расходует энергию.
Исследователи из Мичиганского университета (США) под руководством Стивена Мальдональдо (Stephen Maldonado) представили альтернативный процесс, при котором кристаллы кремния получаются при 82,22 °С, что близко к температуре внутри, простите, поджариваемой индейки.
Как они этого добились? Когда вода перенасыщена сахаром, последний спонтанно формирует кристаллы, в народе известные как леденцы.
«Вместо воды мы используем жидкий металл, а вместо сахара — кремний», — популяризует свою технологию г-н Мальдональдо. Конечно, не всякий металл плавится при температуре горячей воды, так что в качестве жидкости исследователи используют галлий. Да, другие металлы также преобразуют тетрахлорид кремния в чистый кремний, поставляя электроны, но чтобы обеспечить кристаллизацию без наращивания температуры, металл должен быть жидким, а галлий плавится при весьма умеренной температуре.
При этом тёмные пленки из кристаллов кремния накапливаются на электродах из жидкого галлия. Пока их диаметр очень мал — всего 0,5 мкм, но группа г-на Мальдональдо надеется улучшить нынешнюю методику и добиться изготовления кремниевых кристаллов бóльших размеров, что позволит резко удешевить не только электронику, но и солнечные батареи. Кстати, рассматривается также использование других легкоплавких металлических сплавов в качестве электродов.
«Пока преждевременно оценивать, насколько именно этот процесс снизит цену [кристаллического] кремния, но потенциал для масштабируемого и радикально менее дорогого и более экодружелюбного техпроцесса определённо есть», — подчёркивает Стивен Мальдональдо.
А пока Мичиганский университет патентует процесс и ищет бизнес-партнёров с понятной целью продвижения разработки на рынок.
Отчёт об исследовании опубликован в издании Journal of the American Chemical Society.
Фото UM
