Siliceen zal de hoge verwachtingen van de halfgeleiderindustrie misschien niet kunnen inlossen, melden wetenschappers van het Twentse MESA+ in het tijdschrift Applied Physics Letters. Het materiaal breekt zichzelf bij de productie vanzelf weer af.

Het materiaal siliceen – dat in 2010 voor het eerst werd gemaakt – lijkt sterk op grafeen, omdat het bestaat uit een enkele laag atomen in een honingraatpatroon. Koolstof is hierbij vervangen door silicium. Beide 2D-materialen zijn zeer sterk, dun en flexibel en hebben een goede elektrische geleiding. Dit maakt ze zeer geschikt als halfgeleiders.

De onderzoekers van MESA+ hebben op beeld vastgelegd hoe ze siliceen bereidden. Ze lieten verdampte siliciumatomen neerslaan op een oppervlak van zilver. Op deze manier ontstaat er een mooie, bijna gesloten, enkele laag siliceen. Maar zodra er wat meer siliciumatomen op deze laag belanden, begint er een onomkeerbaar kristallisatieproces. Het silicium eet als het ware het siliceen op en vormt weer gewone 3D-siliciumkristallen. Anders gezegd pleegt het siliceen een fysische zelfmoord.

Dit gebeurt omdat de kristalstructuur (in de vorm van een diamant) van silicium energetisch gunstiger is dan een honingraatstructuur. Het is dus niet mogelijk om meerlaags siliceen te maken. De wetenschappers verwachten niet dat het op andere methodes wel mogelijk zal zijn. De invloed van het oppervlak bij de vorming van een tweede laag zou te verwaarloosbaar zijn hiervoor.

Siliceen leek de voorkeur boven grafeen te gaan genieten, omdat silicium al decennia lang een veel gebruikt materiaal is. Het zou bovendien makkelijker zijn om een ‘band gap’ te realiseren. Dit is de energie die nodig is om een elektron van uit de buitenste valentieschil vrij te maken. Op deze manier wordt een niet-geleidend materiaal geleidend. Een halfgeleider is een materiaal met een relatief kleine band gap. Als het om dit te doen met enkellaags siliceen dat echt enkellaags blijft, is er toch nog hoop voor het materiaal.

Bron: Applied Physics Letters