Инверсное плавление — необычное свойство некоторых материалов, переходящих в жидкое состояние не при повышении, а при понижении температуры. Тонио Буонассизи из Массачусетского технологического института (США) обосновал возможность инверсного плавления (inverse melting) кремния в 2007 году, а недавно его исследовательской группе удалось подтвердить теоретические выкладки на практике.

Чистый кремний переходит в жидкое состояние при температуре выше 1 414 ˚C, а разработанный учёными пересыщенный железом, никелем и медью раствор — при температуре ниже 900 ˚C. Раствор получался путем нагревания до температуры ниже плавления двух кремниевых пластин с металлической прослойкой между ними. Свойства и структура «холодного» полужидкого кремния исследовались на синхротроне с использованием рентгенофлуоресцентного анализа.

Рис. 1. Кремниевая пластинка — раскалённый оранжевый квадратик в центре этого устройства — нагревалась до температуры ниже точки плавления кремния, а затем очень медленно охлаждалась. (Фото Patrick Gillooly).

Как выяснилось, в структуре кремниевой смеси почти все примеси тяготели к жидким частям.

Микроскопические капли жидкости внутри кремниевой пластины могли бы действовать как пылесосы и вытягивать все примеси», — говорит г-н Буонассизи.

Исследования могут не только удешевить производство высококачественного (менее 0,1% примесей) кремния для солнечных батарей, но и привести к открытию новых методов производства массивов кремниевых нанопроводов — высокоэффективных проводников тепла и электричества.

Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.

Стаья подготовлена Филипповым Ю.П. по материалам: