超常规条件下硅熔体非平衡凝固与亚稳金属相形成

Si是最重要的元素半导体材料之一。通常条件下它具有金刚石结构，呈半导体特性；但在高压条件下，它却呈现出10种不同的亚稳结构，其中多数亚稳相和Si熔体一样具有金属特性和导电性，有的甚至于具有超导特性。以往通过高压下固固相变所形成的亚稳相在卸压以后难以保留，这对进一步研究这些亚稳金属相的物理性能造成了极大的困难。Si熔体虽然与其它金属熔体一样具有良好的导电性，但其原子与电子状态明显不同于金属，凝固过程呈现出明显不同的特征。本项目利用高压和电脉冲处理技术相结合的手段，通过改变压力、冷却速度、电脉冲强度和频率等参数，改变其通常的熔体-金刚石结构的相变过程，力求使液固相变向着更高配位的beta-Sn结构转化。通过研究Si及SiSn合金熔体非平衡凝固过程中的结构演化和相选择规律，揭示凝固过程中的原子和电子结构变化特征及其与金属凝固过程的差别，实现具有金属特性的Si的亚稳相的截留。