硅元素是元素周期表上的第14号元素，属于第三周期，第IV主族，核外电子的排布为1s22s2p63s2p2，最外层有四个电子。是以，硅除了孕育单质呈现0价除外，既有或许落空外层的四个电子呈现+4价（譬喻SiCl4），也有或许获得四个电子呈现-4价（譬喻SiCl4）。
罕见的硅单质是金刚石布局，空间群为P21/c。金刚石相硅单质的布局如图1.2所示，在此布局中，附近的硅原子和硅原子之间经过国有各自的价电子从而孕育共价键。
图1.2金刚石相的硅单质，灰色的小球为硅原子，晶胞中总国有8个硅原子，离别居于顶点、面心和对角线连线的四分之一处。每个硅原子与周遭的四个硅原子同享一个价电子，孕育共价键，与统一个硅原子附近的四个硅原子用线连起来会获得一个正四周体。
对人类来讲，硅无疑是排行第一的半导体材料，与其余半导体材料比拟，硅最大的上风在于廉价，硅在地球中的含量仅次于氧，排行第二。加入二十世纪中世，跟着半导体产业的不停进展，硅的成本越来越廉价，并最后以电子产物的式样走进千家万户。
加入二十一生纪，硅不单持续在电子产业表现影响，还成为了新动力行业的主要元素，由于极为廉价的成本，方今全全国绝大多半的太阳能电池都取舍了单晶硅也许多晶硅做为摄取层。硅做为太阳能电池摄取层最大的题目在于最为罕见的、金刚石布局的硅单质是直接带隙半导体，学过固体物理的人都领会，直接带隙半导体顶用光将电子从价带顶唆使到导带底的历程是一个二级历程，唆使历程必需有声子参加，是以直接带隙半导体的光摄取系数显然小于直接带隙半导体。硅薄膜必需要制做得充足厚，云云才能够保证用硅制成的太阳能电池摄取层能充足地摄取太阳光。
年，H.J.Xiang、BingHuang、ErjunKan、Su-HuaiWei和X.G.Gong行使逆向能带布局安排法子获得了一种直接带隙的硅单质，采纳HSE06的第一性旨趣盘算成绩讲明，该材料的带隙为1.55eV，特别逼近太阳能电池材料的最有带隙1.45eV。即使该硅单质被合成出的话，很有期盼克复目前的硅材料光摄取系数低的弊端1。
1.H.J.Xiang,B.Huang,E.J.Kan,S.H.Wei,andX.G.Gong,PhysRevLett()
传递门：用布局展望软件安排直接带隙的硅材料
杨霈
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