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《自然·材料》上硅所:发现奇异独特力学性能的半导体材料!

来源:  发布日期:2018-04-16
    金属和陶瓷/半导体具有迥然不同的力学性能,如金属具有良好的延展性、塑性、易加工等特性,而陶瓷和半导体则表现为脆性、塑性差、不易加工等特性。人类的生存和发展离不开这些基础材料的研究,目前金属和陶瓷/半导体已走进了人们生产和生活的方方面面,但它们力学性能的差异导致了两者几乎孑然相反的应用领域。特别由于延展性的差别,金属和陶瓷/半导体的制备科学和加工技术完全不同,如金属一般采用熔炼结合机械加工、冲压、精密铸造成型等,而陶瓷/半导体则由于其脆性,一般采用粉末烧结等方法获得块体材料。在一些要求具有特殊形状或外形以及变形能力的应用场合,目前唯有金属和有机材料适合使用,而陶瓷/半导体因其脆性无法满足此类需求。
 
    近年来,柔性电子引起全世界的广泛关注并得到了迅速发展,并被认为有可能带来一场电子技术革命。它是将有机/无机材料电子器件制作在柔性衬底上的新兴电子技术,以其独特的可变形性以及高效、低成本制造工艺,在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。然而,目前的无机材料尤其是半导体均为脆性材料,在大弯曲和大变形下,或者拉伸状况下极易发生断裂进而导致器件失效;此外,有机半导体相对无机半导体迁移率较低,且电学性能可调范围较小,无法满足半导体工业的蓬勃发展需求。因此,开发具有良好延展性和弯曲性的无机半导体材料,实现柔性电子技术的集成装备和制造工艺的突破,是柔性电子发展的迫切需求。
 
    最近,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员史迅、陈立东与德国马普所教授Yuri Grin等合作,发现了一种室温具有和金属一样延展性的半导体材料。研究发现,α-Ag2S是一种典型的半导体,但却具有非常反常的和金属类似的力学性能,特别是它拥有良好的延展性和可弯曲性,有望在柔性电子中获得广泛应用。相关研究发表于《自然-材料学》杂志(Nature Materials)。