近日，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員史迅、陳立東與德國科學家合作，發(fā)現(xiàn)首個可彎曲無機半導體材料α-Ag2S（硫化亞銀）。這種典型的半導體在室溫中具有非常反常的與金屬類似的力學性能，尤其是擁有良好的延展性和可彎曲性，有望在柔性電子中獲得廣泛應用。目前，相關研究成果已在國際著名學術期刊《自然材料學》發(fā)表。
近年來，柔性電子引起全世界的廣泛關注并得到迅速發(fā)展，被認為有可能帶來一場電子技術革命。它是將有機/無機材料電子器件制作在柔性襯底上的新興電子技術，以其獨特的可變形性以及高效、低成本制造工藝，在信息、能源、醫(yī)療、國防等領域，具有廣泛應用前景。
然而，目前的無機材料尤其是半導體均為脆性材料，在大彎曲、大變形下以及拉伸狀況下，極易發(fā)生斷裂進而導致器件失效；此外，有機半導體相對無機半導體遷移率較低，且電學性能可調(diào)范圍較小，無法滿足半導體工業(yè)的蓬勃發(fā)展需求。
因此，開發(fā)具有良好延展性和彎曲性的無機半導體材料，實現(xiàn)柔性電子技術在集成裝備和制造工藝領域的突破，是柔性電子發(fā)展的迫切需求。
經(jīng)過多年研究，上海硅酸鹽研究所研究團隊發(fā)現(xiàn)，相對于其他半導體或者陶瓷，α-Ag2S具有非常奇異和獨特的力學性能。它具有和金屬一樣的延展性和變形能力，在外力和大應變下不發(fā)生材料的破壞和破碎，壓縮變形最大可以達到50%以上，彎曲最大形變超過20%，拉伸形變可達4.2%。所有這些數(shù)值均遠遠超過已知的陶瓷和半導體材料，而與一些金屬的力學性能相似。
對此，研究團隊進一步研究了α-Ag2S這些反常力學性能的機制和機理，并針對柔性電子的應用，制備出α-Ag2S薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，α-Ag2S具有比塊體材料更大的變形能力，并且，在數(shù)十、上百次重復彎曲變形后，它的電性能基本維持不變或變化很小。此外，不同于已知脆性的陶瓷和半導體材料，α-Ag2S半導體具有類似金屬的力學性能，在彎曲和變形下能維持材料的整體性和電學性能。它寬范圍內(nèi)可調(diào)的電性能、合適的帶寬、大的遷移率使其有望廣泛應用于柔性電子領域。同時，這項研究也將開啟尋找和發(fā)現(xiàn)其他具有類似金屬力學性能的半導體材料的研究工作。
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