中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)神奇半導(dǎo)體材料
柔軟,甚至可折疊的柔性電子設(shè)備,比如柔性手機屏,甚至柔軟的手機等,是很多人期待已久的新裝備。但受限于半導(dǎo)體材料的脆性,可能帶來一場電子技術(shù)革命的柔性電子技術(shù)和生產(chǎn)工藝,還面臨著巨大挑戰(zhàn)。 中國科學(xué)家日前又攻下一城:他們的最新研究成果有望打破這一瓶頸。 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所史迅研究員、陳立東研究員與德國馬普所的Yuri Grin教授等合作,率先發(fā)現(xiàn)了一種像金屬一樣“柔軟”的半導(dǎo)體材料:它是一種典型的半導(dǎo)體,但卻具有非常反常的、和金屬類似的力學(xué)性能——良好的延展性和可彎曲性,或可廣泛應(yīng)用于柔性電子設(shè)備中。這一神奇材料的化學(xué)成分中含有銀原子,為α-Ag2S。 原理圖:神奇柔性半導(dǎo)體材料α-Ag2S 相關(guān)研究論文4月9日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·材料學(xué)》雜志(Nature Materials)。 長期以來,人們以為半導(dǎo)體材料都像陶瓷一樣脆。但中國科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)的α-Ag2S材料,其性能令人驚訝。 一般陶瓷和半導(dǎo)體的加工碎片則為細小顆;蚍勰,但α-Ag2S在外力和大應(yīng)變下,也不會破碎。其材料的加工碎片和金屬類似,是一片片細長的纏繞絲狀物。 近年來迅速發(fā)展的柔性電子材料,只是將有機/無機材料電子器件制作在柔性襯底上。即便如此,它們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(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。 然而,目前的無機材料尤其是半導(dǎo)體均為脆性材料,在大彎曲和大變形下,或者拉伸狀況下極易發(fā)生斷裂進而導(dǎo)致器件失效;此外,有機半導(dǎo)體相對無機半導(dǎo)體遷移率較低,且電學(xué)性能可調(diào)范圍較小,無法滿足半導(dǎo)體工業(yè)的蓬勃發(fā)展需求。 神奇半導(dǎo)體材料α-Ag2S(受訪者供圖) 針對柔性電子的應(yīng)用,史迅等研究人員制備了α-Ag2S薄膜,它比塊體材料具有更大地變形能力。而且,在數(shù)十、上百次彎曲后,其導(dǎo)電性能基本維持不變或變化很小。 |