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柔性屏新打破:中国科学家发明奇异半导体材料
  柔嫩,以至可折叠的柔性电子设备,好比柔性手机屏,以至柔嫩的手机等,是许多人等候已暂的新装备。但受限于半导体材料的脆性,能够带来一场电子技术革命的柔性电子技术和生产工艺,借面对着伟大应战。中国科学家日前又攻陷一城:他们的最新研究成果无望突破那一瓶颈。
  中国科学院上海硅酸盐研究所史迅研究员、陈立东研究员取德国马普所的Yuri Grin传授等协作,率先发明了一种像金属一样“柔嫩”的半导体材料:它是一种典范的半导体,但却具有异常变态的、和金属相似的力学性能——优越的延展性和可蜿蜒性,或可普遍应用于柔性电子设备中。那一奇异质料的化学成分中含有银原子,为α-Ag2S。
  相干研讨论文4月9日在线宣布正在国际学术期刊《天然·质料学》杂志(Nature Materials)。
  长期以来,人们认为半导体材料皆像陶瓷一样脆。但中国科学家最新发现的α-Ag2S质料,其机能使人惊奇。
一样平常陶瓷和半导体的加工碎片则为微小颗粒或粉末,但α-Ag2S正在外力和大应变下,也不会破裂。其质料的加工碎片和金属相似,是一片片颀长的环绕纠缠丝状物。
  近年来迅速发展的柔性电子质料,只是将有机/无机质料电子器件建造正在柔性衬底上。即使云云,它们奇特的可变形性和高效、低成本制造工艺,正在信息、能源、医疗、国防等范畴具有普遍运用远景。
  但是,现在的无机质料尤其是半导体均为脆性质料,正在大蜿蜒和大变形下,大概拉伸状态下极易发生断裂进而致使器件生效;另外,有机半导体相对无机半导体迁移率较低,且电学机能可调局限较小,没法知足半导体产业的兴旺生长需求。
  针对柔性电子的运用,史迅等研究人员制备了α-Ag2S薄膜,它比块体质料具有更大天变形才能。并且,正在数十、上百次蜿蜒后,其导电机能根基保持稳定或转变很小。
  知其然,知其所以然。
  研究人员发明,正在α-Ag2S变形、滑移历程中,2个S原子沿着6个Ag原子组成的滑轨挪动,此时络续有旧的Ag-S键削弱以至断裂,而又有新的Ag-S键增强以至天生。因而,其滑移里之间的作用力一向保持正在Ag-S的成键状况,其正在滑移历程中能量颠簸较小,致使了小的滑移能量势垒;同时该成键状况包管了这些滑移里之间较强的作用力,制止了正在滑移历程中裂纹的发生以至质料的解离。
  那一性子与其他质料显着差别。金刚石质料正在滑移历程中的势垒太大,以是,不存在滑移里,没法延展。而NaCl、石墨的滑移里之间的作用力太小,质料正在滑移历程中很容易发生裂纹,从而解离,损失完整性。
  研究人员示意,一个具有优越滑移才能和延展性的质料必须知足两个基本条件:一是存在能量势垒较小的滑移里,可以或许正在外力的感化下发作滑动;二是正在滑移历程中不发作剖析,仍旧保持质料的整体性、完整性。
 
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