圖為無機半導體材料硫化亞銀的壓縮實物照片。（資料圖片）

    最近，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，發現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》發表。

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    https://www.nature.com/articles/s41563-018-0047-z

    近年來，柔性電子引起全世界的廣泛關注并得到迅速發展，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，且電學性能可調范圍較小，無法滿足半導體工業的蓬勃發展需求。

    因此，開發具有良好延展性和彎曲性的無機半導體材料，實現柔性電子技術在集成裝備和制造工藝領域的突破，是柔性電子發展的迫切需求。

    經過多年研究，上海硅酸鹽研究所研究團隊發現，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。研究發現，α-Ag2S具有比塊體材料更大的變形能力，并且，在數十、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。它寬范圍內可調的電性能、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現其他具有類似金屬力學性能的半導體材料的研究工作。

α-Ag2S半導體彎曲過程中的電阻變化

    相關研究發表于《自然材料》雜志，并被nat mater在新聞和視野（news & views）中報道，在報道中，韓國首爾國立大學的柔性電子學專家Dae-Hyeong Kim和Gi Doo Cha評論道：“雖然金屬和絕緣體都有合適的力學性能，但如今潛在的柔性半導體（如碳納米管，石墨烯，二硫化鉬）無法同時擁有力學延展性、高載流子遷移率及合適的帶隙。滿足以上所有要求的高質量無機半導體尚不存在。現在，該研究團隊在Nature Materials上報道了一種在室溫下能表現出金屬般延展性的優秀半導體材料：α-Ag2S。”

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責任編輯：殷鵬飛

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