神奇半导体材料被发现 距离制作柔性手机屏幕更近一步
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大家都知道,手机屏幕不可弯曲,但这个限制或在未来得到改变。日前,中国科学教发现神奇半导体材料,使用这种材料,可以制作柔性手机屏。随着未来针对这种神奇半导体材料的不断研究,或会带来一场电子技术革命。
中国科学家日前又攻下一城:他们的最新研究成果有望打破这一瓶颈。
中国科学院上海硅酸盐研究所史迅研究员、陈立东研究员与德国马普所的Yuri Grin教授等合作,率先发现了一种像金属一样“柔软”的半导体材料:它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——良好的延展性和可弯曲性,或可广泛应用于柔性电子设备中。这一神奇材料的化学成分中含有银原子,为α-Ag2S。
长期以来,人们以为半导体材料都像陶瓷一样脆。但中国科学家最新发现的α-Ag2S材料,其性能令人惊讶。一般陶瓷和半导体的加工碎片则为细小颗粒或粉末,但α-Ag2S在外力和大应变下,也不会破碎。其材料的加工碎片和金属类似,是一片片细长的缠绕丝状物。
研究人员发现,在α-Ag2S变形、滑移过程中,2个S原子沿着6个Ag原子构成的滑轨移动,此时不断有旧的Ag-S键减弱甚至断裂,而又有新的Ag-S键加强甚至生成。因此,其滑移面之间的作用力一直维持在Ag-S的成键状态,其在滑移过程中能量波动较小,导致了小的滑移能量势垒;同时该成键状态保证了这些滑移面之间较强的作用力,避免了在滑移过程中裂纹的产生甚至材料的解离。
这一性质与其他材料明显不同。金刚石材料在滑移过程中的势垒太大,所以,不存在滑移面,无法延展。而NaCl、石墨的滑移面之间的作用力太小,材料在滑移过程中很容易产生裂纹,从而解离,丧失完整性。
研究人员表示,一个具有良好滑移能力和延展性的材料必需满足两个基本条件:一是存在能量势垒较小的滑移面,能够在外力的作用下发生滑动;二是在滑移过程中不发生分解,仍然维持材料的整体性、完整性。他们正在寻找其他类似于α-Ag2S的半导体材料。
在此前,普通半导体如同玻璃一般脆,目前最新被发现的神奇半导体材料,在大弯曲的情况之下依然可以保持形状变化小,导电功能依旧。有分析认为,这种特殊的神奇半导体材料,未来应用范围将极为广泛,为全球市民带来惊喜。
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