神奇半導體材料被發現 距離製作柔性手機屏幕更近一步
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大家都知道,手機屏幕不可彎曲,但這個限制或在未來得到改變。日前,中國科學教發現神奇半導體材料,使用這種材料,可以製作柔性手機屏。隨着未來針對這種神奇半導體材料的不斷研究,或會帶來一場電子技術革命。
中國科學家日前又攻下一城: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,率先發現了一種像金屬一樣“柔軟”的半導體材料:它是一種典型的半導體,但卻具有非常反常的、和金屬類似的力學性能——良好的延展性和可彎曲性,或可廣泛應用於柔性電子設備中。這一神奇材料的化學成分中含有銀原子,爲α-Ag2S。
長期以來,人們以爲半導體材料都像陶瓷一樣脆。但中國科學家最新發現的α-Ag2S材料,其性能令人驚訝。一般陶瓷和半導體的加工碎片則爲細小顆粒或粉末,但α-Ag2S在外力和大應變下,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。
研究人員發現,在α-Ag2S變形、滑移過程中,2個S原子沿着6個Ag原子構成的滑軌移動,此時不斷有舊的Ag-S鍵減弱甚至斷裂,而又有新的Ag-S鍵加強甚至生成。因此,其滑移面之間的作用力一直維持在Ag-S的成鍵狀態,其在滑移過程中能量波動較小,導致了小的滑移能量勢壘;同時該成鍵狀態保證了這些滑移面之間較強的作用力,避免了在滑移過程中裂紋的產生甚至材料的解離。
這一性質與其他材料明顯不同。金剛石材料在滑移過程中的勢壘太大,所以,不存在滑移面,無法延展。而NaCl、石墨的滑移面之間的作用力太小,材料在滑移過程中很容易產生裂紋,從而解離,喪失完整性。
研究人員表示,一個具有良好滑移能力和延展性的材料必需滿足兩個基本條件:一是存在能量勢壘較小的滑移面,能夠在外力的作用下發生滑動;二是在滑移過程中不發生分解,仍然維持材料的整體性、完整性。他們正在尋找其他類似於α-Ag2S的半導體材料。
在此前,普通半導體如同玻璃一般脆,目前最新被發現的神奇半導體材料,在大彎曲的情況之下依然可以保持形狀變化小,導電功能依舊。有分析認爲,這種特殊的神奇半導體材料,未來應用範圍將極爲廣泛,爲全球市民帶來驚喜。
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