上海交大&上硅所&克萊姆森大學最新Science: 半導體材料中的“變形金剛”

【引言】

無機半導體在信息、傳感器、催化以及能源領域具有廣泛的應用的價值。大多數塊體無機半導體在室溫條件下都具有內生脆性，缺乏可塑性和變形能力大大限制了無機半導體的進一步發展。中科院上海硅酸鹽所的陳立東和史迅團隊在研究中發現塊體硫化銀具有可塑變形能力，能夠制備硫化銀基的柔性熱電器件（Nat. Mater. 17, 421–426）。然而，對于塊體二維范德華無機半導體的可塑變形性研究目前仍很缺乏。

【成果簡介】

近期，中科院上海硅酸鹽研究所的陳立東、美國克萊姆森大學的Jian He以及上海交通大學的史迅（共同通訊作者）等人聯合報道了在二維硒化銦中發現超塑性變形能力（superplastic deformability）。研究發現，相比于多晶的硒化銦半導體，塊體單晶硒化銦能夠被數量級水平地進行壓縮，從而可以在室溫下演變成莫比烏斯帶或者結構簡單的類折紙形態。研究認為，在長程銦-硒庫侖作用以及軟性層內銦-硒鍵合的介導下，二維半導體會發生層間滑動（interlayer gliding）和跨層的位錯滑移（dislocation slip）現象，最終導致了這一超常的可塑性行為。此外，研究人員還設計了一種綜合性的可變形指標，可以對候選塊體半導體進行預篩選，以此作為下一代可變形/柔性電子器件的潛在材料。2020年07月30日，相關成果以題為“Exceptional plasticity in the bulk single-crystalline van der Waals semiconductor InSe”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 硒化銦單晶的可變形性

圖2 微觀表征和原位壓縮測試揭示了硒化銦的可塑性機制

圖3 硒化銦中的鍵合性質

圖4 可變形指標的設計

文獻鏈接：Exceptional plasticity in the bulk single-crystalline van der Waals semiconductor InSe（Science, 2020, DOI: 10.1126/science.aba9778）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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