你离柔性屏又近一步：中国科学家发现神奇半导体材料

柔软甚至可折叠的柔性电子设备，如柔性手机屏幕，甚至是柔软的手机，是许多人期待已久的新设备。然而，由于半导体材料的脆性，可能引发电子技术革命的柔性电子技术和生产工艺仍然面临着巨大的挑战。中国科学家最近占领了另一个城市: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的史训研究员和陈立东研究员与德国马克斯·普朗克研究所的尤里·格林教授合作，首次发现了一种类似金属的“软”半导体材料:它是一种典型的半导体，但它具有非常不同寻常的类似金属的机械性能——良好的延展性和可弯曲性，或可广泛用于柔性电子设备。这种神奇材料的化学成分含有银原子α-Ag2S。

示意图。神奇柔性半导体材料α-Ag2S

相关研究论文于4月9日在国际学术期刊《自然材料》在线发表。

长期以来，人们认为半导体材料像陶瓷一样易碎。然而，中国科学家发现的最新α-Ag2S材料具有惊人的性质。

一般来说，陶瓷和半导体的加工碎片是细颗粒或粉末，但α-Ag2S在外力和大应变下不会断裂。材料的加工碎片类似于金属，是细长的缠绕细丝。

近年来迅速发展的柔性电子材料仅仅是在柔性衬底上制造的有机/无机电子器件。尽管如此，它们独特的变形能力和高效率、低成本的制造工艺在信息、能源、医疗、国防等领域有着广阔的应用前景。

然而，目前的无机材料，尤其是半导体，是脆性材料，在大的弯曲和变形或拉伸条件下容易断裂，从而导致器件失效。此外，与无机半导体相比，有机半导体的迁移率相对较低，电性能的可调范围较小，不能满足半导体工业蓬勃发展的需求。

神奇的半导体材料α-Ag2S。受访者提供了照片。

为了柔性电子的应用，史逊等研究人员制备了α-Ag2S薄膜，其变形能力比块体材料大。此外，经过数十次或数百次弯曲后，其电导率基本保持不变或变化不大。

知道它是什么，为什么它是。

研究人员发现，在α-Ag2S的变形和滑动过程中，两个S原子沿着由六个银原子组成的滑动轨道移动。此时，旧的银硫键减弱甚至断裂，而新的银硫键增强甚至生成。因此，银硫合金滑动面之间的力始终保持在结合状态，并且在滑动过程中其能量波动很小，导致滑动能垒很小。同时，粘结状态保证了滑动面之间的强大作用力，避免了滑动过程中裂纹的产生，甚至材料的解离。

这种性质明显不同于其他材料。金刚石材料在滑动过程中的势垒太大，所以没有滑动面，不能扩展。然而，氯化钠和石墨的滑移面之间的作用力太小，材料在滑移过程中容易开裂，从而解离并失去完整性。

研究人员说，一种具有良好滑移能力和延性的材料必须满足两个基本条件:第一，存在一个滑移面，该滑移面带有一个在外力作用下可以滑移的小能量屏障；第二，在滑动过程中不会发生分解，并且材料的完整性和完整性仍然保持。

他们正在寻找其他类似于α-Ag2S的半导体材料。