发现压力诱导氮化二钙从金属转变为半导体

(记者燕杰)北京高压科学研究中心研究员苟惠阳的团队与日本东京工业大学合作，发现了二维电子化合物——氮化二钙中压力诱导金属向半导体转变的现象，从而为新电子化合物的合成提供了思路。相关结果最近发表在《高级科学》杂志上。

电子化合物是特殊的离子化合物，其中阴离子是剩余的价电子。松散结合的电子阴离子不会附着在任何原子或基团上。这些化合物的特殊电子行为使得电子化合物在催化、电池和电子方面有着巨大的潜在应用。

研究人员发现高压下氮化二钙中出现三种新的晶体结构，晶体结构的转变伴随着氮原子配位数的增加。测量表明，在常压下，随着压力的增加，金属二钙氮化物的电阻缓慢增加，并在10-20 GPA(1 GPA = 109 Pa)之间急剧增加。在大约20 GPa时，电阻上升到300欧姆。这意味着实现了压力诱导的氮化二钙从金属到半导体的转变。

该团队还对具有不同结构的氮化二钙的电子局域态进行了理论计算。研究表明，随着压力的增加，高压相结构中电子阴离子的分布由二维变为一维。随着压力的进一步增加，阴离子电子被完全分离并定位在零维笼中。正是这种在高压下阴离子定位的重新分布导致了半导体特性的出现。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/advs.201800666

中国科学新闻(2018-09-10第四版综合)