Le silicate de Shanghai trouve des matériaux semi-conducteurs aussi ductiles que des métaux

Métal et céramique / semi-conducteur ayant des propriétés mécaniques très différentes, par exemple un métal ayant une bonne ductilité, de la plasticité, des caractéristiques de traitement simples, et les performances de la céramique semi-conductrice et de la plasticité fragile, pauvre, caractéristiques de traitement et de développement facile à partir de la survie humaine ne pas ouvrir l'étude de ces matériaux de base, métaux et céramiques actuellement / semi-conducteurs ont conclu tous les aspects de la production et de la vie des gens, mais ils ont mené à la différence des propriétés mécaniques des deux applications est presque à l'opposé de la solitude, surtout en raison des différences de ductilité, métal et de la technologie céramique / science et de la transformation de préparation du semi-conducteur est complètement différent, car l'usinage de liaison du métal de fusion généralement utilisé, l'estampage, le moulage par coulée de précision, etc., et une céramique / semi-conducteur en raison de sa fragilité, généralement par un procédé de frittage de poudre d'obtention d'un matériau en vrac. en Certaines applications qui nécessitent des formes ou des formes spéciales ainsi que la déformabilité ne conviennent actuellement qu'aux matériaux métalliques et organiques, mais les céramiques / semi-conducteurs ne peuvent pas satisfaire à ces exigences en raison de leur fragilité.

Au cours des dernières années, l'électronique flexible a attiré l'attention du monde entier et a été rapidement développée, et est censée entraîner une révolution technologique électronique, une technologie électronique émergente pour la fabrication de dispositifs électroniques organiques / inorganiques sur des substrats flexibles. la déformabilité de son processus de fabrication unique et très efficace, à faible coût, a de larges perspectives d'application dans l'information, l'énergie, médicale, de la défense et d'autres domaines. Cependant, les matériaux semi-conducteurs inorganiques courants sont particulièrement matériau fragile, une déformation de flexion et une grande fracture se produit facilement, l'étirement ou la condition conduisant à un appareil échec; en outre, le semi-conducteur organique est une mobilité relativement faible des semi-conducteurs inorganiques, les propriétés électriques et la plage de réglage est faible, ne peut pas répondre aux besoins de l'industrie des semi-conducteurs à se développer ainsi se développer. Une bonne ductilité et une bonne flexibilité des matériaux semi-conducteurs inorganiques, pour réaliser une percée dans l'intégration des équipements de technologie électronique flexibles et des processus de fabrication, est le besoin urgent pour le développement de l'électronique flexible.

Récemment, chercheur à l'Institut de Shanghai de la céramique, l'Académie chinoise d'histoire Xun, Chen Lidong avec le professeur allemand Ma Pusuo Yuri Grin, comme la coopération, a trouvé une température ambiante matériaux semi-conducteurs et des métaux comme l'étude de ductilité trouvée, α-Ag2S est un semi-conducteur typique, mais il a un très inhabituel et des propriétés mécaniques similaires de métaux, en particulier, il a une bonne ductilité et la flexibilité, il devrait être largement utilisé dans la recherche de l'électronique flexible publié - magazine « Nature Materials » (Nature Materials).

Plis couches structure monoclinique. 4 4 et les atomes de S rt a-Ag2S Ag ayant une dent de scie (zig-zag) est formé entre les bagues, et la bague 8 atomes cycliques reliés par un atome de S. Alpha] Ag2S est un semi-conducteur typique, la bande d'énergie de la largeur de bande interdite d'environ 1 eV, non dopé a-Ag2S conductivité principalement d'électrons, une faible concentration en électrons, la conductivité est relativement faible, environ 0.01Sm-1, la mobilité des électrons est grand, environ 100 cm2V-1s-1. concentration d'électrons a-Ag2S et la conductivité électrique peut être améliorée par des ordres de grandeur par dopage éléments, les propriétés électriques du semi-conducteur peut être portée librement régulée.

La phase a des propriétés mécaniques très singulières et uniques pour un autre semi-conducteur ou une céramique, α-Ag2S. En métal et ayant la même ductilité et de déformabilité, les dommages matériels et à l'écrasement sous des forces externes ne se produit pas et une grande déformation, son traitement de matériau des fragments et des métaux similaires est également un filament à enroulement de feuille allongée, et les puces de traitement de semi-conducteur général et des particules fines de céramique ou de poudre a également été constaté que les propriétés mécaniques de sa caractérisation, α-Ag2S déformation par compression peuvent être jusqu'à 50% ci-dessus, le test de flexion à trois points montre que la déformation de flexion maximale de plus de 20%, l'essai de traction correspond à la Toutes ces valeurs de déformation à la traction α-Ag2S jusqu'à 4,2%. sont beaucoup plus grandes que les matériaux céramiques connus et semi-conducteurs, et la Certains métaux ont des propriétés mécaniques similaires.

De plus l'équipe de recherche a étudié le mécanisme et le mécanisme des propriétés mécaniques anormales d'a-Ag2S ceux-ci pour une bonne capacité de glissement et ductilité du matériau, il est nécessaire de répondre à deux conditions fondamentales: Tout d'abord, il y a une barrière d'énergie plus petite surface de glissement, pouvant coulisser sous l'action d'une force extérieure, la seconde ne se décompose pas pendant le coulissement, tout en maintenant l'intégrité de la matière, l'intégrité des chercheurs simulé en utilisant la première plage de calcul principe de matériaux, y compris α-Ag2S, NaCl ,. le graphite, le diamant, le métal Mg et Ti SLIP trouvées lors α-Ag2S, NaCl, du graphite, un métal Mg et Ti sont présents une barrière d'énergie plus petite surface de glissement, laquelle surface de glissement est l'a-Ag2S (100) surfaces; diamant lors du coulissement de la barrière est trop importante, l'absence de surfaces de glissement et également constaté que l'interaction entre l'α-Ag2S, et glisser un métal Ti Mg est relativement grande, le matériau dans le processus de glissement. dissociation est difficile de se fissurer, de maintenir l'intégrité et le caractère complet des matériaux, et de la force entre les surfaces de glissement de NaCl, graphite et le diamant est trop faible, au cours de matériau de glissement est sujette à la fissuration et donc en outre la dissociation. il décrit un calcul de chimie quantique -Ag2S vigueur entre les causes des surfaces de glissement et de mode d'action, un cristal a été trouvé dans la période, en plus de la force intermoléculaire à l'extérieur, il n'y a que deux atomes de S et six atomes Ag jaune gris entre le plan de glissement (100) une action de liaison entre les deux. lors du coulissement, un mouvement de coulissement à 2 atomes de S le long de six atomes Ag, à ce moment-là ont ancienne liaison Ag-S affaiblie ou même brisé, et il existe de nouveaux Ag- liaison S renforcer encore générée. Ainsi, (100) la force entre les surfaces de glissement a été maintenue dans un état de liaison des Ag-S, qui est moins fluctuations de l'énergie pendant le glissement, résultant en un faible glissement de barrière d'énergie ; pendant ce temps, l'état solide garantit une force de liaison entre les surfaces de glissement, afin d'éviter des fissures dans la solution pendant le matériau de glissement de même.

Pour les applications de l'électronique flexible, l'équipe a également les films α-AG2S se sont révélés avoir une plus grande déformabilité que le matériau en vrac. En outre la caractérisation des propriétés électriques après α-AG2S déformation, trouvé des dizaines, des centaines de répéter Après déformation en flexion, ses propriétés électriques restent fondamentalement inchangées ou changent peu.

A la différence des matériaux céramiques connus fragiles et semi-conducteurs, semi-conducteurs α-Ag2S ayant des propriétés mécaniques similaires du métal, du pliée et déformée pour maintenir l'intégrité et les propriétés électriques du matériau. Il est réglable dans une large gamme de propriétés électriques, la bande passante appropriée Le grand taux de mobilité permet d'être largement utilisé dans le domaine de l'électronique flexible, tout en ouvrant la voie à la recherche et à la découverte d'autres matériaux semi-conducteurs ayant des propriétés mécaniques similaires des métaux.

Les recherches menées par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (51625205 et 51632010), financé et soutenu le déploiement de l'Académie chinoise des sciences clés du projet (KFZD-SW-421), la Fondation Shanghai des grands projets (15JC1400301) et des responsables universitaires (16XD1403900) et d'autres projets.

Propriétés de traction du matériau semi-conducteur α-Ag2S (à gauche) et de la structure cristalline (à droite).

Propriétés mécaniques des matériels α-Ag2S un semi-conducteur des figures, α-Ag2S compression d'image physique, les propriétés de compression B FIG; la figure C, les performances de pliage; D propriétés de traction FIG.

Changement de résistance du semi-conducteur α-Ag2S lors de la flexion.

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