近年では、フレキシブルエレクトロニクスは、世界中の広範な懸念を引き起こし、急速に発展してきた、とエレクトロニクスの革命につながる可能性が高いと考えられている。これは、電子技術を新興フレキシブル基板上の電子デバイス製造における有機/無機物質です、独自の高効率、低コスト製造プロセスの変形は、情報、エネルギー、医療、防衛、および他の分野における幅広いアプリケーションの見通しを持っている。しかし、現在の無機半導体材料としては、特に脆性材料、大きな曲げ変形と大きいです骨折は容易延伸または症状デバイスの故障につながる、発生し;また、有機半導体は、無機半導体、電気的特性及び調整範囲の比較的低い移動度が小さいことで、開発、従って繁栄するために、半導体産業のニーズを満たすことができません。良好な延性および無機半導体材料の柔軟性、設備及び製造技術のブレークスルーの統合を達成するための柔軟なエレクトロニクス技術は、フレキシブルエレクトロニクスの開発のための緊急の需要があります。
最近、このような協力などドイツ教授馬Pusuoユーリグリンとセラミックスの上海研究所、歴史魯迅の中国科学院、陳Lidong、の研究者は、見つかった延性研究として室温半導体材料と金属を発見した、α-Ag2Sがあります代表的な半導体が、それは広く公表フレキシブルエレクトロニクスの研究に使用されることが期待され、特にそれが良好な延性と柔軟性を持って、金属の非常に珍しいと同様の機械的性質を持っている - 雑誌「ネイチャー材料」 (ネイチャーマテリアル)。
プリーツは、単斜晶系構造を層状。4個の4及びS原子が鋸歯を有するα-Ag2SのAgを室温(ジグザグ)リング、およびS原子によって接続リング8個の環原子の間に形成されている。アルファ] Ag2Sは、典型的な半導体、約1EVの禁制帯幅のエネルギーバンドである。アンドープα-Ag2S主に電子伝導性、低電子濃度、導電率は0.01Sm-1、電子移動度について、比較的小さいです大きい、約100 cm2V-1S-1である。α-Ag2S電子濃度と電気伝導度は、元素のドーピングによって桁違いに改善することができる、半導体の電気的特性が自由に調整された範囲とすることができます。
相は他の半導体又はセラミック、α-Ag2S金属と同じ延性および変形、材料の損傷を有し、大きな歪を発生しない外力の下で破砕、その材料の処理のための非常に特異でユニークな機械的特性を有します断片および類似の金属もまた、長尺状のシート巻回フィラメントであり、一般的な半導体処理チップとセラミック微粒子または粉末は、さらにその特徴付け、α-Ag2Sの機械的特性は、圧縮変形が50%までとすることができることが見出されました上記、3点曲げ試験はすべて、これらの値は、既知のセラミック及び半導体材料よりもはるかに大きい。20%以上の最大曲げ変形、引張試験は、4.2%のα-Ag2S引張変形アップを示すことを示し、そして金属に似たいくつかの機械的性質。
さらに研究チームは、機構および材料の優れた摺動性及び延性のためのα-Ag2Sの異常な機械的性質、これらのメカニズムを研究し、2つの基本的な条件を満たすことが必要である:まず、エネルギー障壁小さい摺動面があり、外力の作用下にスライド可能な、第二がまだ材料の完全性を維持し、摺動時に分解しない、研究者の完全性は、α-Ag2S、NaClを含む材料の第一原理計算範囲を使用してシミュレート,.グラファイト、ダイヤモンド、金属MgおよびTiがα-Ag2S、塩化ナトリウム、グラファイト中に見つかったスリップ、金属MgおよびTiが摺動面がα-Ag2S(100)であるエネルギー障壁小さい摺動面、存在しています表面、バリア摺動時のダイヤモンドが多すぎると、また摺動面との不在はα-Ag2Sの間の相互作用ことを見出し、及び金属TiのMgのスリップは、スリップのプロセスにおける材料、比較的大きいです。解離は、材料の完全性および完全性を維持するため、クラックが困難であり、摺動材料は割れや一層解離する傾向がある時に摺動面のNaCl、グラファイトとダイヤモンドとの間の力が、小さすぎます。これは、量子化学計算を開示しています摺動面原因および作用のモードとの間-Ag2S力は、結晶は外部分子間力に加えて、(100)すべり面との間の唯一の2つのS原子六個の黄灰色Ag原子が存在し、期間中に見出されました6個のAg原子に沿って2個のS原子にスライディング、スライド移動時に、この時点で古いのAg-S結合が弱められ、あるいは壊れた、および新しいAG-が存在している。との間の結合作用S結合も生成を強化する。このように、摺動面間(100)力は、低エネルギー障壁を滑り、その結果、摺動時より少ないエネルギーの変動であるAG-Sの結合の状態に維持されています;一方、状態はさえからスリップ材料中溶液に亀裂を避けるために、摺動面間に強い結合力を保証します。
フレキシブルエレクトロニクスの用途のために、チームはまた、α-Ag2S膜は、バルク材料よりも変形性を有することが見出された。また、変形α-Ag2S、後の電気的特性の特徴付けは、数十、数百反復見出さ曲げ変形後、その電気特性は基本的に変化しないか、またはほとんど変化しない。
既知脆いセラミックおよび半導体材料とは異なり、金属の同様の機械的特性を有する、α-Ag2S半導体、屈曲及び材料の一体性及び電気的性質を維持するために変形。これは、電気的特性の広い範囲内で調整可能である、適切な帯域幅移動速度が速いため、フレキシブルエレクトロニクスの分野で広く使用することが可能になります。同時に、金属の同様の機械的性質を持つ他の半導体材料の探索も可能になります。
中国の国家自然科学基金(51625205と51632010)の研究では、資金を提供し、科学主要プロジェクト(KFZD-SW-421)の中国科学院、主要なプロジェクト(15JC1400301)と学術指導者(16XD1403900)と他のプロジェクトの上海財団の展開をサポート。