柔軟,，甚至可折疊的柔性電子設(shè)備,，比如柔性手機屏，甚至柔軟的手機等,，是很多人期待已久的新裝備,。但受限于半導(dǎo)體材料的脆性，可能帶來一場電子技術(shù)革命的柔性電子技術(shù)和生產(chǎn)工藝,，還面臨著巨大挑戰(zhàn),。中國科學(xué)家日前又攻下一城：他們的最新研究成果有望打破這一瓶頸。

　　中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所史迅研究員,、陳立東研究員與德國馬普所的Yuri Grin教授等合作，率先發(fā)現(xiàn)了一種像金屬一樣“柔軟”的半導(dǎo)體材料：它是一種典型的半導(dǎo)體,，但卻具有非常反常的,、和金屬類似的力學(xué)性能——良好的延展性和可彎曲性，或可廣泛應(yīng)用于柔性電子設(shè)備中,。這一神奇材料的化學(xué)成分中含有銀原子,，為α-Ag2S。

　　原理圖,。神奇柔性半導(dǎo)體材料α-Ag2S

　　相關(guān)研究論文4月9日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·材料學(xué)》雜志（Nature Materials）,。

　　長期以來，人們以為半導(dǎo)體材料都像陶瓷一樣脆,。但中國科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)的α-Ag2S材料,，其性能令人驚訝。

　　一般陶瓷和半導(dǎo)體的加工碎片則為細小顆?；蚍勰?，但α-Ag2S在外力和大應(yīng)變下，也不會破碎,。其材料的加工碎片和金屬類似,，是一片片細長的纏繞絲狀物。

　　近年來迅速發(fā)展的柔性電子材料,，只是將有機/無機材料電子器件制作在柔性襯底上,。即便如此，它們獨特的可變形性以及高效,、低成本制造工藝,，在信息、能源,、醫(yī)療,、國防等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景,。

　　然而,，目前的無機材料尤其是半導(dǎo)體均為脆性材料,，在大彎曲和大變形下，或者拉伸狀況下極易發(fā)生斷裂進而導(dǎo)致器件失效,；此外,，有機半導(dǎo)體相對無機半導(dǎo)體遷移率較低，且電學(xué)性能可調(diào)范圍較小,，無法滿足半導(dǎo)體工業(yè)的蓬勃發(fā)展需求,。

　　神奇半導(dǎo)體材料α-Ag2S

　　針對柔性電子的應(yīng)用，史迅等研究人員制備了α-Ag2S薄膜,，它比塊體材料具有更大地變形能力,。而且，在數(shù)十,、上百次彎曲后,，其導(dǎo)電性能基本維持不變或變化很小。

　　知其然,，知其所以然,。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，在α-Ag2S變形,、滑移過程中,，2個S原子沿著6個Ag原子構(gòu)成的滑軌移動，此時不斷有舊的Ag-S鍵減弱甚至斷裂,，而又有新的Ag-S鍵加強甚至生成,。因此，其滑移面之間的作用力一直維持在Ag-S的成鍵狀態(tài),，其在滑移過程中能量波動較小,，導(dǎo)致了小的滑移能量勢壘；同時該成鍵狀態(tài)保證了這些滑移面之間較強的作用力,，避免了在滑移過程中裂紋的產(chǎn)生甚至材料的解離,。

　　這一性質(zhì)與其他材料明顯不同。金剛石材料在滑移過程中的勢壘太大,，所以,，不存在滑移面，無法延展,。而NaCl,、石墨的滑移面之間的作用力太小，材料在滑移過程中很容易產(chǎn)生裂紋,，從而解離,，喪失完整性,。

　　研究人員表示，一個具有良好滑移能力和延展性的材料必需滿足兩個基本條件：一是存在能量勢壘較小的滑移面,，能夠在外力的作用下發(fā)生滑動,；二是在滑移過程中不發(fā)生分解，仍然維持材料的整體性,、完整性,。

　　他們正在尋找其他類似于α-Ag2S的半導(dǎo)體材料。