上海交大&上硅所&克莱姆森大学最新Science: 半导体材料中的“变形金刚”

【引言】

无机半导体在信息、传感器、催化以及能源领域具有广泛的应用的价值。大多数块体无机半导体在室温条件下都具有内生脆性，缺乏可塑性和变形能力大大限制了无机半导体的进一步发展。中科院上海硅酸盐所的陈立东和史迅团队在研究中发现块体硫化银具有可塑变形能力，能够制备硫化银基的柔性热电器件（Nat. Mater. 17, 421–426）。然而，对于块体二维范德华无机半导体的可塑变形性研究目前仍很缺乏。

【成果简介】

近期，中科院上海硅酸盐研究所的陈立东、美国克莱姆森大学的Jian He以及上海交通大学的史迅（共同通讯作者）等人联合报道了在二维硒化铟中发现超塑性变形能力（superplastic deformability）。研究发现，相比于多晶的硒化铟半导体，块体单晶硒化铟能够被数量级水平地进行压缩，从而可以在室温下演变成莫比乌斯带或者结构简单的类折纸形态。研究认为，在长程铟-硒库仑作用以及软性层内铟-硒键合的介导下，二维半导体会发生层间滑动（interlayer gliding）和跨层的位错滑移（dislocation slip）现象，最终导致了这一超常的可塑性行为。此外，研究人员还设计了一种综合性的可变形指标，可以对候选块体半导体进行预筛选，以此作为下一代可变形/柔性电子器件的潜在材料。2020年07月30日，相关成果以题为“Exceptional plasticity in the bulk single-crystalline van der Waals semiconductor InSe”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 硒化铟单晶的可变形性

图2 微观表征和原位压缩测试揭示了硒化铟的可塑性机制

图3 硒化铟中的键合性质

图4 可变形指标的设计

文献链接：Exceptional plasticity in the bulk single-crystalline van der Waals semiconductor InSe（Science, 2020, DOI: 10.1126/science.aba9778）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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