二维布局InSe无机半导体单晶超常塑性获展现

 
 
二维布局InSe无机半导体单晶超常塑性获展现  
 

上海交通大学与中科院上海硅酸盐研究所等单元相助，在无机塑性半导体规模取得重大打破。研究发明，二维布局范德华半导体InSe在单晶块体形态下具有超通例的塑性和庞大的变形本领，既拥有传统无机非金属半导体的优异物理机能，又可以像金属一样举办塑性变形和机器加工，在柔性和可变形热电能量转换、光电传感等规模有着辽阔的应用前景。7月31日，该研究成就颁发于《科学》杂志。

史迅传授/研究员、Jian He传授、陈立东研究员为本文通讯作者；魏天然助理传授、金敏传授、王悦存副传授为配合第一作者。该研究介入单元包罗上海交通大学、中科院上海硅酸盐研究所、上海电机学院、西安交通大学、中科院宁波质料所、Clemson University等。

当前，柔性电子规模发达成长，敦促着社会的信息化和智能化历程。作为柔性电子器件的焦点，半导体质料期望具有精采的电学机能与优异的可加工和变形本领。然而，现有的无机半导体尽量电学机能优异，但凡是具有本征脆性，其机器加工和变形本领较差；而有机半导体虽具有精采的变形本领，但电学机能普遍低于无机质料。开拓兼具精采电学和力学机能的新型半导体有望敦促柔性电子的迅速成长。

史迅与陈立东等开创性地提出无机塑性新型半导体新观念，在具有优异电学机能的无机半导体中实现精采可加工和变形本领，将有机质料和无机质料的利益合二为一，从而开发了无机塑性半导体和柔性/塑性热电质料新偏向。

受Ag2S准层状布局与非局域、弥散化学键特性的开导，研究人员聚焦一大类包括范德华力的二维布局质料，并在个中发明白具有超常塑性的InSe晶体。同时，研究人员发明，差异于多晶形态下的脆性行为，InSe单晶二维质料在块体形态下可以弯折、扭曲而不破碎，甚至可以或许折成“纸飞机”、弯成莫比乌斯环，表示出稀有的大变形本领。非标力学试验功效进一步证实了质料的超常塑性，其压缩工程应变可达80%，特定偏向的弯曲和拉伸工程应变也高于10%。　

风雅布局表征和原位微纳压缩尝试功效表白，InSe单晶块体的塑性变形主要来自层间的相对滑动和跨层的位错滑移，进一步研究发明InSe的变形本领和塑性与其非凡的晶体布局和化学键密切相关。这些多重、非局域的较弱浸染力一方面促进层间的相对滑移，另一方面又像“胶水”一样把相邻的层“粘合”起来，抑制质料产生解理，同时担保了位错的跨层滑移。基于InSe单晶非凡的力学性质和化学键特性，研究人员提出了一个评价和预测（准）二维质料变形本领因子，具有高解理能、低滑移能、低杨氏模量的质料有望具有精采的塑性变形本领。该判据很好地表明白今朝已发明的两种无机塑性半导体Ag2S和InSe，也为其他新型塑性和可变形半导体的预测和筛选提供了理论依据。

该研究获得了国度重点研发打算、国度自然科学基金和上海市科委的扶助和支持。

相关论文信息：https://science.sciencemag.org/content/369/6503/542

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