Nature子刊：神奇，像金属一样的无机半导体，可做柔性可穿戴器件了！

第一作者：Xun Shi

通讯作者：Xun Shi, Yuri Grin, Lidong Chen

第一单位：中科院上海硅酸盐研究所

相比于传统电子器件，柔性电子器件具有截然不同的力学性能，包括可折叠性、可拉伸性、可弯曲性等，在电子器件、光电器件、生物医药以及能源储存等诸多领域引起重大变革。

柔性可拉伸器件的关键在于开发柔性电子材料：聚合物绝缘体用于栅极介电材料和包裹封装，柔性半导体用于活性通道，延展性导体用于门控、相互交联等作用。其中，金属、合金以及有机材料的变形应力可以达到 5%-100% ，而又硬又脆的半导体材料由于晶体结构本征特性，变形应力往往只有 0.1%-0.2% ，很少超过 1% 。

图 1. 柔性电子器件

问题在于：目前通常使用的柔性半导体材料（碳纳米管、有机材料、石墨烯、 MoS ₂ 等）难以同时满足力学延展性、高载流子迁移率以及合适的能带结构。

有鉴于此，中科院上海硅酸盐研究所 Lidong Chen, Xun Shi 以及德国马普所 Yuri Grin 团队合作，首次报道了一种在室温条件具有类似金属的优异延展性的无机半导体材料：α -Ag ₂ S 。

图 2. 室温延展性无机半导体

研究人员通过铸锭浇注法和放电等离子烧结法两种方法制备得到α -Ag ₂ S 薄膜等体相材料。测试结果表明，这种α -Ag ₂ S 比其他半导体延展性提高了几个数量级，甚至优于一些合金材料：拉伸张力 4.2% ，压缩张力 50% 以上，弯曲张力超过 20% 。

图 3. α -Ag ₂ S 的室温力学性能

图 4. α -Ag ₂ S 的延展性

除了具有类似金属的延展性，α -Ag ₂ S 还保持良好的但半导体特性。其导电性为 0.09-0.16 S m ^-1 ，带宽约 1.03 eV ，载流子迁移率约 100 100 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ 。

化学键分析表明，α -Ag ₂ S