冷加工是一种实现金属及合金产品经济高效生产的至关重要手段。然而，由于大多数无机半导体固有的脆性，冷加工通常会导致其发生灾难性断裂。在此研究中，
报道了无机半导体Ag₂Te₁₋ₓSₓ（0.3≤x≤0.6）中一种独特的室温塑性变形机制，即亚晶格非晶化与Ag离子扩散耦合。
这种材料表现出高达10,150%的超高延展性。在外力作用下，晶体Te/S亚晶格会均匀转变为非晶态，而Ag阳离子则持续与Te/S阴离子结合，从而使整体的Ag₂Te₁₋ₓSₓ展现出卓越的塑性变形能力。值得注意的是，即使是轻微的抛光也能在表面层诱导亚晶格非晶化。此外，通过简单的退火处理，这种亚晶格非晶化可以重新转变为晶体，从而启发了迭代式亚晶格非晶化策略。借助该策略，在室温下实现了整体Ag₂Te₁₋ₓSₓ的金属丝拉拔、弯曲、锻造以及超高延展性等特性。这些结果凸显了亚晶格非晶化作为银硫族化合物无机半导体中关键塑性变形机制的重要性，将促进其在柔性电子领域的应用，并推动更多塑性无机半导体的探索。
1. 样品制备
- 原料与配比：使用高纯度的Ag（99.999%）、Te（99.999%）和S（99.999%）作为原料，按照化学计量比称量并装入石英管中。
- 合成过程：
1. 在手套箱中将石英管抽真空至10⁻³ Pa后密封。
2. 将石英管放入炉中，以2.5 K/min的升温速率加热至1273 K，并保持24小时。
3. 以8小时冷却至773 K，并在该温度下退火24小时以确保均匀性。
4. 自然冷却至室温后，将样品切割成特定形状。
5. 将样品在673 K下于氩气氛围中退火1天，以进一步优化结构。
- 对比样品：使用纯银（99.999%）作为对比材料，采用相同的熔融法制备。
2. 冷加工实验
- 冷轧实验：
- 使用MSK-HRP-04UL型冷轧机对尺寸为2×6×9 mm³的样品进行冷轧。
- 通过多次迭代的冷轧-退火过程，逐步减小样品厚度，最终实现超高延展性。
- 拉伸实验：
- 使用尺寸为1×4×24 mm³的样品进行拉伸实验，通过多次拉伸-退火过程实现总延伸率100%。
- 线材拉拔实验：
- 使用直径为2.6 mm、长度为20 mm的圆柱形样品进行拉拔实验，逐步减小直径至0.45 mm。
- 每次拉拔后进行退火处理以恢复晶体结构。
- 锻造实验：
- 将样品先轧制成薄片，再通过模具锻造为复杂形状（如浙江大学校徽）。
1. 揭示了独特的室温塑性变形机制
- 亚晶格非晶化与离子扩散耦合机制：
研究发现，Ag₂Te₁₋ₓSₓ（0.3≤x≤0.6）在室温下表现出卓越的塑性变形能力，其关键在于Te/S亚晶格的非晶化与Ag离子扩散的耦合。在外力作用下，Te/S亚晶格均匀转变为非晶态，而Ag阳离子持续与Te/S阴离子结合，维持材料的整体结构完整性，从而实现卓越的塑性变形能力。这种机制与传统金属的位错运动机制截然不同，为无机半导体的塑性变形提供了全新的理论基础。
- 表面处理诱导的非晶化现象：
即使轻微的抛光或打磨也能在表面层诱导亚晶格非晶化，这表明该材料对表面应力极为敏感，进一步证实了非晶化在塑性变形中的关键作用。
2. 提出迭代式晶格非晶化策略
- 迭代晶格非晶化实现超高延展性：
通过多次冷加工（如冷轧、拉拔）与退火的迭代过程，实现了高达10,150%的超高延展性。这一策略不仅显著提高了材料的加工性能，还使其能够像金属一样进行拉拔、弯曲和锻造等复杂加工，为无机半导体的大规模低成本制造提供了可能。
- 退火恢复塑性：
研究发现，通过简单的退火处理可以将非晶态恢复为晶体态，从而恢复材料的塑性。这一发现为可重复加工和修复无机半导体材料提供了新的方法。
3. 实现金属加工工艺在无机半导体中的应用
- 金属加工工艺的适用性：
