Неорганический полупроводник эластичен как металл

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2018, №6)

pic_2018_06_11.jpg
Слоистая структура полупроводника α-Ag2S

Совместная работа исследователей из Китая и Германии позволила создать полупроводник, пластичный, как большинство металлов, но при этом сохраняющий особые электронные свойства. Предполагается, что этот материал может быть полезен для разработки гибкой электроники, например для гибких манипуляторов робототехники («Nature Materials», 2018, 17, 421—426, doi: 10.1038/s41563-018-0047-z).

Большинство металлов пластичны, их можно вытянуть в тонкие провода, а полупроводники хрупкие — это свойство связано с их низкой электропроводностью. Внешние электроны металла в металлической кристаллической решетке образуют многоцентровые связи, которые не только позволяют перемещаться носителям заряда, но и делают проводник более податливым. Ионные или ковалентные связи, формирующиеся в полупроводниках, способствуют удержанию электронов на месте и не дают материалу изменять форму. Большая часть полупроводников разрушается при удлинении не более чем на 1%. Однако Лидун Чэнь и его коллеги из отделения Академии наук КНР в Шанхае обнаружили, что полупроводящий материал α-Ag2S более пластичен, чем многие сплавы металлов, хотя ширина его запрещенного слоя (энергия, необходимая для переноса электрона в область проводимости) почти такая же, как у кремния.

Совместно с Юри Грином и Ульрихом Буркхартом из Института химической физики твердого тела имени Макса Планка (Дрезден) китайские исследователи выяснили, что материал отличается сложной слоистой структурой, в которой отдельные атомы серебра, выходя из «своих» слоев, формируют полярные многоцентровые связи с атомами серы. При деформации кристалла эти атомы серебра могут изменять положение и тем самым позволяют кристаллу менять форму, не разрушаясь. В отличие от многослойных графена или дисульфида молибдена, в которых слои удерживаются только силами Ван-дер-Ваальса, в α-Ag2S разрушение связей между слоями энергетически невыгодно, и материал становится более пластичным и эластичным.

Исследователи уверены, что такой материал найдет применение во многих областях, например при создании гибких термоэлектрических устройств, которые, прилегая к коже носителя, смогут использовать тепло тела для выработки электричества. Грин надеется, что и другие ученые заинтересуются поисками новых материалов с аналогичным мотивом строения. По его словам, существует немало соединений, в которых наблюдается подобная миграция атомов или ионов, однако никто еще не пытался изучать эти вещества как полупроводники.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 6/2018) на с. 11.

Разные разности

12.09.2018 18:00:00

Сотрудники геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова провели исследования арктического кратера на полуострове Ямал, выяснили причину его образования и открыли новое геологическое явление, ранее известное только для ледяных планет и планетоидов.

>>
07.09.2018 10:00:00

Сотрудник кафедры зоологии позвоночных МГУ имени М.В. Ломоносова в ходе международной экспедиции нашёл и описал новый вид тонконогих чесночниц. Вид назвали Leptobrachium tenasserimense.

>>
04.09.2018 10:00:00

...возможно, на Марсе есть подледное озеро жидкой воды шириной 20 км...


...редактирование геномов с помощью CRISPR-Cas9 может вызывать обширные делеции и геномные перестройки, затрагивающие многие тысячи нуклеотидов и потенциально патогенные...


...гугл-очки с функцией распознавания эмоций по выражению лица снижают проявления аутизма у детей...


>>
31.08.2018 10:00:00

Однозначно ответить на вопрос, какая сила позволяет паукам летать на своей расправленной паутине, никто не может почти двести лет. Похоже на электрическое явление, но никто пока что не собрался изучить связь паука с электричеством. Этот промах исправили Эрика Морли и Дэниэл Роберт из Бристольского университета.

>>
29.08.2018 13:00:00

Ответ на вопрос, заданный в заголовке, искали орнитологи во главе с Мартином Найфеллером из Базельского университета. Правда, не для всех птиц, а для тех, что уничтожают вредителей садов и огородов.

>>