中国科研团队发现新型脆性半导体 实现优良塑性加工能力
时间：2025-07-11 20:55
小编：小世评选
近年来，半导体材料的发展一直是科技界的热点话题，尤其是在电子器件和能源转换领域。近日，中国科学院上海硅酸盐研究所的史迅研究员与陈立东院士，联合上海交通大学的魏天然教授团队，成功发现了一类新型脆性半导体材料。这一材料在500K条件下展现出了良好的塑性变形和加工能力，为半导体技术的发展打开了新局面。
据官方消息，该研究团队同时建立了与温度相关的塑性物理模型，使得在半导体行业中，类似金属的塑性加工工艺得以实现。这一成果能够丰富现有的无机半导体加工制造技术，拓宽其应用场景，对半导体行业的未来发展提供了重要的支撑。
半导体材料的挑战
半导体材料因其丰富的可调性能而受到青睐，然而在室温下的加工成本及工艺复杂性一直是其瓶颈所在。传统的半导体加工方式往往需要精细的制备和高精度的加工技术，造成了不小的经济负担。纵观近年来的研究，虽然一些无机半导体材料展现出了室温下的塑性特性，但可以用于实际生产的材料仍然相对稀少，市场需求亟待满足。
新型脆性半导体的发现
研究团队通过对窄禁带无机半导体的深入探索，发现其在略高于室温的环境下进行辊压轧制、平板压、挤压等“温加工”时，能够展现良好的塑性能力。这一发现使得半导体材料的生产方式得以改进，从而在不损失其基本性能的情况下，实现了物理特性的调控。
实验证据表明，通过这种塑性温加工方式，团队制造的高质量半导体薄膜不仅在微米至毫米范围内能够自由调控其厚度，且薄膜的结晶性、元素分布均匀性得到了有效保证。经过对材料的微结构分析，研究者指出，这类材料在高于室温下的塑性变形主要源自于晶粒的重整及晶格的扭转畸变。这一发现为无机半导体的韧脆转变提供了理论和实验支持。
变温塑性模型的提出
为进一步推动该领域的研究，团队还提出了一种新的变温塑性模型。这一模型不仅可以用于解释和预测无机非金属材料的韧脆转变温度，还能为未来各类半导体材料的研发提供重要参考。
广阔的应用前景
新型脆性半导体的出现，将会在电子器件和能源装置的设计中发挥重要作用。尤其在热电能量转换方面，研究团队成功选取了三种高性能热电材料的轧制薄片，并成功研制出了两种面外型薄膜热电器件。经过测试，这两种器件的最大归一化功率密度约为先前报道的同类基薄膜热电器件的多倍，这预示着新材料在高效能器件上的强大潜力。
通过这一系列的研究，团队不仅在材料科学的前沿推动了进展，还为从事相关领域技术创新的科研机构和企业提供了方向。可以想象，随着对新材料研究的不断深入，半导体行业将会迎来更多的技术迭代和产品设想。
中国科学院科研团队的这一发现，不仅丰富了无机半导体加工的技术路径，更为未来电子器件和能源应用的实现提供了新的可能性。随着对这一新型脆性半导体的深入研究和应用开发，其在现代科技领域的影响力将势必进一步扩大，造福于更广泛的工业及民用领域。科研的进步是技术发展的驱动力，而这一成果正是中国科研力量为全球科技进步贡献的重要体现。
