科學(xué)家發(fā)現(xiàn)塑性鐵磁半導(dǎo)體
文章來源：新能源網(wǎng) 更新時(shí)間：2025-12-09 15:48:23
|
無機(jī)半導(dǎo)體具有豐富可調(diào)的功能特性，是構(gòu)筑電子、能源與信息器件的核心材料。然而，這類材料在室溫下通常表現(xiàn)為脆性強(qiáng)，易發(fā)生斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致災(zāi)難性失效。近年來，一些無機(jī)半導(dǎo)體材料被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)具有類似金屬的良好塑性，顛覆了其本征脆性的傳統(tǒng)認(rèn)知，為發(fā)展柔性與可變形電子器件等新興技術(shù)提供了材料支撐。但具有塑性的無機(jī)半導(dǎo)體材料種類較少，且其功能特性主要局限于電學(xué)、熱學(xué)和傳感，限制了其應(yīng)用范圍。傳統(tǒng)的鐵磁金屬具有良好的延展性/塑性和金屬導(dǎo)電特性，而無機(jī)鐵磁半導(dǎo)體兼具優(yōu)異的鐵磁性和半導(dǎo)體特性，是發(fā)展自旋電子學(xué)器件的理想材料。但目前，無機(jī)鐵磁半導(dǎo)體普遍表現(xiàn)為本征脆性，制約了其可加工性，以及其在柔性器件中的應(yīng)用潛力。
近期，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所等，發(fā)現(xiàn)了新型塑性鐵磁半導(dǎo)體CrSiTe3晶體。CrSiTe3是層狀鐵磁半導(dǎo)體材料，研究團(tuán)隊(duì)通過自熔劑法生長出塊體CrSiTe3單晶。力學(xué)性能測試表明，CrSiTe3塊體單晶在室溫下表現(xiàn)出良好的塑性，沿面內(nèi)方向可承受高達(dá)12%的拉伸應(yīng)變與15%的彎曲應(yīng)變，沿面外方向可承受40%的壓縮應(yīng)變，與已報(bào)道的典型塑性無機(jī)半導(dǎo)體材料相當(dāng)。 為揭示其塑性變形機(jī)理，研究團(tuán)隊(duì)開展了第一性原理計(jì)算，發(fā)現(xiàn)CrSiTe3的優(yōu)異塑性源于其Te-Te層間47mJ m-2的滑移能壘、418mJ m-2的解離能，因而層間容易滑移而不引發(fā)解離?；瘜W(xué)鍵分析表明，在滑移過程中，層間Te-Te相互作用始終保持一定強(qiáng)度的化學(xué)鍵連接，使材料難以解離。 磁性測量表明，軋制和彎曲處理后的樣品CrSiTe3的居里溫度均穩(wěn)定在34K，且飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力也未發(fā)生明顯變化。蒙特卡洛模擬發(fā)現(xiàn)，層間滑移導(dǎo)致AAC堆垛等亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)形成后，CrSiTe3鐵磁性保持穩(wěn)定，磁各向異性仍沿c軸方向且僅發(fā)生微小偏差，材料具有與原始ABC堆垛相近的居里溫度（35±1K）。上述結(jié)果說明，材料的塑性變形對(duì)宏觀鐵磁性能影響甚微。 該研究拓展了塑性無機(jī)半導(dǎo)體材料的功能特性與應(yīng)用范疇，并在塊體無機(jī)半導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)了塑性、半導(dǎo)體特性與本征鐵磁有序的協(xié)同共存，為發(fā)展柔性自旋電子器件提供了新的材料支撐。 相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院、上海市等的支持。
|
相關(guān)新聞
- [2025-11-28]·山東MTBE報(bào)價(jià)上調(diào)20元
- [2025-11-28]·中國化學(xué)：自主研發(fā)的超高分子量
- [2025-11-28]·佛塑科技、中石化在湖南成立新材
- [2025-11-28]·君正集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型試點(diǎn)項(xiàng)目通過
- [2025-11-28]·長華化學(xué)亮相Putech Eurasia，
- [2025-12-09]·科學(xué)家發(fā)現(xiàn)塑性鐵磁半導(dǎo)體
- [2025-12-09]·新型負(fù)碳建筑材料制成
- [2025-12-09]·Adv. Energy Mater. | 我院
- [2025-12-09]·天大開發(fā)低鉑燃料電池新型電極
- [2025-12-09]·山東十五五規(guī)劃：千萬噸級(jí)煉油、
主辦單位：山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì)
山東省濟(jì)南市文化東路80號(hào)郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號(hào)：魯ICP備2021036540號(hào)
山東省濟(jì)南市文化東路80號(hào)郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號(hào)：魯ICP備2021036540號(hào)
魯公網(wǎng)安備 37010202001033號(hào)