Hold lyset slukket:Et materiale med forbedret mekanisk ydeevne i mørket

Uorganiske halvledere, såsom silicium, er uundværlige i moderne elektronik, fordi de besidder afstemmelig elektrisk ledningsevne mellem metallets og isolatorens. Den elektriske ledningsevne af en halvleder styres af dens båndgab, som er energiforskellen mellem dens valens- og ledningsbånd; et snævert båndgab resulterer i øget ledningsevne, fordi det er lettere for en elektron at bevæge sig fra valensen til ledningsbåndet. Imidlertid, uorganiske halvledere er skøre, som kan føre til enhedsfejl og begrænse deres anvendelsesområde, især inden for fleksibel elektronik.

En gruppe ved Nagoya University opdagede for nylig, at en uorganisk halvleder opførte sig anderledes i mørket sammenlignet med i lyset. De fandt ud af, at krystaller af zinksulfid (ZnS), en repræsentant uorganisk halvleder, var sprøde, når de blev udsat for lys, men fleksible, når de blev opbevaret i mørke ved stuetemperatur. Resultaterne blev offentliggjort i Videnskab .

"Indflydelsen af ​​fuldstændigt mørke på de mekaniske egenskaber af uorganiske halvledere var ikke tidligere blevet undersøgt, "undersøgelse medforfatter Atsutomo Nakamura siger." Vi fandt ud af, at ZnS-krystaller i fuldstændigt mørke udviste meget højere plasticitet end dem under lyseksponering. "

ZnS-krystallerne i mørke deformerede plastisk uden brud indtil en stor belastning på 45%. Holdet tilskrev den øgede plasticitet af ZnS-krystallerne i mørke til den høje mobilitet af dislokationer i fuldstændig mørke. Dislokationer er en type defekt, der findes i krystaller og vides at påvirke krystalegenskaber. Under lyseksponering, ZnS-krystallerne var sprøde, fordi deres deformationsmekanisme var anderledes end i mørke.

ZnS -krystallernes høje plasticitet i mørket blev ledsaget af et betydeligt fald i båndgabet for de deformerede krystaller. Dermed, båndgabet mellem ZnS -krystaller og deres elektriske ledningsevne kan styres af mekanisk deformation i mørket. Holdet foreslog, at det reducerede båndgab af de deformerede krystaller var forårsaget af deformation, der introducerede dislokationer i krystallerne, hvilket ændrede deres bandstruktur.

"Denne undersøgelse afslører følsomheden af ​​de mekaniske egenskaber af uorganiske halvledere for lys, "medforfatter Katsuyuki Matsunaga siger." Vores fund kan muliggøre udvikling af teknologi til at konstruere krystaller gennem kontrolleret lyseksponering. "

Forskernes resultater tyder på, at styrken, skørhed, og ledningsevnen af ​​uorganiske halvledere kan reguleres af lyseksponering, åbner en interessant vej til at optimere ydeevnen for uorganiske halvledere inden for elektronik.