在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的研究團(tuán)隊(duì)近日取得了重要進(jìn)展。他們與上海交通大學(xué)的專家合作，利用一種名為“溫加工”的新方法，成功制備出高性能的半導(dǎo)體薄膜。這一研究成果已發(fā)表于國際知名期刊《自然-材料》。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一類特殊的脆性半導(dǎo)體在500K的溫度下展現(xiàn)出良好的塑性變形和加工能力，打破了傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料在室溫下加工難度大的局限。通過建立與溫度相關(guān)的塑性物理模型，研究人員實(shí)現(xiàn)了類似金屬的塑性加工工藝，為無機(jī)半導(dǎo)體的制造技術(shù)提供了新的思路。

半導(dǎo)體材料因其豐富的可調(diào)功能特性而備受關(guān)注，但在室溫下的加工成本高、工藝復(fù)雜，限制了其應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)表明，某些窄禁帶無機(jī)半導(dǎo)體在略高于室溫的條件下，可以通過輥壓、平板壓和擠壓等方式進(jìn)行有效的塑性加工，且加工后的材料保留了優(yōu)良的物理性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，溫加工方法在制造高質(zhì)量半導(dǎo)體膜方面具有顯著優(yōu)勢，能夠避免襯底帶來的限制和額外成本，并且在微米至毫米范圍內(nèi)自由調(diào)控薄膜厚度。薄膜的結(jié)晶性良好，元素分布均勻，繼承了塊體材料的優(yōu)異性能。微結(jié)構(gòu)分析表明，塑性變形主要由晶粒重整和晶格扭轉(zhuǎn)畸變引起。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還提出了變溫塑性模型，用于計(jì)算和預(yù)測無機(jī)非金屬材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測相符。研究人員表示，利用溫加工方法獲得的高性能自支撐半導(dǎo)體在電子和能源器件方面具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，在熱電能量轉(zhuǎn)換方面，研究團(tuán)隊(duì)成功研制了兩種新型薄膜熱電器件，其最大歸一化功率密度是同類器件的兩倍，顯示出良好的應(yīng)用潛力。