中国科学家创新“温加工”技术 制备高性能半导体薄膜

在半导体技术领域，中国科学院上海硅酸盐研究所的研究团队近日取得了重要进展。他们与上海交通大学的专家合作，利用一种名为“温加工”的新方法，成功制备出高性能的半导体薄膜。这一研究成果已发表于国际知名期刊《自然-材料》。

研究团队发现，一类特殊的脆性半导体在500K的温度下展现出良好的塑性变形和加工能力，打破了传统半导体材料在室温下加工难度大的局限。通过建立与温度相关的塑性物理模型，研究人员实现了类似金属的塑性加工工艺，为无机半导体的制造技术提供了新的思路。

半导体材料因其丰富的可调功能特性而备受关注，但在室温下的加工成本高、工艺复杂，限制了其应用。研究团队的发现表明，某些窄禁带无机半导体在略高于室温的条件下，可以通过辊压、平板压和挤压等方式进行有效的塑性加工，且加工后的材料保留了优良的物理性能。

实验结果显示，温加工方法在制造高质量半导体膜方面具有显著优势，能够避免衬底带来的限制和额外成本，并且在微米至毫米范围内自由调控薄膜厚度。薄膜的结晶性良好，元素分布均匀，继承了块体材料的优异性能。微结构分析表明，塑性变形主要由晶粒重整和晶格扭转畸变引起。

此外，研究团队还提出了变温塑性模型，用于计算和预测无机非金属材料的韧脆转变温度，实验结果与理论预测相符。研究人员表示，利用温加工方法获得的高性能自支撑半导体在电子和能源器件方面具有广阔的应用前景。例如，在热电能量转换方面，研究团队成功研制了两种新型薄膜热电器件，其最大归一化功率密度是同类器件的两倍，显示出良好的应用潜力。