納米二硒化鎢 將被用於研發柔性電子器件

自從2004年英國的兩位科學家安德列·蓋姆和康斯坦丁·諾沃消洛夫成功地從石墨片上切下了一個原子厚的石墨烯層以來，這種具有出色的強度，靈活性和導電的超級材料引發了電子工業的變革，並為研究人員贏得了諾貝爾獎。

石墨烯被稱為“新材料之王”，但石墨烯也有其局限性。這是一種糟糕的半導體，因為它的內部結構沒有電子帶隙。結果，當材料通電時，電子不受阻礙並迅速流過，不能關斷。但是現有的主流半導體材料矽，它具有相當大的帶隙，可以使電子流動開啟和關閉。這種能力對於創建零串和組成電晶體和積體電路中使用的二進位計算代碼的串是非常重要的，但石墨烯做不到。

隨著研究的深入，科學家們開始對其它元素的原子級薄材料產生興趣。二維過渡金屬材料就是研究的重點區域之一。近來，納米二硒化鎢在半導體研究領域風生水起，出現了許多新的研究成果。例如，有中國科學家以納米二硒化鎢為基礎研發出比市面U盤存儲速度快一萬倍的記憶體；又有外國科學家用納米二硒化鎢開發出可能突破現有晶片運算極限上百萬倍的電晶體材料。總之，納米二硒化鎢還真是一種前途無量的半導體材料。

近來，美國康涅狄格大學的一個材料科學家團隊通過特殊的方法拉伸納米二硒化鎢以提高其性能，這項研究成果將證明納米二硒化鎢在柔性電子設備、光學感測器可以得到應用。

單層納米二硒化鎢的主要結構是由上下各一層硒原子連接中間一層鎢原子所組成，鄰近的兩個WSe₂層間作用力為弱的范德華力結構，這種材料結構使其具有令人驚訝的半導體性能。科學家們認為，二硒化鎢就是他們一直在尋找的優質半導體材料，這個秘密可能在於二硒化鎢的結構使它們特別適合彎曲和拉伸。

科學家首次成功證明可以機械操縱原子級薄材料以提高其性能。這一發現可以顯著説明開發更快的電腦處理器和更強大的感測器。據研究人員介紹，對材料施加應變可能會產生一些驚人的效果。當應變應用於六原子厚的二硒化鎢雙層時，它顯示出100倍的光致發光提升。科學家們測量了應變對二硒化鎢單晶雙層膜的影響。他們把它封裝在一層丙烯酸玻璃上。接著，在氬氣室中加熱材料; 這是實驗的一個關鍵方面，因為暴露在空氣中最終會破壞樣品。熱過程有助於加強材料與聚合物基材的粘合，使得應變幾乎完美地轉移，這在以前的實驗中是幾乎不可能的一項壯舉。最後，科學家們定制了一個彎曲裝置，以便他們能夠小心地增加材料的應變。

最終，科學家發現，對材料施加不斷增加的應變水準會改變其電子流動，這反映在光致發光強度的增加。理論上，他們的工藝可以控制二硒化鎢和其他原子級薄材料的帶隙，這對尋求更快，更高效半導體和感測器的設計工程師來說非常重要。操作具有非常接近於直接帶隙轉換點的間接帶隙的半導體將產生極快的處理能力。

據瞭解，該科學團隊的研究成果在國際學術研究期刊Nano Letters上發表。科學家們認為，這是國際上對間接到直接電子帶隙轉換的外部控制研究成果所進行的第一次確鑿報導，實驗的結果和實驗本身已經從根本上改變了半導體的遊戲規則，這個研究結果未來將允許計算科學家使用人工智慧設計具有極度抗應變或應變敏感結構的新材料，這對於下一代高性能柔性納米電子學和光電子器件非常重要。

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