纳米二硒化钨 将被用于研发柔性电子器件

自从2004年英国的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫成功地从石墨片上切下了一个原子厚的石墨烯层以来，这种具有出色的强度，灵活性和导电的超级材料引发了电子工业的变革，并为研究人员赢得了诺贝尔奖。

石墨烯被称为“新材料之王”，但石墨烯也有其局限性。这是一种糟糕的半导体，因为它的内部结构没有电子带隙。结果，当材料通电时，电子不受阻碍并迅速流过，不能关断。但是现有的主流半导体材料硅，它具有相当大的带隙，可以使电子流动开启和关闭。这种能力对于创建零串和组成晶体管和集成电路中使用的二进制计算代码的串是非常重要的，但石墨烯做不到。

随着研究的深入，科学家们开始对其它元素的原子级薄材料产生兴趣。二维过渡金属材料就是研究的重点区域之一。近来，纳米二硒化钨在半导体研究领域风生水起，出现了许多新的研究成果。例如，有中国科学家以纳米二硒化钨为基础研发出比市面U盘存储速度快一万倍的存储器；又有外国科学家用纳米二硒化钨开发出可能突破现有芯片运算极限上百万倍的晶体管材料。总之，纳米二硒化钨还真是一种前途无量的半导体材料。

近来，美国康涅狄格大学的一个材料科学家团队通过特殊的方法拉伸纳米二硒化钨以提高其性能，这项研究成果将证明纳米二硒化钨在柔性电子设备、光学传感器可以得到应用。

单层纳米二硒化钨的主要结构是由上下各一层硒原子连接中间一层钨原子所组成，邻近的两个WSe₂层间作用力为弱的范德华力结构，这种材料结构使其具有令人惊讶的半导体性能。科学家们认为，二硒化钨就是他们一直在寻找的优质半导体材料，这个秘密可能在于二硒化钨的结构使它们特别适合弯曲和拉伸。

科学家首次成功证明可以机械操纵原子级薄材料以提高其性能。这一发现可以显着帮助开发更快的计算机处理器和更强大的传感器。据研究人员介绍，对材料施加应变可能会产生一些惊人的效果。当应变应用于六原子厚的二硒化钨双层时，它显示出100倍的光致发光提升。科学家们测量了应变对二硒化钨单晶双层膜的影响。他们把它封装在一层丙烯酸玻璃上。接着，在氩气室中加热材料; 这是实验的一个关键方面，因为暴露在空气中最终会破坏样品。热过程有助于加强材料与聚合物基材的粘合，使得应变几乎完美地转移，这在以前的实验中是几乎不可能的一项壮举。最后，科学家们定制了一个弯曲装置，以便他们能够小心地增加材料的应变。

最终，科学家发现，对材料施加不断增加的应变水平会改变其电子流动，这反映在光致发光强度的增加。理论上，他们的工艺可以控制二硒化钨和其他原子级薄材料的带隙，这对寻求更快，更高效半导体和传感器的设计工程师来说非常重要。操作具有非常接近于直接带隙转换点的间接带隙的半导体将产生极快的处理能力。

据了解，该科学团队的研究成果在国际学术研究期刊Nano Letters上发表。科学家们认为，这是国际上对间接到直接电子带隙转换的外部控制研究成果所进行的第一次确凿报道，实验的结果和实验本身已经从根本上改变了半导体的游戏规则，这个研究结果未来将允许计算科学家使用人工智能设计具有极度抗应变或应变敏感结构的新材料，这对于下一代高性能柔性纳米电子学和光电子器件非常重要。

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