這種新型的半導體主要由錫(Sn)、碘(I)和(P)三種元素構成,能夠展現出非凡的光學與電子特性,並具備極端的機械柔韌度,其纖維約有幾公分長,但可任意彎曲而不至於斷裂。截至目前為止,最細的SnIP纖維僅包含5種雙螺旋鏈,而且厚度只有幾奈米。

「SnIP的這種特性顯然來自於其雙螺旋結構,」發現這種材料的慕尼黑工業大學研究人員Daniela Pfister 表示,「相較於具有類似電子特徵的砷化鎵(GaAs),這種SnIP很容易大量製造,而且也沒什麼毒性。」Daniela Pfister目前在以慕尼黑工業大學創新材料特性與合成研究教授Tom Nilges帶領的工作小組中進行研究。

透過適度的摻雜,研究人員期望這種新穎的材料能夠擴展至電子產業的許多應用,從太陽能電池與熱電元素的能量轉換,到光催化劑、感測器與光電元素。更重要的是,這種材料的穩定度高達500°C,而SnIP雙螺旋可懸浮於甲苯等溶劑中,以便經由噴墨印刷或噴射沉積產生薄層。

20160920 SnIP NT01P1 雙螺旋結構的SnIP模組

根據研究人員,1D的SnIP相當於碳奈米管(CNT);此外,研究人員們表示他們還只是在探索如何最有效利用這種特性的開始階段。

「我們僅是在剛開始開發這種材料的相當早期階段,」Daniela Pfister表示,「每一個製程步驟仍需要經過進一步的琢磨。」

這種材料的一個有趣特性具有「掌性」(SnIP的雙螺旋鏈左右不對稱),可能暗示其所具有的特殊光學特性,只能合成一種變體。

透過理論計算,研究人員期望進一步擴展更多的元素,使其得以形成這類無機雙螺旋的特性;此外,研究人員們也已經獲得專利保護,並正致力於尋找合成其他材料使其具有類似SnIP 特性的方法。

跨校系的多位研究團隊們正致力於這種新材料的特性研究,包括慕尼黑工業大學蕭特基學院(Walter Schottky Institute)進行光致發光與電導率測量。奧格斯堡大學(University of Augsburg)的理論學家則探索理論計算方式。基爾大學(University of Kiel)和馬克斯-普朗克固態研究所(Max Planck Institute of Solid State Research)的研究人員進行透射電子顯微鏡研究。Mossbauer光譜與磁特性在奧格斯堡大學進行測量,而科特布斯大學(TU Cottbus)的研究人員則貢獻其於熱力學測量的成果。

編譯:Susan Hong

(參考原文:SnIP: a highly flexible inorganic semiconductor material,by Julien Happich)