Кристалл сульфида цинка — полупроводник в темноте

Кристалл сульфида цинка - полупроводник в темноте

Исследователи обнаружили, что кристаллы сульфида цинка становятся хрупкими при нормальных условиях освещения и комнатной температуре, но приобретают свойства пластичности в полной темноте. Деформация кристаллов сульфида цинка в темноте сопровождается сужением молекулярного зазора, контролирующего электропроводность. Таким образом, исследователи выяснили: механические и электронные свойства неорганических полупроводников чувствительны к свету. Выявили, что при использовании света открывается путь для разработки характеристик компонентов, важных в электронике.

Важные элементы электроники

Неорганические полупроводники, например, кремний, незаменимы в современной электронике. Этот тип кристаллов обладает свойствами настройки электропроводности между изолятором и проводником.

Электропроводность полупроводника контролируется зоной, представляющей разность энергий валентности и проводимости. Узкий зонный зазор приводит к увеличению проводимости, поскольку электрон легко перемещается из зоны валентности в зону проводимости.

Однако неорганическим полупроводникам характерно состояние хрупкости, что может привести к сбою устройства и ограничению диапазона применения, особенно в схемах «гибкой» электроники. Поэтому стимул для исследовательских работ остаётся.

И вот группа исследователей Нагойского университета недавно обнаружила, что неорганический полупроводник показывает иное поведение в темноте, чем при свете.

Учёные обнаружили: кристаллы сульфида цинка (ZnS), представляющего собой неорганический полупроводник, приобретают свойства хрупкости при воздействии света.

Однако, если этот неорганический полупроводник находится в условиях темноты и при комнатной температуре, он приобретает свойства гибкости.

Более подробно результаты исследования рассматриваются на страницах журнала «Science». В свою очередь, авторы экспериментов сообщают:

Влияние полной темноты на механические свойства неорганических полупроводников ранее не исследовалось. Нам удалось обнаружить, что сульфид цинка в полной темноте имеют гораздо более высокую пластичность, чем при освещении.

Сульфид цинка в темноте деформируется пластически без разрушения, а максимум деформации достигает 45%. Учёные объяснили повышенную пластичность кристаллов в условиях темноты высокой подвижностью дислокаций.

Дислокации следует рассматривать видом дефектов. Этот вид дефектов оказывает влияние на свойства объекта. При освещении кристаллы сульфида цинка становятся хрупкими, что свидетельствует о кардинальном изменении механизма деформации в таких условиях.

Высокая пластичность ZnS в темноте сопровождается значительным уменьшением зоны деформированных кристаллов. Таким образом, зонная щель и, в свою очередь, электропроводность может контролироваться механической деформацией в условиях темноты.

Предложения исследовательских научных кругов

Учёные предложили, что уменьшение ширины зоны деформированных объектов вызвано деформацией, вводящей дислокации внутрь кристаллов, что приводит к изменениям структурной зоны.

Результаты исследований показывают интересную картину: сила, хрупкость и проводимость неорганических полупроводников допустимо регулировать интенсивностью  лучей света.

Открывается новый технологичный способ оптимизировать работу неорганических полупроводников в схемах электроники.


По материалам: Nagoya University