亚晶格非晶化：无机半导体室温塑性的新驱动机制及其柔性电子应用前景

针对无机半导体室温脆性制约柔性电子发展的难题，Wu Xinzhi与Mori Takao团队揭示了Ag2Te1-xSx通过阴离子亚晶格非晶化(iterative sub-lattice amorphization)实现超延展性(>10,150%)的新机制，结合同步辐射XRD与分子动力学模拟，阐明了超离子导体中无序驱动Ag+扩散的协同效应，为可变形功能材料设计提供了范式转换思路。

　　

传统无机半导体如硅、砷化镓的脆性如同玻璃，稍受力就会碎裂，这严重限制了它们在柔性电子和可穿戴设备中的应用。而金属的优异延展性源自其金属键的非方向性特征，使得位错能自由滑移。如何让半导体像金属一样"柔软"？2018年以来，Ag₂S、Bi₂Te₃等材料的室温塑性现象陆续被发现，但机制各异。日本国立材料研究所（NIMS）的Wu Xinzhi和Mori Takao团队在《The Innovation》发表的研究，揭示了Ag₂Te_1-xS_x(0.3≤x≤0.6)通过阴离子亚晶格非晶化实现超常塑性的新机制，为设计可变形功能材料开辟了新路径。

研究采用三大关键技术：同步辐射X射线衍射（XRD）用于原位观测晶体结构演变；透射电子显微镜（TEM）解析原子尺度非晶化过程；分子动力学模拟揭示Ag⁺扩散动力学。样本为浙江大学Wang等制备的Ag₂Te_1-xS_x单晶。

亚晶格非晶化的动态过程
通过原位应变实验发现，Te/S阴离子框架在机械应力下发生选择性非晶化，而Ag⁺亚晶格保持扩散能力。这种"迭代式非晶化-再结晶"循环使材料在轧制过程中实现>100倍的延展率，远超传统金属塑性极限。

超离子导体的协同效应
分子动力学模拟显示，Ag⁺的高迁移率（10^-3 cm²/V·s）与非晶相中保留的短程有序协同作用，既维持电导率又缓冲应力集中，这与金属的位错滑移机制截然不同。

热电性能的平衡
尽管非晶化降低载流子迁移率，但成分调控（如x=0.5时）可使ZT值保持在0.8以上，证明塑性提升与热电性能可协同优化。

该研究突破了半导体必须"硬而脆"的认知框架，提出的亚晶格非晶化机制为柔性热电材料、可重构光电器件提供了设计原则。未来通过调控阴离子化学键强度（如Se替代Te）或引入纳米结构，有望实现生物相容性电子皮肤等应用。这一发现标志着无机材料从"功能导向"向"功能-力学协同设计"的范式转变。