【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有塑性变形能力的无机半导体材料及其制备方法，属于半导体材料领域。
技术介绍
1、随着可穿戴设备等电子产品和技术的进步发展，相关行业对能够承受一定变形的柔性半导体器件的需求日益增加。但是半导体材料自身离子键极强的方向性特征，导致其表现为脆性而非塑性，材料变形，难加工，受力极易产生开裂。这增加了半导体材料的加工成本，且严重限制了半导体材料的应用发展。多数已有半导体材料的压缩应变通常为20％以下甚至几乎没有，仅有少数无机半导体材料的压缩应变可以达到40％及以上。
2、二维半导体材料，如：inse、snse等，单晶态下沿着某一特定晶面具有良好的压缩性能，然而其多晶态材料由于缺少有效的滑移系，塑性很差。zns在黑暗条件下能达到45％的压缩应变，但在光亮条件下几乎没有塑性。ag2s体系属于n型半导体材料，是一种应用广泛的热电材料，其压缩应变可以达到50％以上，也是目前塑性最好的半导体材料之一。但ag2s载流子浓度较低，热电性能不如cu2se等高电导率材料。除此之外，尽管有机半导体跟无机半导体相比具有很好的柔性，但是其性能往往无法与无机半导体媲比，性质亦相对不稳定。因此，不同应用场景的塑性半导体材料仍然是当今科研界和半导体行业亟待解决的问题之一。
3、cu2q(q＝s，se，te)体系的半导体相对较高的电导率，是很理想的p型热电半导体材料。cu2q材料在室温下往往属于单斜或正交结构，加热至一定温度会相变成面心立方结构的超离子导体，其中阴离子占据着面心立方晶格(fcc，face center cubi
技术实现思路
1、针对上述问题，基于目前的研究现状，本专利技术旨在提供一种具有塑性变形能力的无机半导体材料及其制备方法，cu2-xq体系中通过成分调控，合成一种新的室温下具有一定塑性的p型无机半导体材料。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种具有塑性变形能力的无机半导体材料，无机半导体材料为cu基超离子导体化合物cu2-xse，0.24≤x≤0.3。进一步地，无机半导体材料为单晶体或多晶体，无机半导体材料能够承受35％以上的压缩应变。
4、一种具有塑性变形能力的无机半导体材料的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)以高纯度cu粉和se粉作为原料，称取cu粉和se粉并控制两者摩尔比为1.7：1～1.76：1之间；
6、(2)将上述原料通过石英管进行真空封装，放入马弗炉中，升温至1100℃～1300℃，保温10～15小时后逐渐冷却至室温，得到无机半导体材料cu2-xse铸锭。其中，保温时长要足够长，以确保样品材料充分熔融，成分均匀。
7、进一步地，步骤(1)中，高纯度cu粉和se粉的纯度在99.999wt％以上，高纯度原料避免了由于杂质元素原因所引起的塑形变化以及导电率等性能。
8、进一步地，步骤(2)中，真空封装过程需控制石英管中真空气压≤2pa。密闭封装可以避免se粉在熔炼时挥发，导致成分不准，形成其他杂相，影响半导体性能。高真空要求避免高温熔炼引入氧等杂质，形成其他相，破坏半导体材料纯净度而影响其性能特征。
9、进一步地，步骤(2)中，升温速率为0.5℃/min～2℃/min，以防止由于升温过快导致cu粉与se粉反应剧烈，导致石英管炸裂。
10、进一步地，步骤(2)中，冷却方式为随炉冷却，冷却速率为0.5℃min～1.5℃/min，避免由于冷却速度过快使样品产生开裂或内部孔洞。
11、本专利技术的设计思想是：
12、cu2-xq(q＝s,se,te)是很理想的p型半导体材料，cu2q材料在室温下结构为单斜或正交结构，在加热到一定温度时会相变成超离子导体，即se2-占据着fcc亚晶格，而cu+离子在阴离子的fcc框架中随机占位，快速迁移。然而cu含量的减少会导致超离子导体相变温度降低，当x达到0.2及以上时，其相变温度会降低至室温以下，在室温下即形成超离子导体。然而，当x过大时，可能会形成cu3se2相。本专利技术旨在通过成分调控cu2-xse(0.24≤x≤0.3)，在室温下形成cu2-xse超离子导体，利用cu+可以随机快速迁移的特征以弥补cu-se离子键方向性强，不利于位错滑移的特点，以此促进se2-fcc亚晶格的滑移，提升其塑性。
13、本专利技术的优点及有益效果是：
14、本专利技术所述的无机半导体材料，能够承受35％以上的压缩应变，具有一定塑性变形能力，进一步扩充了为数不多的塑性半导体材料种类，为克服半导体材料塑性差，以及发展柔性电子器件等问题提供了解决方案。
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1.一种具有塑性变形能力的无机半导体材料，其特征在于，无机半导体材料为Cu基超离子导体化合物Cu2-xSe，0.24≤x≤0.3。
2.如权利要求1所述的具有塑性变形能力的无机半导体材料，其特征在于，无机半导体材料为单晶体或多晶体。
3.一种权利要求1或2所述的具有塑性变形能力的无机半导体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的具有塑性变形能力的无机半导体材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，真空封装过程需控制石英管中真空气压在2Pa以下。
5.如权利要求3所述的具有塑性变形能力的无机半导体材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，升温速率为0.5℃/min～2℃/min。
6.如权利要求3所述的具有塑性变形能力的无机半导体材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，冷却方式为随炉冷却，冷却速率为0.5℃min～1.5℃/min。
7.根据权利要求3中所述的具有塑性变形能力的无机半导体材料的制备方法，其特征在于，无机半导体材料能够承受35％以上的压缩应变。
【技术特征摘要】
1.一种具有塑性变形能力的无机半导体材料，其特征在于，无机半导体材料为cu基超离子导体化合物cu2-xse，0.24≤x≤0.3。
2.如权利要求1所述的具有塑性变形能力的无机半导体材料，其特征在于，无机半导体材料为单晶体或多晶体。
3.一种权利要求1或2所述的具有塑性变形能力的无机半导体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的具有塑性变形能力的无机半导体材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，真空封装过程需控制石英...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秀艳，任晟弘，卢柯，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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