壓力是與溫度同等重要的熱力學(xué)參數(shù)，然而由于高壓實(shí)驗(yàn)相比于變溫實(shí)驗(yàn)具有一定的難度，高壓下的新奇物性發(fā)現(xiàn)相對(duì)較少。溫度誘導(dǎo)的半導(dǎo)體載流子類(lèi)型的p-n轉(zhuǎn)換是近年來(lái)報(bào)道的一個(gè)具有應(yīng)用潛力的有意思的現(xiàn)象。同樣，壓力誘導(dǎo)的半導(dǎo)體載流子類(lèi)型的轉(zhuǎn)換也很可能是存在的(其實(shí)是有過(guò)幾個(gè)報(bào)道的)。Idea通常都是想起來(lái)容易，做起來(lái)就發(fā)現(xiàn)沒(méi)想象中那么簡(jiǎn)單了。因?yàn)榻^大多數(shù)半導(dǎo)體材料在高壓下發(fā)生的是金屬化現(xiàn)象，都變成金屬了還談什么載流子的p型和n型？我們遍查無(wú)機(jī)晶體數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)百個(gè)潛在的硫族化合物，最后無(wú)意中發(fā)現(xiàn)在自然界中沉睡了億萬(wàn)年的黃銅礦(分子式CuFeS2)，從晶體結(jié)構(gòu)的角度居然是最有可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)想的材料。實(shí)驗(yàn)中所使用的真的是從淘寶買(mǎi)來(lái)的天然黃銅礦晶體，接下來(lái)，高壓下的晶體結(jié)構(gòu)研究，導(dǎo)電性和鐵的自旋態(tài)研究都是順理成章的例行公事。一個(gè)小小的創(chuàng)新點(diǎn)是用自己搭建的原位高壓光電流測(cè)試系統(tǒng)驗(yàn)證了載流子類(lèi)型隨壓力的轉(zhuǎn)變，氙燈加電化學(xué)工作站的簡(jiǎn)易設(shè)備跟用幾百萬(wàn)設(shè)備測(cè)得的霍爾電阻的結(jié)果相當(dāng)吻合。至于說(shuō)該研究的影響，可能會(huì)引起研究者們對(duì)壓力響應(yīng)的雙態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象的關(guān)注，使它們真正成為功能材料中重要的一種。
This work shows that CuFeS2 changes from an n-type semiconductor to a p-type semiconductor under pressure, a fascinating phenomenon that opens new possibilities for semiconductor chip manufacture.
北京高壓科學(xué)研究中心
Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR), Beijing,
Pressure-Driven Reversible Switching between n- and p-Type Conduction in Chalcopyrite CuFeS2
2019,?Vol.?141,?No.?1,?505-510
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b11269
