新闻网讯 近日，我校材料复合新技术国家重点实验室吴劲松、唐新峰教授团队在低带隙半导体领域取得重要进展，相关研究成果以“Current induced electromechanical strain in thin antipolar Ag₂Se semiconductor”为题，发表在国际著名学术期刊Nature Communications上。我校材料复合新技术国家重点实验室为第一通讯单位，吴劲松教授和澳大利亚伍伦贡大学张树君教授为共同通讯作者，罗豪博士、梁麒为共同一作。

当前，机电耦合在多种材料体系中的研究备受关注，但低带隙半导体中的机电耦合机制尚不明确。在纳米级致动器的应用场景中，材料需要在电场作用下产生较大的弹性应变；在部分特定情况下，机电执行器还需具备理想的导电性。基于以上需求，探索能在低带隙半导体中满足这些要求的机电耦合机制，就显得尤为迫切。

在此背景下，本研究利用原位透射电镜（TEM）等先进技术，对反极性 Ag₂Se 半导体进行深入探究。研究发现，电流能够在 Ag₂Se 薄片中引发巨大的机电应变。通过原位 TEM 直接观察，当施加电压从 0V 增加到 0.5V（对应电流密度约为 2.15×10⁹ A/m²）时，Ag₂Se 样品产生了约 6.7% 的应变。利用原位 TEM 的高分辨率成像能力，清晰捕捉到了 Ag₂Se 样品在电流作用下的微观结构演变和相转变过程。通过选区电子衍射（SAED）技术，精准确定了薄膜的取向以及相转变的发生，为揭示机电应变的产生机制提供了关键依据。

该研究成果不仅揭示了低带隙半导体 Ag₂Se 中电流诱导机电应变的全新机制，还为其在机电耦合器件等领域的广泛应用提供了坚实的理论基础和实践指导，有望推动相关领域的技术革新。

图1　原位电镜观测Ag₂Se薄膜的机电应变

图2　α-Ag2Se的自发极化和反平行极化

图3　电流诱导偶极子重构与晶格应变

图4　α→β相变界面与应变机制

Hao Luo, Qi Liang, Anan Guo, Yimeng Yu, Haoyang Peng, Xiaoyi Gao, Yihao Hu, Xianli Su, Ctirad Uher, Yu Zheng, Dongwang Yang, Xiaolin Wang, Qingjie Zhang, Xinfeng Tang, Shi Liu, Gustaaf Van Tendeloo, Shujun Zhang* and Jinsong Wu*. Current induced electromechanical strain in thin antipolar Ag2Se semiconductor. Nature Communication,  2025, 16, 1818.

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-57057-5

文：吴劲松、黄玲林；编辑：谢昕恬；审核：罗小寒