中国科学院上海硅酸盐研究所的研究团队携手上海交通大学的研究者，近期在半导体材料领域取得了突破性进展。这一联合研究团队，由史迅研究员、陈立东院士以及魏天然教授领导，他们发现了一类特殊的脆性半导体，在略高于室温（500K）的条件下，展现出了令人瞩目的塑性变形与加工能力。
传统上，半导体材料因其丰富的功能特性而备受瞩目，但在室温下的加工却面临着高昂的成本与复杂的工艺流程。这些材料往往依赖于精细的制备技术和精密的加工手段，限制了其广泛应用。尽管近年来，研究人员已经发现了一些在室温下具有塑性的无机半导体材料，但这类材料的种类仍然非常有限，且物理性能难以满足半导体行业的广泛需求。
此次研究中，研究团队发现了一系列窄禁带无机半导体，这些半导体在略高于室温的条件下，可以通过辊压轧制、平板压、挤压等塑性“温加工”方式进行加工。更重要的是，经过这种加工方式处理后的材料，仍然保留了块体材料优良的物理性能。这一发现为半导体材料的加工制造技术带来了新的可能性，并有望拓展其应用场景。
实验结果表明，塑性温加工方法在制造高质量半导体膜方面具有显著优势。这种方法不仅避免了衬底带来的限制和额外成本，还可以在微米至毫米范围内自由调控薄膜的厚度。通过这种方法制得的薄膜结晶性好、元素分布均匀，很好地继承了块体材料优异可调的物理性能。微结构分析进一步揭示了，这类材料在略高于室温下发生的塑性变形主要由晶粒重整变形以及晶格扭转畸变所引发。
为了更深入地理解这一现象，研究团队还提出了变温塑性模型。该模型能够用于计算和预测无机非金属材料的韧脆转变温度，且其实验数据与模型结论高度吻合。这一模型的提出，为理解和预测半导体材料的塑性变形行为提供了有力的工具。
在应用方面，研究团队展示了塑性温加工方法获得的高性能自支撑半导体在电子和能源器件方面的广阔前景。以热电能量转换为例，他们选取了三种高性能热电材料的辊压薄片，成功研制出了两种面外型薄膜热电器件。这两种器件的最大归一化功率密度，约为先前报道的同类基薄膜热电器件的两倍，展现了这种新方法在提升器件性能方面的巨大潜力。
