研究發現壓力誘導氮化二鈣從金屬轉變為半導體

　　北京高壓科學研究中心研究員緱慧陽團隊和日本東京工業大學合作，在二維電子化合物——氮化二鈣中發現了壓力誘導金屬向半導體轉變的現象，從而為合成新的電子化合物提供了思路。相關結果日前發表于《先進科學》。

　　電子化合物是一類特殊的離子化合物，其中陰離子是過剩的價電子。松散結合的電子陰離子不依附任何原子和基團。此類化合物特殊的電子行為，使電子化合物在催化、電池和電子領域有著較大的潛在應用前景。

　　研究人員發現，高壓下的氮化二鈣會出現3種新的晶體結構，并且晶體結構的轉變同時伴隨著氮原子配位數的增加。測量表明，常壓下金屬態的氮化二鈣隨著壓力增加，其電阻緩慢增加，并且在10~20 GPa（1GPa=109帕）之間急劇增加。在約20 GPa時，電阻上升到300歐姆。這意味著壓力誘導氮化二鈣實現了從金屬到半導體的轉變。

　　該團隊還對不同結構的氮化二鈣電子局域狀態進行了理論計算。研究表明，隨著壓力增加，高壓相結構中電子陰離子的分布由二維轉變為一維。隨著壓力的進一步增加，陰離子電子被完全分離開，并且局域在零維的籠子里。正是這種高壓下陰離子局域化的重新分布，導致了半導體特性的出現。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1002/advs.201800666