压力诱导氮化二钙从金属转变为半导体

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北京高压科学研究中心研究员缑慧阳团队和日本东京工业大学合作，在二维电子化合物氮化二钙中发现了压力诱导金属向半导体转变的现象，从而为合成新的电子化合物提供了思路。相关结果日前发表于《先进科学》。

    电子化合物是一类特殊的离子化合物，其中阴离子是过剩的价电子。松散结合的电子阴离子不依附任何原子和基团。此类化合物特殊的电子行为，使电子化合物在催化、电池和电子领域有着较大的潜在应用前景。

    研究人员发现，高压下的氮化二钙会出现3种新的晶体结构，并且晶体结构的转变同时伴随着氮原子配位数的增加。测量表明，常压下金属态的氮化二钙随着压力增加，其电阻缓慢增加，并且在10~20 GPa（1GPa=109帕）之间急剧增加。在约20 GPa时，电阻上升到300欧姆。这意味着压力诱导氮化二钙实现了从金属到半导体的转变。

    该团队还对不同结构的氮化二钙电子局域状态进行了理论计算。研究表明，随着压力增加，高压相结构中电子阴离子的分布由二维转变为一维。随着压力的进一步增加，阴离子电子被完全分离开，并且局域在零维的笼子里。正是这种高压下阴离子局域化的重新分布，导致了半导体特性的出现。（来源：中国科学报 闫洁）