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據(jù)悉， 北京高壓科學(xué)研究中心研究員緱慧陽團隊和日本東京工業(yè)大學(xué)合作，在二維電子化合物——氮化二鈣中發(fā)現(xiàn)了壓力誘導(dǎo)金屬向半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象，從而為合成新的電子化合物提供了思路。相關(guān)結(jié)果日前發(fā)表于《先進科學(xué)》。

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(jié)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(lǐng)域有著較大的潛在應(yīng)用前景。

研究人員發(fā)現(xiàn)，高壓下的氮化二鈣會出現(xiàn)3種新的晶體結(jié)構(gòu)，并且晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變同時伴隨著氮原子配位數(shù)的增加。測量表明，常壓下金屬態(tài)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(dǎo)氮化二鈣實現(xiàn)了從金屬到半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。

該團隊還對不同結(jié)構(gòu)的氮化二鈣電子局域狀態(tài)進行了理論計算。研究表明，隨著壓力增加，高壓相結(jié)構(gòu)中電子陰離子的分布由二維轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S。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(dǎo)致了半導(dǎo)體特性的出現(xiàn)。