半导体材料在如今的电子领域扮演着至关重要的作用，手机、电脑、电视这些与我们朝夕相处的电子产品都离不开半导体。在室温下，常见的半导体材料大多是脆性的，而这种脆性极有可能导致器件失效。
有没有一种方法，来改善半导体的性能呢？很简单，那就是别照光。
本次的主角是硫化锌，这种材料又叫闪锌矿，是一种宝石。常见的闪锌矿因为含有杂质而显现出黄色或棕色等色彩，纯净的闪锌矿是透明的，在光电子器件中有广泛应用。
实验人员在室温下，对硫化锌施加了三种光照条件：一种是普通的白光，第二种是紫外光，第三种是完全黑暗。实验结果显示，在普通白光和紫外光的照射下，硫化锌晶体表现的是常见的脆性——对材料施加足够的力量，就会立即断裂，甚至破碎。相反，如果在完全黑暗的环境中，发现硫化锌晶体可以发生高达45%的变形量而不被破坏。也就是说，这块小晶体虽然被压扁了一半，却仍然保持稳定。
实际上，在其他一些半导体材料中，也发现过光照影响材料力学性能的例子。比如，有研究发现紫外线的照射可以让一种特定半导体材料变硬，并用到专门的概念来描述这一现象，即所谓的“光塑性效应”。然而，从没有人意识到全黑的环境对材料的塑性影响如此之大。
为什么会有如此神奇的现象？这就需要从微观的层面进行解释了。为了更好地帮助大家理解这个问题，我们需要先引入一个有趣的术语，名叫“位错”。
“位错”，从字面来看是说位置错了，在这里其实特指原子排列的位置发生错误。在金属和半导体这些材料中，原子本来是按照特定方式规则排列的。而如果某个原子的位置发生了偏移，或者在某处丢失了一个原子，那么就会形成“位错”。
位错理论的提出，源于材料学上一个长期存在的巨大疑问。
1926年，苏联物理学家弗仑克尔计算发现，要想拉断理想的金属晶体，需要1~10千兆帕的应力——几乎相当于1头成年非洲象站在1平方厘米的面积上。而实际中测得的这些金属的强度，仅为理论数值的千分之一。如此巨大的差异，让科学家们一时摸不着头脑。直到8年之后，三位不同国家的科学家，几乎同时提出了位错理论，才化解这一矛盾。
原来，晶体其实并不像人们之前认为的那么完美，它们内部原子的排列会有局部的缺陷，而这些缺陷就形成了位错。当材料受力的时候，这些位错会发生移动，从材料的内部移动到表面。对于完美的晶体，拉断它们需要打断横截面上的所有原子。而对于有位错的晶体，只要破坏位错附近少数原子即可，因此所需的外加力量将大大降低。
来源：贤集网
