新型有機矽材料打破完全絕緣侷限，搖身成為半導體

有機矽是矽膠原料之一，長期作為電子產品絕緣材料，想當然與半導體材料不能混為一談。但最近密西根大學團隊突破性研究表明，一種新形式有機矽顛覆該類型材料完全絕緣的常年認知，竟可作為導電半導體。

矽氧樹脂（silicone、polysiloxane）、倍半矽氧烷（silsesquioxane）等有機矽化合物基本結構由交替的矽、氧原子（Si-O-Si）組成主鏈，側鏈透過矽原子與其他各種有機基團相連，根據所含有機基團和矽的排佈能產生多種結構，並產生各種獨特性質如：耐高溫、抗氧化、彈性、拒水性、電絕緣性等。

數十年來，有機矽已廣泛應用於各種工業技術與產品，包括電子絕緣材料、密封劑、醫學植入物等，常見形式有液態矽油、柔軟有彈性的矽凝膠、矽橡膠、剛性矽樹脂。

但「有機矽（silicone）」與「矽（silicon）」是兩回事，兩者具完全不同物理性質，有機矽在電子產品作為密封、保護敏感電路、半導體元件不受熱量損壞的絕緣材料，半導體材料的則是高純度單質矽；簡單來說，科學家不會把有機矽拿來作為半導體。

但當密西根大學團隊在研究有機矽不同交聯結構時，偶然發現一種共聚物（包含兩種不同類型重複單元的聚合物鏈）的導電潛力。

一般來講，構成有機矽的矽-氧-矽（Si-O-Si）鍵本身高度絕緣，由於 Si-O-Si 鍵的鍵角約 110°，離 180° 直線很遠，因此並不適合形成有效導電路徑，電子不易在這種結構內自由移動。若想提升導電性，研究人員通常會摻雜導電材料如：導電聚合物、奈米碳管、石墨烯、金屬奈米粒子，這些摻雜物能在 Si-O-Si 鏈之間形成導電通道。

然而，研究團隊新發現一種有機矽共聚物，其 Si-O-Si 鍵處於基態時鍵角為 140°，進入激發態會伸展至 150°，為電子提供如快速道路的移動通道，從而提高電導率。

除了提升導電性，新材料還能呈現多種顏色。當材料具半導體特性，能帶結構與電子態分布可決定材料吸收光的波長範圍，從而顯現不同顏色，而新型有機矽共聚物的半導體特性使它能在不同條件下表現出多種顏色，具體取決於共聚物鏈長度。

團隊表示，這種新型有機矽半導體譨能為柔性電子設備打開多彩應用大門。