据《科创板日报》报道，中国科学技术大学张树辰特任教授团队联合美国普渡大学、上海科技大学的研究人员，在新型半导体材料领域取得重要突破。研究团队首次在二维离子型软晶格材料中实现了面内可编程、原子级平整的“马赛克”式异质结的可控构筑，为高性能发光和集成器件的研发提供了全新方向。相关成果于1月15日在线发表于国际权威学术期刊《自然》。
在半导体领域，实现材料平面内横向精准构建异质结构，是探索新奇物性、研发新型器件及推动器件微型化的关键。然而，以二维卤化物钙钛矿为代表的离子型软晶格半导体，其晶体结构柔软且不稳定，传统光刻加工技术容易破坏材料结构，难以实现高质量的横向异质集成。这一问题成为该领域的重要科学难题。
为解决这一难题，研究团队创新性地提出了一种引导晶体内应力“自刻蚀”的新方法。研究人员发现，二维钙钛矿单晶在生长过程中会自然累积内部应力。团队通过设计温和的配体-溶剂微环境，选择性激活并利用这些内应力，引导单晶在特定位置发生可控的“自刻蚀”，形成规则的方形孔洞结构。随后，通过快速外延生长技术，将不同种类的半导体材料精准回填，最终在单一晶片内部构筑出晶格连续、界面原子级平整的高质量“马赛克”异质结。
张树辰表示，这种全新加工方法并非通过“拼接”不同材料，而是在同一块完整晶体中引导其自身进行精密的“自我组装”。这一技术有望在极薄材料上直接“生长”出密集排列、能发出不同颜色光的微小像素点，为高性能发光与显示器件的发展提供全新材料体系和设计思路。
研究人员指出，此项研究首次在二维离子型材料体系中实现了对横向异质结结构的高质量、可设计性构筑，突破了传统工艺的局限。其展现的驾驭晶体内应力与动力学的新范式，不仅为研究理想化界面物理提供了全新平台，也为低维材料的集成化与器件化开辟了新路径。
