研究突破概述 - 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、上海科技大学研究人员在新型半导体材料领域取得重要进展 [1] - 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 [1] - 相关成果于1月15日在线发表于国际权威学术期刊《自然》 [1] 技术挑战与行业意义 - 在半导体领域，于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 [1] - 以二维卤化物钙钛矿为代表的离子型软晶格半导体晶体结构柔软且不稳定 [1] - 传统光刻加工等技术因反应过于剧烈而破坏材料结构，难以实现高质量的横向异质集成 [1] - 如何在此类材料中实现高质量、可控外延的横向异质结的精密加工是该领域面临的重要科学难题 [1] 核心技术创新 - 研究团队创新性地提出并发展了一种引导晶体内应力“自刻蚀”的新方法 [2] - 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 [2] - 团队设计了一种温和的配体-溶剂微环境，能够选择性地激活并利用内应力，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 [2] - 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 [2] 技术原理与应用前景 - 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” [2] - 该方法意味着未来有可能在一块极薄的材料上直接“生长”出密集排列的、能发出不同颜色光的微小像素点 [2] - 该技术为未来高性能发光与显示器件的发展提供了一种全新的备选材料体系和设计思路 [2] 研究价值与行业影响 - 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 [2] - 研究展现的驾驭晶体内应力与动力学新范式，实现了单晶内部功能结构的可编程演化 [2] - 该成果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的路径 [2]