科技日報合肥1月15日電 （記者吳長鋒）15日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校張樹辰特任教授團隊聯合美國普渡大學、上海科技大學的研究團隊，首次在二維離子型軟晶格材料中，實現了面內可編程、原子級平整的“馬賽克”式異質結可控構筑，為低維光伏材料的集成化與器件化開辟了全新路徑。相關成果15日在線發表於國際學術期刊《自然》。

在半導體領域，能夠在材料平面內橫向精准構建異質結構，是探索新奇物性、研發新型器件及推動器件微型化的關鍵。然而，以二維鹵化物鈣鈦礦為代表的離子型軟晶格半導體，其晶體結構柔軟且不穩定，傳統光刻加工等技術往往因反應過於劇烈而破壞材料結構，難以實現高質量、可控外延的橫向異質集成。

面對這一挑戰，研究團隊提出並發展了一種引導晶體內應力“自刻蝕”新方法。他們設計了一種溫和的配體—溶劑微環境，能夠選擇性地激活並利用這些內應力，引導單晶在特定位置發生可控的“自刻蝕”，從而形成規則的方形孔洞結構。隨后，團隊通過快速外延生長技術，將不同種類的半導體材料精准回填，最終在單一晶片內部構筑出晶格連續、界面原子級平整的高質量“馬賽克”異質結。

“這種全新的加工方法，不是通過‘拼接’不同材料，而是在同一塊完整晶體中，引導它自身進行精密的‘自我組裝’。”張樹辰說，“這意味著，未來我們有可能在一塊極薄的材料上，直接‘生長’出密集排列的、能發出不同顏色光的微小像素點，為高性能發光與顯示器件的發展，提供一種全新的備選材料體系和設計思路。”

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