15日,记者从中国科学技术大学获悉,该校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”式异质结可控构筑,为低维光伏材料的集成化与器件化开辟了全新路径。相关成果15日在线发表于国际学术期刊《自然》。
在半导体领域,能够在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,传统光刻加工等技术往往因反应过于剧烈而破坏材料结构,难以实现高质量、可控外延的横向异质集成。
面对这一挑战,研究团队提出并发展了一种引导晶体内应力“自刻蚀”新方法。他们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这些内应力,引导单晶在特定位置发生可控的“自刻蚀”,从而形成规则的方形孔洞结构。随后,团队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。
“这种全新的加工方法,不是通过‘拼接’不同材料,而是在同一块完整晶体中,引导它自身进行精密的‘自我组装’。”张树辰说,“这意味着,未来我们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,为高性能发光与显示器件的发展,提供一种全新的备选材料体系和设计思路。”
15日,记者从中国科学技术大学获悉,该校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”式异质结可控构筑,为低维光伏材料的集成化与器件化开辟了全新路径。相关成果15日在线发表于国际学术期刊《自然》。
在半导体领域,能够在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,传统光刻加工等技术往往因反应过于剧烈而破坏材料结构,难以实现高质量、可控外延的横向异质集成。
面对这一挑战,研究团队提出并发展了一种引导晶体内应力“自刻蚀”新方法。他们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这些内应力,引导单晶在特定位置发生可控的“自刻蚀”,从而形成规则的方形孔洞结构。随后,团队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。
“这种全新的加工方法,不是通过‘拼接’不同材料,而是在同一块完整晶体中,引导它自身进行精密的‘自我组装’。”张树辰说,“这意味着,未来我们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,为高性能发光与显示器件的发展,提供一种全新的备选材料体系和设计思路。”
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