新華社合肥1月15日電（記者戴威）記者從中國科學技術大學獲悉，中科大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人員，在新型半導體材料領域取得重要進展——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”式異質結的可控構築，為未來高性能發光和集成器件的研發開闢了全新路徑。相關成果於1月15日在線發表於國際權威學術期刊《自然》。

  在半導體領域，能夠在材料平面內橫向精準構建異質結構，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，難以實現高質量的橫向異質集成。如何在此類材料中實現高質量、可控外延的橫向異質結的精密加工，是此領域面臨的重要科學難題。

  面對這一挑戰，研究團隊獨闢蹊徑，創新性地提出並發展了一種引導晶體內應力“自刻蝕”的新方法。研究人員發現，二維鈣鈦礦單晶在生長過程中會自然累積內部應力，團隊巧妙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。隨後，通過快速外延生長技術，將不同種類的半導體材料精準回填，最終在單一晶片內部構築出晶格連續、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’。”張樹辰解釋道，“這意味着，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，為未來的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。”

  研究人員&&，此項研究首次在二維離子型材料體系中，實現了對橫向異質結結構的高質量、可設計性構築，突破了傳統工藝的局限，其展現的駕馭晶體內應力與動力學新範式，實現了單晶內部功能結構的可編程演化，為研究理想化界面物理提供了全新平台，也為低維材料的集成化與器件化開闢了新的路徑。