編輯丨王多魚(yú)

排版丨水成文

離子型軟晶格低維材料，尤其是二維有機(jī)–無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦，因其高光致發(fā)光量子產(chǎn)率以及可在低溫溶液條件下實(shí)現(xiàn)的大面積、工藝兼容制備，被廣泛認(rèn)為是新一代電致發(fā)光與光電器件的重要候選體系。

然而，現(xiàn)有研究與器件多依賴(lài)多晶薄膜結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部普遍存在晶界缺陷、界面粗糙以及顯著的離子遷移行為，難以維持原子級(jí)結(jié)構(gòu)完整性，從而嚴(yán)重限制了載流子輸運(yùn)效率及器件性能的進(jìn)一步提升。

相比之下，二維鈣鈦礦薄層單晶在晶格完整性、缺陷密度和界面可控性方面具有天然優(yōu)勢(shì)，被視為突破上述瓶頸的理想平臺(tái)。然而，如何在二維鈣鈦礦單晶中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、可控外延的橫向異質(zhì)結(jié)圖案化，同時(shí)保持界面原子級(jí)平整與晶格連續(xù)性，長(zhǎng)期以來(lái)仍是該領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵科學(xué)挑戰(zhàn)。

2026 年 1 月 14 日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張樹(shù)辰、普渡大學(xué)竇樂(lè)添、上?？萍即髮W(xué)于奕作為共同通訊作者（張樹(shù)辰、盧愿為論文共同第一作者），在Nature期刊發(fā)表了題為：Mosaic lateral heterostructures in two-dimensional perovskite 的研究論文。

該研究在二維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)筑方面取得重要突破，首次在薄層二維鈣鈦礦單晶中實(shí)現(xiàn)了面內(nèi)馬賽克式橫向異質(zhì)結(jié)的可控圖案化構(gòu)筑。

橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)于探索奇異物理現(xiàn)象、開(kāi)發(fā)新型器件及實(shí)現(xiàn)設(shè)備微型化具有重要意義。借助圖案化模板的內(nèi)延式生長(zhǎng)技術(shù)，例如近期二維共價(jià)材料研究所展示的，為實(shí)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的大面積圖案化提供了可行方案。

然而，由于二維鹵化鉛鈣鈦礦固有的柔性且不穩(wěn)定的離子晶格特性，傳統(tǒng)用于制備圖案化模板的光刻與蝕刻工藝對(duì)其過(guò)于劇烈。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)在二維鹵化鉛鈣鈦礦中制備了尺寸可控的方形孔洞，實(shí)現(xiàn)了大面積連續(xù)橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。實(shí)驗(yàn)表明，這些方形孔洞通過(guò)自發(fā)蝕刻形成，該過(guò)程由內(nèi)部應(yīng)變引發(fā)并沿[100]/[010]晶向穩(wěn)定擴(kuò)展。通過(guò)調(diào)控蝕刻時(shí)間和溫度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)方形孔洞尺寸的精確控制。結(jié)合快速溶劑蒸發(fā)生長(zhǎng)技術(shù)，方形孔洞邊緣可作為模板引導(dǎo)另一種含不同鹵素或金屬離子的鈣鈦礦進(jìn)行外延生長(zhǎng)。最終，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出能發(fā)射多種顏色的馬賽克式橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)，可用于發(fā)光器件。

這種多元二維鈣鈦礦馬賽克式橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成方法，不僅為理解鈣鈦礦結(jié)構(gòu)特性提供了新視角，更為開(kāi)發(fā)復(fù)雜集成發(fā)光器件構(gòu)建了通用性材料平臺(tái)。

二維鈣鈦礦面內(nèi)馬賽克異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09949-1