據(jù)新華社報道，由中國科技大學(xué)（USTC）張樹辰教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊，與美國普渡大學(xué)和上?？萍即髮W(xué)的研究人員合作，在新型半導(dǎo)體材料領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。

團(tuán)隊首次實現(xiàn)了在二維離子軟晶格材料中可控制造面內(nèi)、可編程、原子平坦“馬賽克”異質(zhì)結(jié)，開辟了下一代高性能發(fā)光和集成器件開發(fā)的新路徑。研究結(jié)果于1月15日發(fā)表在《自然》雜志上。

離子軟晶格半導(dǎo)體，以二維鹵化物鈣鈦礦表示，具有柔性但結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的晶格。傳統(tǒng)制造技術(shù)如光刻通常涉及激進(jìn)的加工步驟，可能損壞材料，難以實現(xiàn)高質(zhì)量的橫向異質(zhì)整合。因此，如何在此類材料中實現(xiàn)精確、可控的橫向異質(zhì)接合并實現(xiàn)高質(zhì)量外延，一直是該領(lǐng)域的重大科學(xué)挑戰(zhàn)。

研究團(tuán)隊報告稱，他們創(chuàng)造性地提出了并開發(fā)了一種基于內(nèi)部晶體應(yīng)力驅(qū)動的引導(dǎo)“自蝕”新方法。在生長過程中，二維鈣鈦礦單晶自然積累內(nèi)部應(yīng)力。通過精心設(shè)計溫和配體-溶劑微環(huán)境，研究人員能夠選擇性激活并利用這種內(nèi)部應(yīng)力，在單晶內(nèi)指定位置誘導(dǎo)可控的自蝕，形成規(guī)律的方形孔隙結(jié)構(gòu)。

隨后，采用快速外延生長工藝，精確地將不同半導(dǎo)體材料重新填充到這些預(yù)定義區(qū)域，最終實現(xiàn)了單晶晶圓內(nèi)高質(zhì)量“馬賽克”異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建。這些異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有連續(xù)晶格和原子平面界面。

研究人員表示，這項工作首次展示了二維離子材料系統(tǒng)中高質(zhì)量、可設(shè)計的橫向異質(zhì)結(jié)制造，克服了傳統(tǒng)工藝技術(shù)的局限。通過引入利用晶體內(nèi)部應(yīng)力和動力學(xué)實現(xiàn)單晶內(nèi)功能結(jié)構(gòu)可編程演化的新范式，本研究為理想界面物理研究提供了強大平臺，并為低維材料的集成與器件應(yīng)用開辟了新途徑。