在新型半導(dǎo)體材料研究領(lǐng)域，一支由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科研人員領(lǐng)銜的中外合作團(tuán)隊(duì)，近日取得突破性進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表最新成果，首次在二維離子型軟晶格材料體系中，成功實(shí)現(xiàn)面內(nèi)可編程的"馬賽克"式異質(zhì)結(jié)精密構(gòu)筑。這項(xiàng)技術(shù)突破為高性能光電器件和集成系統(tǒng)的研發(fā)提供了全新思路。

傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件微型化進(jìn)程中，橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)構(gòu)建是關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。以二維鹵化物鈣鈦礦為代表的離子型軟晶格材料，因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)特性，在光電子領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。但這類材料的晶格柔軟且易變形，常規(guī)光刻等加工手段產(chǎn)生的劇烈反應(yīng)極易破壞其結(jié)構(gòu)完整性，導(dǎo)致高質(zhì)量橫向異質(zhì)集成難以實(shí)現(xiàn)，成為制約該領(lǐng)域發(fā)展的重要難題。

研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)探索材料應(yīng)力演化規(guī)律，創(chuàng)新性地開發(fā)出晶體內(nèi)應(yīng)力自引導(dǎo)刻蝕技術(shù)。該技術(shù)通過精確調(diào)控材料內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)分布，誘導(dǎo)特定區(qū)域發(fā)生選擇性刻蝕，形成規(guī)整的納米級(jí)凹槽結(jié)構(gòu)。隨后采用原子級(jí)材料回填工藝，將不同功能的半導(dǎo)體材料有序嵌入預(yù)設(shè)位置，最終在單一晶片內(nèi)構(gòu)建出晶格連續(xù)、界面平整度達(dá)原子級(jí)的高質(zhì)量異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用這種新方法制備的"馬賽克"異質(zhì)結(jié)，其界面粗糙度控制在0.3納米以內(nèi)，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。這種超平整界面結(jié)構(gòu)有效提升了載流子傳輸效率，為開發(fā)新型發(fā)光器件和集成光電子芯片奠定了材料基礎(chǔ)。研究團(tuán)隊(duì)表示，該技術(shù)具有廣泛的材料適應(yīng)性，可推廣至其他二維離子型材料體系。

這項(xiàng)突破性成果立即引發(fā)國(guó)際學(xué)術(shù)界關(guān)注。多位同行專家指出，該研究突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)的物理極限，為軟晶格半導(dǎo)體材料的精密操控開辟了新途徑。特別是在量子點(diǎn)顯示、柔性電子和低功耗光通信等領(lǐng)域，這種新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)有望帶來性能顯著提升的器件解決方案。目前，研究團(tuán)隊(duì)正與產(chǎn)業(yè)界合作推進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，探索其在微納光電器件中的實(shí)際應(yīng)用。