中國科學技術大學×上海科技大學等合作最新Nature論文

編輯丨王多魚

排版丨水成文

離子型軟晶格低維材料，尤其是二維有機–無機雜化鈣鈦礦，因其高光致發光量子產率以及可在低溫溶液條件下實現的大面積、工藝兼容制備，被廣泛認為是新一代電致發光與光電器件的重要候選體系。

然而，現有研究與器件多依賴多晶薄膜結構，其內部普遍存在晶界缺陷、界面粗糙以及顯著的離子遷移行為，難以維持原子級結構完整性，從而嚴重限制了載流子輸運效率及器件性能的進一步提升。

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勢，被視為突破上述瓶頸的理想平臺。然而，如何在二維鈣鈦礦單晶中實現高質量、可控外延的橫向異質結圖案化，同時保持界面原子級平整與晶格連續性，長期以來仍是該領域面臨的關鍵科學挑戰。

2026 年 1 月 14 日，中國科學技術大學張樹辰、普渡大學竇樂添、上海科技大學于奕作為共同通訊作者（張樹辰、盧愿為論文共同第一作者），在Nature期刊發表了題為：Mosaic lateral heterostructures in two-dimensional perovskite 的研究論文。

該研究在二維鈣鈦礦異質結結構構筑方面取得重要突破，首次在薄層二維鈣鈦礦單晶中實現了面內馬賽克式橫向異質結的可控圖案化構筑。

橫向異質結構對于探索奇異物理現象、開發新型器件及實現設備微型化具有重要意義。借助圖案化模板的內延式生長技術，例如近期二維共價材料研究所展示的，為實現異質結構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定的離子晶格特性，傳統用于制備圖案化模板的光刻與蝕刻工藝對其過于劇烈。

在這項最新研究中，研究團隊在二維鹵化鉛鈣鈦礦中制備了尺寸可控的方形孔洞，實現了大面積連續橫向異質結構的構建。實驗表明，這些方形孔洞通過自發蝕刻形成，該過程由內部應變引發并沿[100]/[010]晶向穩定擴展。通過調控蝕刻時間和溫度，可實現對方形孔洞尺寸的精確控制。結合快速溶劑蒸發生長技術，方形孔洞邊緣可作為模板引導另一種含不同鹵素或金屬離子的鈣鈦礦進行外延生長。最終，研究團隊成功制備出能發射多種顏色的馬賽克式橫向異質結構，可用于發光器件。

這種多元二維鈣鈦礦馬賽克式橫向異質結構的合成方法，不僅為理解鈣鈦礦結構特性提供了新視角，更為開發復雜集成發光器件構建了通用性材料平臺。

二維鈣鈦礦面內馬賽克異質結結構

論文鏈接：

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