半导体材料研究中，如何在二维离子型软晶格材料里实现高质量的横向异质结精密加工，一直是个棘手问题；传统光刻等工艺反应较强，容易破坏材料晶体结构，带来更多界面缺陷并导致性能下降。尤其是以二维卤化物钙钛矿为代表的离子型软晶格半导体，晶体柔软且稳定性不足，使加工难度继续增加。 针对此难题，中国科大研究团队从材料自身特性入手寻找突破。研究人员发现，二维钙钛矿单晶在生长过程中会自然累积内部应力，这一现象通常被视为不利因素。团队则将其转化为可利用的“内在驱动力”：通过精心设计的配体-溶剂微环境，选择性激活并引导这些内应力，使单晶在特定位置产生可控的“自刻蚀”效应。 该技术的关键在于实现“从内而外”的精密加工。不同于传统“由外向内”的刻蚀方式，新方法通过调控晶体内部应力分布，在材料内部形成规则的方形孔洞结构。随后再采用快速外延生长，将不同半导体材料精准回填，最终在单一晶片内构建出晶格连续、界面达到原子级平整的高质量“马赛克”异质结。 张树辰教授表示：“这项技术的关键不在于把不同材料简单拼接，而是引导完整晶体实现精密的‘自我组装’。”这种工艺既避免了传统加工带来的界面损伤，也使异质结结构具备可编程设计的可能，为材料功能定制提供了新路径。 该成果在多类应用场景中具有潜力：在显示技术上，有望一片极薄材料上直接形成密集排列、可发出不同颜色的微小像素；在光伏领域，可为高效率太阳能电池提供新的材料体系；在集成电子学上，为器件进一步微型化提供了新的思路。国际审稿人评价该研究“巧妙利用了二维钙钛矿的软离子晶格特性，对该领域做出了重要贡献”。
面向新一代光电与集成器件，材料创新与制造方法创新相辅相成。将“难加工”的软晶格材料转化为“可编程”的功能平台，关键在于顺应材料规律，利用其内部驱动力。以更温和的方式实现更高精度的结构构筑，不仅能为基础研究带来更清洁的界面和更可控的体系，也为未来高密度、低功耗、多功能集成器件的设计与落地提供了更多可能。