半導體領域新突破　中國科大發明晶體「自刻蝕」新工藝

（香港文匯網記者趙臣 合肥報道）中國科學技術大學張樹辰特任教授團隊聯合美國普渡大學、上海科技大學的研究人員，在新型半導體材料領域取得重要進展。團隊首次在二維離子型軟晶格材料中，實現了面內可編程、原子級平整的「馬賽克」式異質結可控構築，為未來高性能發光和集成器件的研發開闢了全新路徑，相關成果於北京時間1月15日在線發表於國際權威學術期刊《自然》（Nature）。

據介紹，在半導體領域，能夠在材料平面內橫向精準構建異質結構，是探索新奇物性、研發新型器件及推動器件微型化的關鍵。然而，以二維鹵化物鈣鈦礦為代表的離子型軟晶格半導體，其晶體結構柔軟且不穩定，傳統光刻加工等技術往往因反應過於劇烈而破壞材料結構，難以實現高質量的橫向異質集成。如何在此類材料中實現高質量、可控外延的橫向異質結精密加工，是該領域面臨的重要科學難題。

面對這一挑戰，中國科大研究團隊獨闢蹊徑，創新性地提出並發展了一種引導晶體內應力「自刻蝕」新方法。研究人員發現，二維鈣鈦礦單晶在生長過程中會自然累積內部應力，團隊巧妙設計了一種溫和的配體-溶劑微環境，能夠選擇性地激活並利用這些內應力，引導單晶在特定位置發生可控的「自刻蝕」，從而形成規則的方形孔洞結構。隨後，通過快速外延生長技術，將不同種類的半導體材料精準回填，最終在單一晶片內部構築出晶格連續、界面原子級平整的高質量「馬賽克」異質結。

據張樹辰解釋，這種全新的加工方法，不是通過「拼接」不同材料，而是在同一塊完整晶體中，引導它自身進行精密的「自我組裝」。這意味着，未來有可能在一塊極薄的材料上，直接「生長」出密集排列的、能發出不同顏色光的微小像素點，為未來的高性能發光與顯示器件的發展，提供一種全新的備選材料體系和設計思路。