上?？萍即髮W物質科學與技術學院教授于奕課題組與美國普渡大學研究團隊合作，在新型半導體異質結研究中取得重要進展，首次成功制備并表征了二維鹵化物鈣鈦礦橫向外延異質結。相關研究成果日前在線發表于《自然》。

半導體異質結精準制備是半導體器件的起點，是現代電子學和光電子學的重要基石。鹵化物鈣鈦礦材料作為一類近年來引起廣泛關注的新興半導體，在太陽能電池、發光二極管、激光等領域展示出巨大的應用前景。

在構建鹵化物鈣鈦礦半導體異質結的道路上，有兩個科學難題一直未得到解決。一方面，該材料易發生離子擴散，難以獲得高質量的原子級平整的異質界面；另一方面，鹵化物鈣鈦礦對空氣、水分、電子束輻照等因素十分敏感，其微觀結構解析特別是原子結構成像困難重重。缺乏原子結構信息的指導，材料的精準構筑與性能設計難以開展。

于奕課題組與合作團隊在這兩個前沿難題的解決上取得了突破。研究人員在材料制備過程中引入剛性有機配體來抑制離子擴散，成功制備了二維有機—無機雜化鹵化物鈣鈦礦橫向異質結；發展了低劑量像差校正電子顯微技術，首次揭示了二維橫向異質結的界面原子結構，直接證實獲得了原子級平整界面。

同時，于奕團隊找到了一種優化的低劑量成像方法，首次實現了輻照敏感的二維橫向異質結原子結構解析。這一突破提供了界面原子結構、缺陷構型以及晶格應變等準確信息，為這類新型半導體異質結的微觀結構設計提供了直觀的指導。在這些研究發現的基礎上，研究團隊進一步合作，展示了新型異質結原型器件中的整流效應，驗證了這類新型半導體走向應用的前景。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2219-7