中国科学技术大学×上海科技大学等合作最新Nature论文

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

离子型软晶格低维材料，尤其是二维有机–无机杂化钙钛矿，因其高光致发光量子产率以及可在低温溶液条件下实现的大面积、工艺兼容制备，被广泛认为是新一代电致发光与光电器件的重要候选体系。

然而，现有研究与器件多依赖多晶薄膜结构，其内部普遍存在晶界缺陷、界面粗糙以及显著的离子迁移行为，难以维持原子级结构完整性，从而严重限制了载流子输运效率及器件性能的进一步提升。

相比之下，二维钙钛矿薄层单晶在晶格完整性、缺陷密度和界面可控性方面具有天然优势，被视为突破上述瓶颈的理想平台。然而，如何在二维钙钛矿单晶中实现高质量、可控外延的横向异质结图案化，同时保持界面原子级平整与晶格连续性，长期以来仍是该领域面临的关键科学挑战。

2026 年 1 月 14 日，中国科学技术大学张树辰、普渡大学窦乐添、上海科技大学于奕作为共同通讯作者（张树辰、卢愿为论文共同第一作者），在Nature期刊发表了题为：Mosaic lateral heterostructures in two-dimensional perovskite 的研究论文。

该研究在二维钙钛矿异质结结构构筑方面取得重要突破，首次在薄层二维钙钛矿单晶中实现了面内马赛克式横向异质结的可控图案化构筑。

横向异质结构对于探索奇异物理现象、开发新型器件及实现设备微型化具有重要意义。借助图案化模板的内延式生长技术，例如近期二维共价材料研究所展示的，为实现异质结构的大面积图案化提供了可行方案。

然而，由于二维卤化铅钙钛矿固有的柔性且不稳定的离子晶格特性，传统用于制备图案化模板的光刻与蚀刻工艺对其过于剧烈。

在这项最新研究中，研究团队在二维卤化铅钙钛矿中制备了尺寸可控的方形孔洞，实现了大面积连续横向异质结构的构建。实验表明，这些方形孔洞通过自发蚀刻形成，该过程由内部应变引发并沿[100]/[010]晶向稳定扩展。通过调控蚀刻时间和温度，可实现对方形孔洞尺寸的精确控制。结合快速溶剂蒸发生长技术，方形孔洞边缘可作为模板引导另一种含不同卤素或金属离子的钙钛矿进行外延生长。最终，研究团队成功制备出能发射多种颜色的马赛克式横向异质结构，可用于发光器件。

这种多元二维钙钛矿马赛克式横向异质结构的合成方法，不仅为理解钙钛矿结构特性提供了新视角，更为开发复杂集成发光器件构建了通用性材料平台。

二维钙钛矿面内马赛克异质结结构

论文链接：

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