二维钙钛矿中的马赛克状横向异质结构

可控方形孔洞腐蚀制备2D铅卤化物钙钛矿异质结构及其光电器件应用

摘要

横向异质结构对于探索新型物理现象、开发新器件以及实现器件微型化具有重要意义^{1,2,3,4,5,6,7,8}。在具有图案化的模板上进行的内外延生长为在异质结构中实现大面积的有序排列提供了一种有前景的策略，这一技术最近已在二维（2D）共价材料上得到验证^{9,10,11,12,13}。然而，传统的光刻和蚀刻工艺对于2D铅卤化物钙钛矿来说过于激进，因为这类材料具有本质上柔软且不稳定的离子晶格^14,15,16。在这里，我们在2D铅卤化物钙钛矿中制造出了可控大小的方形孔洞，从而能够在较大面积上制备连续的横向异质结构。我们发现这些方形孔洞是通过自发的蚀刻过程形成的，该过程由内部应力引发，并沿[100]/[010]晶体方向稳定下来。此外，通过调整蚀刻时间和温度可以控制方形孔洞的大小。另外，通过采用快速溶剂蒸发生长技术，方形孔洞的边缘可以作为另一种含有不同卤化物或金属离子的钙钛矿的外延生长模板。最终，我们制备出了一系列能够发出多种颜色的马赛克状横向异质结构，这些结构可用于发光器件。这种多样化的2D钙钛矿马赛克横向异质结构的合成不仅为我们提供了关于钙钛矿结构特性的宝贵见解，还为开发复杂的集成发光器件提供了一个多功能材料平台。