鹵化物鈣鈦礦是一組以其卓越的光電性能而聞名的材料，使其成為高性能太陽(yáng)能電池、激光器和發(fā)光二極管（LED）的理想選擇。

　　到目前為止，由于這些材料的性質(zhì)脆弱和在傳統(tǒng)制造過(guò)程中容易損壞，在納米尺度上集成這些材料一直具有挑戰(zhàn)性。為了克服這一障礙，麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)了一種技術(shù)，可以精確地現(xiàn)場(chǎng)生長(zhǎng)單個(gè)鹵化物鈣鈦礦納米晶體，并控制它們?cè)?50 納米（一張紙厚 10 萬(wàn)納米）內(nèi)的位置。

　　根據(jù)麻省理工學(xué)院的說(shuō)法，這種創(chuàng)新的新方法不僅可以精確控制納米晶體的位置，還可以精確控制其尺寸，這直接影響其特性和性能。通過(guò)局部生長(zhǎng)具有所需特征的材料，消除了對(duì)可能造成損壞的傳統(tǒng)光刻圖案步驟的需求。

　　麻省理工學(xué)院指出，該技術(shù)是可擴(kuò)展的、通用的，并且與傳統(tǒng)制造步驟兼容，使其適合將納米晶體集成到功能性納米級(jí)器件中。研究人員成功地利用該方法制造了納米級(jí) LED（nanoLED）陣列，這些 LED 在電激活時(shí)會(huì)發(fā)光。這些陣列在光通信和計(jì)算、無(wú)透鏡顯微鏡、量子光源以及用于 AR 和 VR 的高密度、高分辨率顯示器方面具有潛在的應(yīng)用前景。

　　研究人員的方法涉及創(chuàng)建一個(gè)帶有小孔的納米級(jí)模板，其中包含晶體生長(zhǎng)的化學(xué)過(guò)程。通過(guò)修改模板的表面和小孔的內(nèi)部，研究人員能夠控制一種稱(chēng)為“潤(rùn)濕性”的特性，確保含有過(guò)氧化物晶體材料的溶液被限制在小孔內(nèi)。

　　這些孔的形狀在確定納米晶體定位方面起著關(guān)鍵作用。通過(guò)改變孔的形狀，研究人員能夠設(shè)計(jì)納米級(jí)的力，使晶體優(yōu)先放置在所需位置。此外，他們發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)整孔的大小來(lái)精確控制晶體的大小。

　　Landsman 電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)（EECS）職業(yè)發(fā)展助理教授、電子研究實(shí)驗(yàn)室（RLE）成員，也是描述這項(xiàng)工作的新論文的資深作者 Farnaz Niroui 表示：“正如我們的工作所表明的那樣，開(kāi)發(fā)新的工程框架以將納米材料集成到功能性納米器件中至關(guān)重要。通過(guò)突破納米制造、材料工程和設(shè)備設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界限，這些技術(shù)可以讓我們?cè)跇O端納米級(jí)尺寸上操縱物質(zhì)，幫助我們實(shí)現(xiàn)對(duì)滿(mǎn)足新興技術(shù)需求至關(guān)重要的非常規(guī)設(shè)備平臺(tái)。”

　　該研究結(jié)果發(fā)表在《Nature Communications》上，來(lái)自電氣工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)和化學(xué)工程的研究人員參與了這項(xiàng)跨學(xué)科工作。這項(xiàng)工作得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和麻省理工學(xué)院量子工程中心的部分支持。

　　麻省理工學(xué)院表示，研究小組計(jì)劃探索這些微小光源的進(jìn)一步應(yīng)用，并測(cè)試微型化的極限，以便有效地將它們整合到量子系統(tǒng)中。麻省理工學(xué)院表示，除了納米級(jí)光源之外，該工藝還為開(kāi)發(fā)基于鹵化物鈣鈦礦的片上納米器件開(kāi)辟了其他機(jī)會(huì)。