中美联合研究团队近日公布了一种突破性的半导体制造方法，有望为高性能发光和集成电子设备开辟新途径。该方法旨在克服传统光刻工艺在处理脆弱下一代材料时的关键弱点。

在标准光刻工艺中，激光通过垂直照射表面蚀刻电路图案，但光的横向散射可能导致不可控的损伤，这一问题在卤化铅钙钛矿等柔软敏感材料中尤为突出。研究团队通过重新思考纳米尺度结构形成方式，实现了更精确的图案化技术。

卤化铅钙钛矿作为下一代电子材料，在二维晶格排列时具有优异光电性能，但其柔软且化学不稳定的特性使得纳米级精确加工极为困难。这项由中国科学技术大学、上海科技大学与美国普渡大学合作完成的研究，已在《自然》杂志发表。

新开发的工艺通过在材料内部直接形成受控横向微结构来克服加工障碍。传统半导体处理方法专为刚性无机材料设计，对脆弱二维钙钛矿往往过于激进，光刻技术和强化学溶剂容易损坏这些材料。

研究团队引入了一种更温和的制造方法——自蚀刻技术。该方法利用钙钛矿晶体生长过程中自然积累的内部应力，从内部实现精确可控的图案化，避免了传统技术带来的损伤。

先进芯片制造目前仍严重依赖复杂昂贵的设备，特别是在微米和纳米尺度制造领域。行业专家指出，极紫外光刻系统和复杂蚀刻工具的使用已成为推进更小、更复杂器件架构的结构性瓶颈。

中国科学技术大学材料科学家、该研究主要作者张书琛在1月16日接受采访时表示：“这项工作为高性能发光和显示设备创造了新的材料平台和设计路径。”

使用自蚀刻方法，研究团队能够创建颜色和亮度可精确调节的像素状单元，形成了由不同钙钛矿区域组成的单晶晶圆，每个区域都具有独特的光发射特性。