2D材料：二次元ペロブスカイトにおけるモザイク状の横方向ヘテロ構造

横方向ヘテロ構造は、エキゾチック物理の探求、新しいデバイスの開発、デバイスの小型化の実現に重要である。パターン形成されたテンプレートにおいて生じるエンドエピタキシャル成長は、二次元（2D）共有結合材料で最近実証されたように、ヘテロ構造に広範なパターン形成領域を実現する有望な戦略である。しかし、パターン形成テンプレートの作製に用いられる従来のリソグラフィー過程やエッチング過程は、本質的に柔軟で不安定なイオン格子である2Dハロゲン化鉛ペロブスカイトには過酷過ぎる。今回我々は、2Dハロゲン化鉛ペロブスカイト内にサイズを制御可能な正方形の孔を形成して、大面積にわたる連続的な横方向ヘテロ構造の作製を可能にした。我々は、内部ひずみによって開始され、[100]/[010]結晶方位に沿って安定化される、自発的なエッチング過程を通して、正方形の孔が形成されることを実証する。正方形の孔のサイズは、エッチングの時間と温度を調節することで制御できる。また、正方形孔のエッジは、高速溶媒蒸発成長法を取り入れることによって、異なるハロゲン化物イオンや金属イオンを組み込んだ別の種類のペロブスカイトのエピタキシャル成長のテンプレートとして機能する。さらに我々は、発光デバイス向けにさまざまな色で発光し得る、一連のモザイク状横方向ヘテロ構造を実現した。今回のさまざまな2Dペロブスカイトのモザイク状横方向ヘテロ構造の合成によって、ペロブスカイトの構造的特性に関する貴重な知見が得られるとともに、複合集積発光デバイスの開発のための汎用的材料プラットフォームがもたらされる。

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