钙钛矿，有望制造新型半导体器件

美国加州大学戴维斯分校研究人员的一项新研究表明，利用一类被称为钙钛矿的材料，有望开发出能够对光产生响应的新型半导体器件。这项发表在《先进材料》上的研究发现，卤化物钙钛矿晶体在光照下会发生可逆形变。

钙钛矿属于半导体，但其特性与硅、砷化镓等传统无机半导体截然不同。这类材料可同时包含有机与无机成分，且制造成本要低廉得多。加州大学戴维斯分校材料科学与工程教授、该论文通讯作者 Marina Leite 表示：“它们是‘智能材料’，我们可以对其进行调控，使其按照可控方式对外界刺激做出响应。它们的化学特性十分独特，有助于我们制造出此前无法实现的新型器件。”

所有钙钛矿都具有通用的 ABX₃ 晶体结构。可以将其想象为：一个中心原子被六个原子构成的八面体（两个底面相连的金字塔）所包裹，而这个八面体又置于一个顶角均布原子的立方体内部。钙钛矿在光电子领域和先进太阳能电池中有着广泛应用。

在 Marina Leite 课题组就读的研究生 Mansha Dubey 将激光照射在钙钛矿晶体上，并通过 X 射线探针观测晶格的响应变化。这些晶体由瑞士苏黎世联邦理工学院的 Bekir Turedi、Andrii Kanak 以及 Maksym Kovalenko 教授合作制备。

研究团队发现，光照会改变晶体的晶格结构，且这一过程响应迅速、可完全逆转。Leite 表示：“在光照下，晶格会发生显著形变，这种独特现象在硅或砷化镓中都不会出现。” 她介绍，这种光致伸缩效应具有可逆性，可反复多次发生。

通过调整钙钛矿的组分，研究人员可以对晶体吸收和发射光的波长进行设计，这一特性被称为带隙。不同组分的钙钛矿，在带隙以上频率的光照下，其物理形变程度也各不相同。Leite 表示，这一效应可通过光的频率与功率进行精准调控。她说：“这并非简单的开关式效应，而是可以像调光器一样实现连续可调的响应，具体取决于照射的光。”

Leite 预测，钙钛矿的这种光致伸缩效应，有望为光控可调、光控开关型器件开辟全新设计路径，例如新型传感器或执行器。