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能電池、激光器和發光二極管（LED）的理想選擇。
到目前為止，由于這些材料的性質脆弱和在傳統制造過程中容易損壞，在納米尺度上集成這些材料一直具有挑戰性。為了克服這一障礙，麻省理工學院的研究人員設計了一種技術，可以精確地現場生長單個鹵化物鈣鈦礦納米晶體，并控制它們在 50 納米（一張紙厚 10 萬納米）內的位置。
根據麻省理工學院的說法，這種創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。通過局部生長具有所需特征的材料，消除了對可能造成損壞的傳統光刻圖案步驟的需求。
麻省理工學院指出，該技術是可擴展的、通用的，并且與傳統制造步驟兼容，使其適合將納米晶體集成到功能性納米級器件中。研究人員成功地利用該方法制造了納米級 LED（nanoLED）陣列，這些 LED 在電激活時會發光。這些陣列在光通信和計算、無透鏡顯微鏡、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用前景。
研究人員的方法涉及創建一個帶有小孔的納米級模板，其中包含晶體生長的化學過程。通過修改模板的表面和小孔的內部，研究人員能夠控制一種稱為“潤濕性”的特性，確保含有過氧化物晶體材料的溶液被限制在小孔內。
這些孔的形狀在確定納米晶體定位方面起著關鍵作用。通過改變孔的形狀，研究人員能夠設計納米級的力，使晶體優先放置在所需位置。此外，他們發現可以通過調整孔的大小來精確控制晶體的大小。
Landsman 電氣工程和計算機科學（EECS）職業發展助理教授、電子研究實驗室（RLE）成員，也是描述這項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，開發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重要。通過突破納米制造、材料工程和設備設計的傳統界限，這些技術可以讓我們在極端納米級尺寸上操縱物質，幫助我們實現對滿足新興技術需求至關重要的非常規設備平臺。”
該研究結果發表在《Nature Communications》上，來自電氣工程、計算機科學和化學工程的研究人員參與了這項跨學科工作。這項工作得到了美國國家科學基金會和麻省理工學院量子工程中心的部分支持。
麻省理工學院表示，研究小組計劃探索這些微小光源的進一步應用，并測試微型化的極限，以便有效地將它們整合到量子系統中。麻省理工學院表示，除了納米級光源之外，該工藝還為開發基于鹵化物鈣鈦礦的片上納米器件開辟了其他機會。
