金属卤化物钙钛矿因其优异的光电性能，在光伏、发光、光电探测及高能射线探测等领域展现出重要应用潜力。然而，钙钛矿材料在溶液生长过程中所涉及的界面热力学、动力学调控机制仍不清晰，限制了高质量晶体与复杂异质结构的可控制备，也进一步制约了器件性能与稳定性的系统提升。
围绕这一核心科学问题，今年的两项研究成果分别发表于 Nat. Synth. 2025, 19, 1056-1603.( https://www.nature.com/articles/s44160-025-00786-8)与 Nat. Photon., 2025, 19, 1056-1063 (https://www.nature.com/articles/s41566-025-01723-z)，从单晶生长的微观机制出发，逐步拓展至混维钙钛矿异质结构与载流子输运行为，构建了一条从基础机理到功能实现的完整研究链条。
在 Nat. Synth.的工作聚焦于钙钛矿单晶溶液生长过程中长期被忽略的界面温度分布与物质输运问题。通过自主搭建的原位显微吸收光谱系统，并结合精确的温度标定方法，作者直接观测到晶体—溶液界面在生长过程中自发形成一层具有明显温度梯度的“冷保护层”。该界面区域有效抑制了溶液中颗粒或团簇的无序附着，同时促进单体在晶面上的有序吸附与重排。基于此，作者提出了“颗粒溶解–单体吸附”生长机制，为理解钙钛矿单晶在溶液环境中如何实现高结晶质量与低缺陷密度提供了新的物理图像。这一机制不仅解释了以往实验中对生长条件高度敏感的现象，也为后续晶体尺寸、晶面选择性及缺陷调控提供了可操作的调控思路。
在此基础上，Nat. Photon.的研究进一步将溶液生长策略从“单一晶体质量控制”拓展至多层次、混维钙钛矿异质结构的构筑。通过精细调控生长温度、前驱体化学势及界面反应动力学，实现了具有清晰界面、可调带隙、阻挡层厚度及多重复杂量子阱结构的高自由度可控生长。该体系中不同维度钙钛矿层的有序堆叠，使载流子在空间与能量维度上受到协同调控。进一步的表征表明，这类结构在载流子输运、辐射复合等方面展现出显著区别于传统体相材料的行为特征，为发展新型光电与辐射探测器件提供了重要的结构与物理基础。
总体而言，这两项工作从溶液生长的界面微观机制出发，逐步延伸至复杂异质结构的可控制备及其载流子传输复合行为，在概念上实现了从“如何长好一个晶体”到“如何利用生长机制构筑功能结构”的自然过渡。相关研究不仅深化了对钙钛矿材料生长本质的理解，也为其在高性能光电器件及高能射线探测等方向的进一步应用奠定了坚实基础。
以上论文的第一作者史志方，现任深圳理工大学材料科学与能源工程学院副教授、研究员、博士生导师，入选国家级高层次青年人才计划，深圳市海外高层次特聘人才B类，主持多项国家级科研项目及横向项目。2020年博士毕业于上海科技大学，此后在北卡罗莱纳大学教堂山从事博士后研究，2024年6月加入深圳理工大学，担任助理教授，杂化功能材料与器件课题组组长（PI），2025年11月晋升副教授。近3年，在Nature Energy、Nature Photonics、Nature Synthesis等国际顶尖期刊发表论文15篇，课题组目前围绕杂化功能材料与器件这一核心研究方向，重点开展杂化功能材料设计合成、材料缺陷及本征稳定性、载流子传输复合行为研究，研究内容涵盖钙钛矿太阳能电池、高性能光电探测器与高能射线探测器等方向。目前，课题组已逐步建成从材料合成与晶体生长、结构与多尺度表征，到器件自动化制备与性能评估的完整研究体系，并与多家国内外高校及产业团队保持长期、稳定的科研合作。课题组长期招收博士后、博士研究生与硕士研究生。
课题组网站：www. shigroup.com.cn
