近日，蘇州大學物理科學與技術學院李亮教授團隊在《自然-材料》（Nature Materials）雜志上發(fā)表了題為“Direct integration of optoelectronic arrays with arbitrary nondevelopable structures”的研究論文。論文以蘇州大學為唯一通訊署名單位發(fā)表，第一作者為蘇州大學博士后王孟，通訊作者為李亮。

具有不可拓展（Nondevelopable）幾何結構的三維光電陣列，因其能夠有效擺脫傳統(tǒng)二維平面器件對復雜光學組件的依賴，在縮小光電系統(tǒng)體積、降低集成成本方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，因此在面向未來的新一代成像技術中具有極高的研究價值。然而，受限于傳統(tǒng)半導體薄膜沉積技術主要面向平面基底的工藝特性，研究人員在三維復雜結構上實現(xiàn)對光電陣列空間構型的精確調(diào)控仍面臨巨大挑戰(zhàn)。目前，相關研究僅能構建少量規(guī)則的球面陣列結構，嚴重制約了該類器件在功能多樣性與實際應用場景中的進一步拓展。

圖片:20250814192549988.jpg

圖.（A） 單溶質/溶液體系在曲面上的自組裝生長示意圖；圖.（B）薄膜在復雜曲面結構上的沉積及其形貌均勻性展示

圍繞這一關鍵瓶頸問題，李亮研究團隊創(chuàng)新性地提出了一種基于單溶質/溶液體系的快速結晶成膜策略（圖A）。該方法利用高密度成核機制，成功實現(xiàn)了在三維非規(guī)則結構基底上的原位沉積高質量鈣鈦礦薄膜。該薄膜在不同空間位置均展現(xiàn)出高度均勻的微觀形貌和一致的厚度分布（圖B）。更重要的是，該薄膜生長策略展現(xiàn)出廣泛的適應性，適用于多種結構類型與尺度的基底，其尺寸范圍從亞微米級延伸至分米級，跨越六個數(shù)量級。結合先進的3D打印技術與功能層結構的精確匹配設計，研究團隊進一步實現(xiàn)了對不可拓展結構光電陣列在微米尺度上的空間構型調(diào)控，并成功驗證了其在光電成像過程中的像差校正能力（圖C）。這一成果不僅為復雜結構基底上半導體薄膜的可控生長提供了全新的解決方案，也為實現(xiàn)高集成度、高性能的新型光電成像系統(tǒng)奠定了堅實基礎。

圖片:20250814192944417.jpg

圖.（C）單透鏡成像系統(tǒng)下，擬合曲面光電陣列（F-）對像差的矯正效果及其與傳統(tǒng)平面（P-）和半球型（H-）器件的對比

綜上所述，該研究突破了傳統(tǒng)工藝對三維光電器件結構自由度的限制，填補了復雜結構基底上半導體薄膜生長領域的技術空白，推動了三維光電陣列在成像、傳感及光電子集成等多個前沿方向的實際應用進程，具有重要的理論意義與工程應用價值。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02322-7