综述：基于液滴工程的高通量钙钛矿微图案化及其下一代光电子应用-感算商城

综述：基于液滴工程的高通量钙钛矿微图案化及其下一代光电子应用

来源：MEMS

发布时间：2026-04-24

作为一种灵活高效的工程工具，液滴技术在材料科学、微图案化和纳米技术领域发挥着日益重要的作用。近年来，具有优异光电性能的钙钛矿材料微图案化受到了广泛关注。微流控技术基于毛细力、液体表面张力、黏度和流速的应用，实现液体流和液滴的生成、分割、排列或重新分布。液滴阵列生成作为一种创新的高通量制备方法，显著提高了溶液基材料的制备效率和可控性，已逐渐成为构建图案化钙钛矿的首选。

可溶液加工的钙钛矿材料能够借助微液滴技术实现精确的自组装与图案化，该方法已成为构建图案化钙钛矿的首选方案。通过调控液滴的配方、蒸发环境及其尺寸，众多研究者已制备出量子点、纳米线、微米片及多晶薄膜等多种形貌的钙钛矿阵列。伴随器件向柔性化、微型化及阵列化发展，钙钛矿在发光二极管、光电探测器、激光器等领域获得广泛应用。

据麦姆斯咨询介绍，近日，深圳北理莫斯科大学材料科学系研究团队联合俄罗斯科学院和莫斯科大学的研究人员在ACS Nano期刊发表题为“Droplet-Engineered Scalable High-Throughput Perovskite Micropatterning for Next-Generation Optoelectronics”的综述论文，并被选为当期的封面文章。

图1 基于液滴法的钙钛矿阵列制备及其应用概览

该综述总结了基于高通量液滴技术制备钙钛矿阵列的最新进展，探究高通量微液滴阵列的生成机制、钙钛矿自下而上的图案化生长方法，以及调控钙钛矿结晶关键过程的液滴特性，强调了制备方法、材料结构与器件性能之间的关联。

图2 基于纳米/微通道微流控平台的钙钛矿阵列制备示意图

例如，通过微通道或表面限域等物理约束，可实现对钙钛矿阵列的精确定位与取向控制，为获得均匀、高性能的阵列化光电器件奠定基础。文章总结了溶液法在钙钛矿光电器件领域的应用前景，也为其他溶液基材料的阵列化研究提供了有益参考。

然而，钙钛矿材料与器件的工业化进程仍面临多项亟待解决的问题。钙钛矿的环境敏感性与离子迁移问题会导致器件性能下降。封装技术的发展、溶剂工程与界面工程已被用于应对稳定性相关的各类挑战，从而保障器件具备良好的性能与使用寿命。此外，钙钛矿中常见的铅组分具有潜在毒性，推动了无铅化合物的研发。太阳能电池领域对钙钛矿的高需求，也使得溶剂毒性成为一大挑战。因此，研发适用于工业化生产的环保溶剂体系仍在持续推进。未来关于溶液基图案化方法在钙钛矿材料合成中应用的研究将聚焦于自组装机制、界面特性以及溶质分布对晶体形貌的影响。

结合人工智能的发展，将进一步加快材料的发现和开发进程，通过高通量实验和数据挖掘的紧密结合，对阵列材料进行科学筛选和优化。将液滴阵列技术扩展到光子晶体、各种量子点和有机光电子学等先进材料，将促进高通量器件的发展。