金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料，在太阳能电池、发光二极管、辐射探测领域显示出应用前景，被誉为新能源、环境等领域的新质生产力，成为学术界、工业界争相创新研发的目标。相对于碎钻般的多晶薄膜，钙钛矿单晶晶片具有极低的缺陷密度（约为多晶薄膜的十万分之一，同时兼具优异的光吸收、输运能力以及稳定性，是高性能光电子器件的理想候选材料。然而，国际上尚未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法，传统的空间限域方法仅能以高温、生长速率慢的方式制备几种毫米级单晶，极大地限制了单晶晶片的实际应用。

　　钙钛矿单晶薄膜材料生长涉及到成核、溶解、传质、反应等多个过程，其生长过程的控制步骤仍不明确。研究团队结合多重实验论证和理论模拟，揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素，自主研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系，通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程，使得溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中，研究人员将原有的晶体生长温度降低了60度，晶体的生长速率提高了4倍，生长周期由7天缩短至1.5天。

　　该成果的主要完成人、华东理工大学侯宇教授介绍，“该单晶薄膜生长技术具有普适性，可以实现30余种厘米级单晶薄膜的低温、快速、高通量生长。”钙钛矿结构中常用的铅元素可以轻易替换成低毒性的锡、锗、铋、锑、铜，卤素离子（氯、溴、碘全覆盖。此外，一些难以合成的具有双金属结构、多元素合金的单晶，也首次实现了单晶的可控制备。

　　华理研究团队称，这一研究成果不但突破了传统生长体系中溶质扩散不足的技术壁垒，提供了一条普适性、低温、快速的单晶薄膜生长路线，构建了30余种高质量厘米级单晶薄膜材料库，团队还组装了高性能单晶薄膜辐射探测器件，实现大面积复杂物体的自供电成像，避免高工作电压的限制，拓展辐射探测的应用场景，为便携式、户外条件提供了新范式。

　　该研究工作以华东理工大学为唯一通讯单位。华理材料科学与工程学院博士生刘达为论文的第一作者，侯宇教授和杨双教授为论文的通讯作者，并得到了杨化桂教授的悉心指导。上述研究工作得到了国家高层次人才特殊支持计划、国家优秀青年科学基金、上海市基础研究特区等项目的资助。