近日，国际顶级期刊《Nature Communications》在线发表了我院罗德映教授、杨文强副教授与合作者关于卤化物钙钛矿光电子器件系统级集成及商业化应用的前瞻性观点论文，题为《System-level integration of halide perovskite optoelectronics for its commercial deployment》。该论文系统梳理了卤化物钙钛矿光电器件由实验室单器件走向系统级集成与商业部署的关键路径，重点讨论了钙钛矿发光二极管、光电探测器及成像系统与 TFT、CMOS等驱动电路平台的异质集成策略，对比分析了钙钛矿异质集成器件性能与产业化基准，凝练了制约其商业应用的关键挑战，并展望了其在新型显示、片上光源、智能成像和神经形态光电子系统中的应用前景【Nat. Commun. 17, 5076 (2026)】。北航国际前沿交叉科学研究院杨文强副教授、北京大学杨晓宇副研究员、美国北卡罗来纳州立大学苏睿博士为论文共同第一作者；北航国际前沿交叉科学研究院罗德映教授、潘曹峰教授以及北京科技大学赵丽宸研究员为通讯作者；北京航空航天大学国际前沿交叉科学研究院为第一完成单位。

卤化物钙钛矿材料具有组分可调、光吸收强、载流子输运性能优异、发光色纯度高以及可低成本制备等优势，近年来在太阳能电池、发光二极管和光电探测器等领域取得了快速发展。然而，从“高性能单器件”走向“可驱动、可寻址、可封装、可量产”的集成系统，仍是钙钛矿光电技术迈向实际应用必须跨越的关键环节。论文系统总结了钙钛矿发光二极管集成于 TFT/CMOS 驱动背板的主动矩阵显示研究进展，以及钙钛矿光电探测器在可见光、近红外和 X 射线成像中的集成应用，为钙钛矿光电子技术与成熟半导体平台的融合提供了系统性分析框架。

图1 卤化物钙钛矿晶体结构与器件结构

论文指出，系统级集成不能简单理解为将钙钛矿薄膜“叠加”到传统电子背板之上，而应从材料、界面、工艺、器件与电路协同设计的角度重构技术路线。目前，钙钛矿光电器件进一步走向系统级应用仍面临多方面挑战：一是钙钛矿材料与 CMOS、TFT 等传统电子背板在热学、力学和化学性质上存在失配，易引发界面缺陷、应力积累和离子迁移；二是现有制备工艺在大面积均匀沉积、高分辨图案化和低损伤集成方面仍不成熟，难以满足晶圆级制造需求；三是在高密度阵列中，电学串扰、光学串扰和长期工作稳定性仍会制约器件性能与系统可靠性。

图2 钙钛矿异质集成器件未来发展方向

针对上述问题，论文提出应从单一器件性能优化转向材料、界面、工艺和系统的协同设计：通过缓冲层、阻挡层和自组装界面修饰降低界面失配与离子扩散；发展低温、低损伤、可放大的沉积和图案化技术，实现与 CMOS/TFT 背板的兼容集成；结合像素隔离、光学结构优化和电路补偿策略，降低阵列串扰并提升长期稳定性。论文进一步指出，人工智能辅助材料设计和仿生图案化方法有望加速钙钛矿组分、界面结构和制造工艺的优化，为高分辨显示、智能成像和神经形态视觉等应用提供新的发展路径。

图3 钙钛矿异质集成器件潜在应用方向

论文强调，钙钛矿光电子技术未来应从“材料性能驱动”逐步转向“系统应用牵引”。在AR/VR近眼显示方面，钙钛矿材料的高色纯度和高效率优势有望与高分辨率 CMOS 背板、波导光学和片上感知单元相结合，推动超紧凑、高亮度、低功耗微显示系统发展；在智能成像方面，钙钛矿光电探测器可与 CMOS 读出电路集成，构建高灵敏、大面积、低剂量成像平台；在神经形态光电子器件方面，钙钛矿材料中的光、电、离子耦合特性为传感、存储和计算一体化提供了新的材料基础。

该论文以系统级集成为主线，构建了钙钛矿光电器件从材料设计、器件制备、背板驱动到系统评价和商业部署的完整分析框架，为钙钛矿光电子技术与半导体集成技术的交叉融合提供了重要参考。相关观点对于推动新一代高分辨显示、低剂量X射线成像、片上光电系统和类脑视觉硬件的发展具有重要意义。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-74068-y

附：作者简介

杨文强，北京航空航天大学国际前沿交叉科学研究院副教授。博士毕业于北京大学，期间在美国劳伦斯伯克利国家实验室Thomas P. Russell院士组交流访问，之后在首尔国立大学Tae-Woo Lee院士课题组开展博士后研究。主要从事新型薄膜及量子点光电功能材料与器件物理的研究，作为第一/通讯作者（含共同）在国际顶级期刊Science、Nature Communications、Advanced Materials、Joule和ACS Energy Letter等发表多篇学术论文，成果入选“中国百篇最具影响国际学术论文”与ESI高被引论文。担任期刊Scientific Reports编委、FlexMat与Materials Futures青年编委，主持国家自然科学基金面上项目、国家重点实验室开放课题、北京市小米联合基金重点项目，海外博士后交流计划（引进类）。

罗德映，北京航空航天大学国际前沿交叉科学研究院教授，国家级青年人才，博士生导师。博士毕业于北京大学，其后在加拿大多伦多大学材料科学与工程系、美国加州大学圣地亚哥分校纳米工程系进行博士后研究。长期从事半导体光电子材料与器件研究，以第一作者/通讯作者（含共同）在Science、Nature、Nature Reviews Materials、Nature Materials、Nature Reviews Chemistry、Nature Communications等国际期刊发表论文三十余篇。成果入选2018年度中国百篇最具影响国际学术论文、2021年度中国半导体十大研究进展提名奖。2023-2025连续入选全球前2%顶尖科学家，曾获北京大学和中国光学学会优秀博士学位论文奖。长期受邀担任Nature、Nature子刊、Advanced Materials、Energy & Environmental Science等高水平期刊审稿人。主持国家自然科学基金面上项目等4项。