[新科技速遞]
近年，鈣鈦礦（Perovskite）可說最多人關注新材料，具有多種電和磁特質，可將太陽能轉為電能，亦能將電能轉為光能，用於太陽能電池、光電元件和可穿載式發電上。
2009 年，日本化學家宮坂力發現「鈣鈦礦」，有潛力取代矽晶製作太陽能電池，引起全球關注，迄今研究多集中在光伏發電。鈣鈦礦轉換效率，已經與矽晶太陽能電池看齊，製程又簡單得多，成本更低，中國已量產鈣鈦礦太陽能電池。
理工大學研究發現，鈣鈦礦有機會應用在二維電子上，設計合成納米級雜化及異質結構，再結合先進製程，有機會成新一代二維半導體材料。二維半導體是下一代半導體研發方向，以極薄膜厚度，打破晶片微縮化極限，延續摩爾定律。
港學者新材料攻關
「鈣鈦礦」是指鈣與鈦的氧化物CaTiO3（化學方程式為ABX3），有機金屬鹵化物的結構與鈣鈦礦ABX3 同類型，既不是鈣也不是鈦，而是具備相同晶體結構，統稱為鈣鈦礦。
鈣鈦礦材料缺點是壽命較短，穩定性差，高溫亦影響效率；鈣鈦礦是本港熱門研究領域，屢次擊破鈣鈦礦缺點，解決高溫穩定性和延長使用壽命。
最近，理大應用物理學系材料羅健平教授團隊，成功構建出全有機二維鈣鈦礦，除了作為溶液加工，可以塗佈薄膜製作，還可用於製作二維電子器件，大大拓展鈣鈦礦的應用潛力。
這項科研開闢二維全有機鈣鈦礦潛在應用，成果已刊登在《科學》期刊（Science）上。鈣鈦礦基本化學方程式為ABX3，特徵是可以透過改變A與B 陽離子及X陰離子作出調控，可以呈現出不同物理特性，作為高性能材料開拓新應用。
二維電子新材料
透過操縱晶體化學的成分，可精確設計不同特性，例如不同的介電特性，有望應用在半導體行業。傳統上，適合晶體結構有機分子選擇有限，難以合成全有機三維鈣鈦礦。羅健平團隊提出一種創新方法，以二維層，而不再是三維的晶體形態，以合成全有機鈣鈦礦，克服某些累贅分子限制，融入更多不同有機離子，發掘鈣鈦礦更多不同特性。
為證實這項預測，研究團隊研發了一種全新的通用類層狀有機鈣鈦礦，命名為「Choi-Loh-v相」-CL-v。這些鈣鈦礦由薄如粒子的層次組成，並以「範德華」力（van der Waals force）粘合成形。CL-v中的「v」代表van der Waals，「C」和「L」則取自論文第一作者理大研究員崔華燮博士和羅教授姓氏。
二維電子學應用
羅健平團隊以液相化學製備名為CMD-N-P2的CL-v材料，其中的A、B和X 的位點分別由CMD（一種氯化環狀有機粒子)、銨和PF6−離子佔據。透過低溫高解析度電子顯微鏡，確定了預期的晶體結構，而薄如粒子的二維有機鈣鈦礦，雖然與傳統三維礦物基本上相異，二維狀態下仍會結晶，還可剝落成只有幾納米厚的薄片，厚度只是頭髮還二萬分之一。
二維有機鈣鈦礦的溶液加工性，可應用製作二維電子學器件。團隊測量了CL-v鈣鈦礦的介電常數範圍為4.8至5.5，高於二氧化矽和六方氮化硼等常用材料。
柵介質理想材料
晶片進入3納米製程之後，電晶體不斷微縮後，開關速度和密度高、導致出現「短溝道效應」（Short-channel effects），性能下降而無以為繼，必須靠新材料和架構取代，二維電子元件正是候選的晶片架構，最難解決是開發出超薄又高介電常數的柵介質，並提高擊穿電壓和減少柵極的漏電。
這項發現可將CL-v相作為二維電子中介電層的柵介質材料。團隊成員之一冷凱博士整合二維有機鈣鈦礦與二維電子裝置，以CL-v相作頂柵介電層，通道材料由原子級薄的硫化鉬組成，證實可控制源極端子和漏極端子之間的電流流動。
此項研究建立全有機鈣鈦礦，由於可結合先進流程，並以溶液加工。長遠而言有機會推動二維半導體研究，取代矽鍺（SiGe）作材料，轉化為新一代半導體。