در روش ساخت این محققان که از فرآیندهای تولید نیمه‌هادی استاندارد استفاده شده است، می‌توان فیلم‌های پروسکایت تک-بلوری انعطاف‌پذیر با مساحت، ضخامت و ترکیب کنترل شده ساخت. این فیلم‌های مونوکریستال در مقایسه با انواع پلی‌کریستال دارای نقایص کمتر، بازدهی بیشتر پایداری بالاتری هستند، و می‌توان از آن‌ها در سلول‌های خورشیدی، LED ها و آشکارسازهای نوری استفاده کرد.
یوشنگ لی، دانش‌آموخته رشته مهندسی نانو و اولین نویسنده این مقاله گفت: «هدف ما غلبه بر چالش‌ها در تحقق دستگاه‌های پروسکایت مونوکریستال بود. روش ما اولین روشی است که می‌تواند رشد و ساخت دستگاه‌های مونوکریستال را با بازدهی بالا کنترل کند. این روش به تجهیزات یا رویکردهای حرفه‌ای نیازی ندارد و کل فرایند بر اساس روش مرسوم ساخت نیمه‌هادی است، که نشانگر سازگاری آن با روش‌های موجود صنعتی است.
پروسکایت‌ها گروهی از مواد نیمه‌هادی با ساختار بلوری مخصوص هستند که خواص الکترونیکی و نوری-الکترونیکی جالبی دارند. لذا پروسکایت‌ها در دستگاه‌های آشکارساز نوری یا دستگاه‌هایی که با نور سر و کار دارند، کاربردهای بسیاری دارند، مانند سلول‌های خورشیدی، فیبر نوری و یا دستگاهای برپایهٔ LED.
ییمو چن، دانشجوی فارغ‌التحصیل مهندسی نانو و از نویسندگان این مقاله گفت: «در حال حاضر، تقریباً تمام رویکردهای ساخت پروسکایت روی ساختارهای چند-بلوری متمرکز شده‌اند زیرا تولید آن‌ها ساده‌تر است، اگرچه خواص و پایداری آن‌ها با ساختارهای تک-بلوری قابل مقایسه نیست."
کنترل شکل و ترکیب پروسکایتهای تک-بلوری در طول ساخت دشوار است. این روش ابداعی، توانست با بهره‌گیری از فرآیندهای موجود در ساخت نیمه‌هادی از جمله لیتوگرافی، بر این مانع غلبه کند.
پروفسور خو، استاد دانشگاه سن‌دیگو گفت: «ادوات الکترونیکی مدرن مانند تلفن همراه و رایانه‌ها بر اساس لایه‌نازک‌های تک-بلوری هستند و از موادی مانند سیلیکون، گالیم‌نیترید و گالیم‌آرسنید ساخته شده‌اند. تک‌بلورها دارای نقایص کمتری هستند، بنابراین بازدهی انتقال الکترونی بهتری نسبت به چندبلوری‌ها دارند. این مواد برای ادغام با سایر اجزای دستگاه باید به صورت لایه‌نازک باشند. فرآیند ادغام نیز باید مقیاس‌پذیر، کم هزینه و مطابق با استانداردهای صنعتی موجود باشد، که این مسئله برای پروسکایت‌ها یک چالش بوده است. "
در سال ۲۰۱۸، تیم خو اولین تیمی بود که موفق به ادغام پروسکایت‌ها با فرآیند لیتوگرافی استاندارد صنعتی شد. در فرآیند لیتوگرافی از آب استفاده می‌شود و پروسکایت‌ها به آب حساس هستند، که این خود یک چالش محسوب می‌شود. آن‌ها با افزودن یک لایه محافظ پلیمری به پروسکایت‌ها و اچ کردن لایه محافظ در فرآیند ساخت، این مسئله را حل کردند. در این تحقیق جدید، مهندسین با طراحی یک الگوی ماسک لیتوگرافی که امکان کنترل در دو بعد افقی و عمودی را فراهم می‌آورد، راهی برای کنترل رشد پروسکایت‌ها در سطح تک‌بلور ایجاد کردند.
محققان در فرآیند ساخت از لیتوگرافی برای اچ کردن الگوی ماسک بر روی یک لایه از بلورهای پروسکایت بالک استفاده کردند. طراحی ماسک یک فرآیند قابل مشاهده برای کنترل رشد و شکل‌گیری فیلم بلوری فوق‌نازک را فراهم می‌کند. سپس این لایه تک بلوری از بستر بلوری بالک جدا شده و ضمن حفظ فرم و چسبندگی آن، به بستر دلخواه منتقل می‌شود. مخلوطی از قلع و سرب با ترکیب متغیر روی محلول رشد اعمال می‌شود که در نتیجه یک گاف الکترونی مدرج از فیلم نازک تک-بلوری ایجاد می‌کند.
پروسکایت در سطح مکانیکی خنثی قرار دارد که بین دو لایه ماده فشرده شده و امکان انعطاف را برای لایه‌نازک فراهم می‌کند. این انعطاف‌پذیری باعث می‌شود فیلم تک-بلوری در سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیرلایه‌نازک با بازدهی بالا استفاده شود تا به هدف نهایی، یعنی ساخت ادوات بی‌سیم بدون باتری کمک کند.
روش آن‌ها به محققان این امکان را می‌دهد تا لایه‌های نازک تک-بلوری مربع با ابعاد 5.5 سانتی‌متر در 5.5 سانتی متر بسازند. این در حالی است که امکان کنترل ضخامت پروسکایت تک‌بلوری (از ۶۰۰ نانومتر تا ۱۰۰ میکرون) و نیز ترکیب متغیر در جهت ضخامت نیز وجود دارد.
خو گفت: «ساده‌سازی بیشتر فرایند ساخت و بهبود بازدهی انتقال، موارد ضرووی هستند که ما در حال کار بر روی آن‌ها هستیم. از طرف دیگر، اگر بتوانیم برای جلوگیری از مرحله انتقال، ماسک الگو را با لایه‌های انتقال کاربردی جایگزین کنیم کل عملکرد ساخت تا حد زیادی می‌تواند بهبود یابد.»
این مطالعه نشان می‌دهد به جای تلاش برای یافتن مواد شیمیایی برای تثبیت استفاده از پروسکایتهای چندبلوری، می‌توان با استفاده از روش‌های ساخت نانویی دستگاه‌های تک‌بلوری پایدار و کارآمد تولید کرد.
