金属卤化物钙钛矿是一类具有显著光电性能的晶体材料，已被证明是开发具有成本效益的薄膜晶体管的有希望的候选者。最近的研究已经成功地使用这些材料，特别是锡(Sn)卤化钙钛矿，制造出场效应空穴迁移率(μh)超过70 cm2 V?1 s?1的p型晶体管。
到目前为止，这些显著的场效应迁移率只在p型晶体管中被报道过，因为基于锡的钙钛矿通道不太适合发展n型晶体管。这阻碍了互补逻辑电路的发展，这将需要p型和n型晶体管获得相似的性能。
为了填补这一文献空白，一些团队因此一直在探索其他金属卤化物钙钛矿在设计n型薄膜晶体管方面的潜力，特别是铅卤化物钙钛矿。然而，单独的卤化铅钙钛矿表现出离子缺陷，这明显限制了所得到的晶体管的电子迁移率约为3-4 cm2 V?1 s?1。
德谟克利特国家科学研究中心、école洛桑理工学院(EPFL)、印度理工学院和全球其他研究所的研究人员最近推出了一项新策略，以开发性能更好的金属卤化物钙钛矿基n型晶体管。在《自然电子》杂志的一篇论文中概述了这一策略，使他们能够使用碘化甲醛铅(FAPbI3)钙钛矿制造出场效应迁移率高达33 cm2 V?1 s?1的n型晶体管。
Ravindra Naik Bukke, Olga A. Syzgantseva和他们的同事在他们的论文中写道:“卤化锡钙钛矿的工程导致了场效应迁移率超过70 cm2 V - 1 s - 1的p型晶体管的发展。”
“然而，由于它们的背景空穴掺杂，这些钙钛矿不适合用于n型晶体管。双极性卤化铅钙钛矿是潜在的候选材料，但其缺陷性质限制了电子迁移率约为3-4 cm2 V?1 s?1，这使得全钙钛矿逻辑电路的开发具有挑战性。我们报告了在连续偏置模式下测量的场效应迁移率高达33 cm2 V?1 s?1的甲脒碘化铅钙钛矿n型晶体管。”
为了提高n型晶体管的性能，研究小组使用了一种甲基氯化铵(MACI)添加剂。这种添加剂使他们能够调节FAPbI3中的应变，同时也改善了它的一些性能。
研究人员写道:“这是通过使用甲基氯化铵添加剂对钙钛矿晶格进行应变松弛来实现的，然后通过四甲基氟化铵多齿锚定来抑制不协调的铅。”“我们的方法稳定了α相，平衡了应变，改善了表面形貌、结晶度和取向。它还可以实现低缺陷钙钛矿-介电界面。”
在最初的测试中，该团队设计的n型晶体管取得了非常有希望的结果，包括良好的电子迁移率、可忽略的滞后和在负偏压和正偏压下的高工作稳定性。研究人员已经使用他们的晶体管制造了两种类型的电子元件，即全钙钛矿单极逆变器和11级环形振荡器。
在未来，他们提出的制造策略可以为开发含有金属卤化物钙钛矿晶体管的高性能和低成本集成电路开辟新的可能性。此外，他们的n型晶体管可以很快进行进一步测试，并集成到其他电子产品中。
更多信息:Ravindra Naik Bukke等人，n型钙钛矿晶体管和逻辑电路中的应变松弛和多齿锚定，Nature Electronics(2024)。DOI: 10.1038/s41928-024-01165-5期刊信息:Nature Electronics
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引用:新型甲脒碘化铅钙钛矿n型晶体管具有显著的场效应迁移率(2024,June 2)，检索自https://techxplore.com/news/2024-05-formamidinium-iodide-perovskite-transistors-notable.html
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