钙钛矿薄膜晶体管结构和优化的器件传输和输出曲线。来源:刘等。晶体管是一种电子元件，可以放大和控制大多数现有电子设备中的电流。浦项科技大学和中国电子科技大学的研究人员最近利用金属卤化物钙钛矿CsSnI3设计并实现了高性能晶体管。这些晶体管发表在《自然电子》杂志上的一篇论文中，展示了高场效应空穴迁移率和开/关电流比，以及高工作稳定性。在未来，它们可以用来制造有机发光二极管显示器的驱动电路，以及各种模拟和数字电路。
“在过去的十年里，金属卤化物钙钛矿在光伏电池和发光二极管(led)方面的应用得到了非常积极的研究，因为它们具有优异的光电性能，基于溶液的低成本加工和独特的缺陷容忍特性，”进行该研究的研究人员之一Yong-Young Noh告诉TechXplore。然而，尽管它们中电荷载体的有效质量非常低(0.1-0.2)，但对它们作为薄膜晶体管中半导体层的应用研究却很少
Noh和他的同事已经进行了七年多的研究，探索钙钛矿基晶体管的潜力。他们最近的论文建立在他们以前的工作基础上，并特别利用了CsSnI3，这是一种不寻常的钙钛矿材料，已知会经历各种复杂的相变。
研究人员创造的新晶体管的工作原理类似于传统硅基增强型晶体管的工作原理。本质上，当在晶体管的源极和漏极之间施加适当的电压时，该电压通过器件流向漏极。
Noh解释说:“我们发现了一种增加钙钛矿多晶颗粒尺寸的方法，这种方法结合了氟化锡添加剂、过量的CsI前体以及用10%的Pb代替Sn。”“此外，通过使用锡基钙钛矿(大多数高性能金属卤化物钙钛矿器件，如太阳能电池和led使用100%的铅)，我们实现了高性能，同时最大限度地减少了对环境有害的金属铅的使用。”
在最初的评估中，Noh和他的同事开发的晶体管优于所有以前开发的基于金属卤化物钙钛矿的晶体管。值得注意的是，它们的性能可与目前用于制造有机发光二极管显示器驱动电路的多晶硅晶体管相媲美。
新开发的晶体管的另一个重要优点是，与其他现有的基于金属卤化物钙钛矿的器件相比，它们含有明显更低量的铅。这可能有助于它们的广泛使用，因为众所周知，铅具有很高的毒性，对地球环境有害。
“虽然金属卤化物钙钛矿目前在太阳能电池中表现出比硅更高的性能，但大多数高性能钙钛矿器件都使用铅，”Noh说。“我预计，出于环境考虑，这些铅基设备将难以商业化。从这个意义上说，我们的发现主要使用锡而不是铅，并从根本上克服了金属卤化物钙钛矿的毒性问题。”
在未来，这组研究人员推出的新晶体管可以用于控制各种电子设备中的电流，包括计算机、电视和智能手机的有机发光二极管显示器。此外，他们的设计可以激发开发性能更好、含铅量更低的太阳能电池和发光二极管。
“目前，我们开发的锡基晶体管显示出高性能，但从商业化的角度来看，其空气稳定性较低，”Noh补充道。“因此，我们最终打算进一步提高设备的空气稳定性。此外，该设备是通过溶液工艺制造的，但我想使用真空沉积工艺获得相同的性能，这可以在商业上批量生产。”
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