
Parametry elektryczne cienkowarstwowych
tranzystorów perowskitowych na bazie
MASnI3 użytych w badaniach.
(a) Struktura TFT zastosowana w tej pracy;
(b) Parametry TFT zgodnie z inżynierią
anionów halogenkowych;
(c) Histereza. Średnia z 10 tranzystorów;
(d) Ruchliwość dziur.
Pomimo rozwoju perowskitów metalohalogenkowych w różnorodnej optoelektronice, postęp w zakresie wysokowydajnych tranzystorów polowych wykorzystujących powyższe do konstrukcji kanałów był ograniczony ze względu na migrację jonów i dużą izolację organicznych elementów. W ramach swoich badań zespół naukowców skonstruował warstwę półprzewodnika metyloamonowo-cyno-jodowego (MASnI3) poprzez zmieszanie anionów halogenkowych (jod-brom-chlor) w celu zwiększenia stabilności tranzystora. Urządzenie wykonane przy użyciu tej warstwy półprzewodnikowej wykazało wysoką wydajność i doskonałą stabilność bez histerezy. W eksperymentach TFT osiągnęły znakomitą ruchliwość dziur 20 cm²/V x s i współczynnik prądu rzędu 10 milionów pomiędzy stanem włączonym a wyłączonym. Układy te uzyskały także napięcie progowe równe 0 V.
Tranzystor perowskitowy z kanałem typu P z napięciem progowym 0 V jest pierwszym takim elementem na świecie. Przekształcając materiał w rozwiązanie, naukowcy umożliwili również drukowanie tranzystorów, obniżając koszt ich produkcji.

Analiza cienkich warstw MASnI3 przy użyciu inżynierii anionów halogenkowych.
(a) Obraz powierzchni TFT; (b) Rentgenowska analiza dyfrakcyjna; (c) Rentgenowska analiza dyfrakcyjna Cl 2p; (d) Ruchy Halla i koncentracja dziur. (Średnio 5 TFT dla każdego typu)
Dzięki tym badaniom zespół wykazał, że główną przyczyną występowania histerezy, która obniża wydajność perowskitowych TFT, jest pułapkowanie nośników mniejszościowych, a nie migracja jonów. Dzięki obniżeniu napięcia progowego ruch elektronów i dziur jest niezakłócony, umożliwiając płynny przepływ prądu. Co więcej, grupie badawczej udało się zintegrować perowskitowe TFT z komercyjnymi z kanałem typu N z tlenku indowo-galowo-cynkowego (IGZO) w jednym układzie scalonym, aby skonstruować komplementarne falowniki o wysokim wzmocnieniu metodą drukowania obwodów.

Analiza histerezy i tzw. punktu ataku perowskitowych TFT.
(a) Wydajność tranzystorów cienkowarstwowych na bazie jodu, jodu/bromu/chloru w funkcji szybkości skanowania; (b) Widmo optyczne promieniowania rentgenowskiego; (c) Siły oddziaływania między defektami w anionach i jodzie w MASnI3 i MASn(I/Br)3; (d) Efekt pasywacji defektu jodu przez anion chloru.
Badanie to przyciąga uwagę kręgów akademickich jako technologia mająca zastosowanie do opracowywania obwodów sterujących wyświetlaczy OLED, tranzystorów z kanałem typu P, układów o integracji pionowej lub systemów do szacunków neuromorficznych do obliczeń AI.
Źródło: https://techxplore.com/news/2022-05-high-performance-hysteresis-free-perovskite-transistors.html
Cool? Ranking DIY