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離子液體增強鈣鈦礦基晶體管的電荷傳輸

2024-11-20 13:42:31 sh默尼 20

在光電領域的研究者們心中,鈣鈦礦材料無疑是一顆冉冉升起的新星。自2009年首次亮相以來,鈣鈦礦材料具有低激子束縛能、高吸收系數、長載流子擴散長度、高介電常數、可調帶隙和獨特的缺陷容忍性等優異性質,在太陽能電池、發光二極管、光電探測器等領域展現出了驚人的潛力。尤其是在電場效應晶體管(FETs)中的應用中,鈣鈦礦為構建高性能電子器件提供了新的可能性。


然而,鈣鈦礦材料在FETs中的應用面臨著諸多挑戰,尤其是其離子特性導致的低性能和制造困難等問題。鈣鈦礦中的離子缺陷,如鉛/碘空位會引起電場的極化和電流-電壓遲滯現象,影響器件的穩定性和性能。為了克服這些限制,研究人員探索了多種方法來改善鈣鈦礦FETs的性能,包括界面工程、成分工程和溶劑工程等。

離子液體(ILs)是一類在室溫下呈液態的鹽,具有優異的電化學穩定性和離子導電性。它們的離子成分賦予了材料高電導率和良好的電化學活性,這使得離子液體在能源存儲、電化學傳感器和光電領域都有著廣泛的應用前景。已有研究表明,離子液體引入到鈣鈦礦基晶體管中可有效提高器件的性能,這與通過替換和/或鈍化表面缺陷、晶界和體相中的缺陷來減少遲滯現象有關。

基于此,東國大學Jea Woong JoBenjamin Nketia-Yawson團隊通過在聚(3-己基噻吩)(P3HT)功能化的電解質門控鈣鈦礦FETs中引入固態離子液體(ss-IL)添加劑,實現了對鈣鈦礦層中離子缺陷的抑制。這種ss-IL添加劑不僅減少了鉛/碘空位和相關陷阱,還提高了空穴遷移率,并在環境條件下展示了出色的操作穩定性。
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