Understanding Charge Transport in All-inorganic Halide Perovskite Nanocrystal Thin-film Field Effect Transistors
全無機CsPbBr3鈣鈦礦納米晶體薄膜場效應晶體管中的電荷輸運研究
S. Zhou, G. Zhou, Y. Li, X. Xu, Y.-J. Hsu, J. Xu, N. Zhao, and X. Lu*
2021/07/01
鈣鈦礦納米晶體是鈣鈦礦材料最重要的存在形態之一，具有高發光效率（~100%）、窄線寬（< 20 nm）和可調的光學帶隙（1.6－3.1 eV），被認為是製備高性能光電器件的理想材料。提升鈣鈦礦納米晶體光電器件的性能需要很好地理解可移動電荷在鈣鈦礦納米晶體薄膜中的輸運機理。本工作以瞬態電學響應和變溫薄膜晶体管（FET）測試為主要手段，首次系统性地研究了全無機CsPbBr3納米晶體薄膜中離子-電子輸運的動力學行為和機理。揭示了暗環境下CsPbBr3納米晶體薄膜中电子電導的主導地位，以及外電場誘導下離子遷移引起的p型自摻雜效應。明確了CsPbBr3納米晶體薄膜中宏觀電導轉變背後的微觀機制，和室温下柵壓無法調控FET溝通電導的深層次原因，並建立了相應的物理模型。在低温下（T < 240 K），CsPbBr3納米晶體薄膜中的離子遷移被有效抑制，自摻雜引起的載流子濃度變化對於溝通電導的影響被消除，FET測試開始出現栅壓調控的p型單極輸運特性，以及明確的線性區和飽和區。非等價的Bi3+和Ag+摻雜進一步證實了CsPbBr3納米晶體薄膜中可調的p型輸運特性，實現了FET器件從常關（p溝道增强型）到常開（p溝道耗盡型）狀態的調節。本研究使用BL09A2光束線。
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