Performance Enhancement of Lead-free 2D Tin Halide Perovskite Transistors by Surface Passivation and Its Impact on Non-volatile Photomemory Characteristics
透過表面鈍化提高二維錫鹵化物鈣鈦礦電晶體的性能及探究其對光記憶行為的影響。
I-Hsiang Chao, Yu-Ting Yang, Ming-Hsuan Yu, Chiung-Han Chen, Chwen-Haw Liao, Bi-Hsuan Lin, I-Chih Ni, Wen-Chang Chen, Anita W. Y. Ho-Baillie, Chu-Chen Chueh*
2023/09/07
近十年來，二維錫基鹵化物鈣鈦礦在電晶體元件領域引起極大關注，其中最著名的體系為苯乙基錫碘化铵 (PEA2SnI4)，其具有適當的能隙並在室溫下展現較高的載子遷移率，然而二價錫(II)在含氧環境中當中極為容易氧化成四價Sn(IV)，造成晶格崩解而限制其廣泛的應用性，在本次研究當中，我們使用了苯乙基碘/氟化苯乙基碘(PEAI/FPEAI)對PEA2SnI4薄膜進行表面鈍化處理，大大的提高了鈣鈦礦場效電晶體的性能和穩定性，PEA+和FPEA+陽離子團上的氮原子可與Sn2+形成路易斯酸鹼對有效減少Sn空缺數量，減少缺陷並改善膜況。此外，表面鈍化可以p型摻雜PEA2SnI4薄膜，促進鈣鈦礦與金電極之間更好的能階匹配，實現高效的電荷傳輸。PEAI和FPEAI表面鈍化的元件測得的最大載子遷移率(μh)有明顯的增加，分別為2.15和2.96 cm2 V−1 s−1，遠高於對照組的μh (0.76 cm2 V−1 s−1)。此外，這些疏水的鈍化劑還能夠起到保護PEA2SnI4薄膜的作用，減緩空氣水氧引起的降解，最後，我們證明了鈣鈦礦場應效電晶體的非揮發性光記憶行為，並利用它們來製作鈣鈦礦場效應電晶體式的光記憶體。數據顯示，PEAI/FPEAI的表面鈍化不僅降低了鈣鈦礦薄膜的表面缺陷數量、提高環境穩定性，同時還增強了元件的光響應電流。我們的研究成果凸顯了表面鈍化在提高鈣鈦礦場效電晶體的性能和穩定性方面的幫助，這對於先進光電元件的發展有重要的影響。
研究動態
