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長春光機所郭春雷中美聯合光子實驗室在鈣钛礦光敏場效應晶體管方面的研究獲得新進展
2019-08-28 光子实验室 孙文婷
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  新型鈣钛礦是目前研究的熱點材料之一,其相關研究在太陽能電池、發光二極管和光電探測器等領域取得了巨大的進展。基于鈣钛礦材料的光電器件和電子器件制備工藝簡單,易于大面積加工制造和集成到經典的電子器件中。但是,基于鈣钛礦材料的場效應晶體管研究仍然較少,已報道的工作存在載流子遷移率較低、傳輸機理不明等問題。

  针对这一问题,中國科學院长春光学精密机械与物理研究所郭春雷中美联合光子实验室的于伟利课题组采用空间限域、反温度结晶相结合的方法,制备了具有低缺陷密度的CsPbBr3薄单晶,克服了载流子在横向通道传输过程中易受晶界和晶粒缺陷影响的问题,制备出了高效的光敏场效应晶体管。 

  他们利用空间限域、反温度结晶相结合的方法生长出的CsPbBr3薄单晶没有明显的晶粒界畴,厚度在2微米左右,尺寸可以达到毫米级或更大尺寸,便于电子、光电子器件的制备和应用。基于此薄单晶的场效应晶体管在室温下具有双极性,且其载流子传输表现出奇异的光强依赖性:电子的迁移率与光照强度无关,而空穴的迁移率随光照强度的增加而增加;在电子为多数载流子时,阈值电压表现出了光的依赖性,而空穴为多数载流子时却没有这一现象。这是首次在钙钛矿材料中报道这一现象。作者分析认为:这种特殊的传输特性是分别由光电导效应和光伏效应引起的,体现了钙钛矿材料载流子传输机制的特殊性。在50 mW/cm2的光照条件下,所制备的场效应晶体管在室温下具有0.40(0.34)cm2 V-1 s-1的电子(空穴)迁移率,显著优于迄今为止所报道过的基于CsPbBr3钙钛矿材料的场效应晶体管。另外,所制器件也表现了优良的光探测器性能。 

    这项工作不仅为制备高性能光敏场效应晶体管提供了指导策略,而且揭示了全无机钙钛矿CsPbBr3特有的电荷传输机理,将有助于后续的钙钛矿材料的光电特性的研究及器件优化。相关结果以“Anomalous Ambipolar Phototransistors Based on All‐Inorganic CsPbBr3 Perovskite at Room Temperature”为题发表在Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201900676)上。

  Wiley Materials Views中國 已發表相關評述,鏈接地址: https://mp.weixin.qq.com/s/afi6-XqVBMMaRzEWCE05Og 

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