离子液体增强钙钛矿基晶体管的电荷传输

2024-11-20 13:42:31 sh默尼 3

在光电领域的研究者们心中,钙钛矿材料无疑是一颗冉冉升起的新星。自2009年首次亮相以来,钙钛矿材料具有低激子束缚能、高吸收系数、长载流子扩散长度、高介电常数、可调带隙和独特的缺陷容忍性等优异性质,在太阳能电池、发光二极管、光电探测器等领域展现出了惊人的潜力。尤其是在电场效应晶体管(FETs)中的应用中,钙钛矿为构建高性能电子器件提供了新的可能性。


然而,钙钛矿材料在FETs中的应用面临着诸多挑战,尤其是其离子特性导致的低性能和制造困难等问题。钙钛矿中的离子缺陷,如铅/碘空位会引起电场的极化和电流-电压迟滞现象,影响器件的稳定性和性能。为了克服这些限制,研究人员探索了多种方法来改善钙钛矿FETs的性能,包括界面工程、成分工程和溶剂工程等。

离子液体(ILs)是一类在室温下呈液态的盐,具有优异的电化学稳定性和离子导电性。它们的离子成分赋予了材料高电导率和良好的电化学活性,这使得离子液体在能源存储、电化学传感器和光电领域都有着广泛的应用前景。已有研究表明,离子液体引入到钙钛矿基晶体管中可有效提高器件的性能,这与通过替换和/或钝化表面缺陷、晶界和体相中的缺陷来减少迟滞现象有关。

基于此,东国大学Jea Woong JoBenjamin Nketia-Yawson团队通过在聚(3-己基噻吩)(P3HT)功能化的电解质门控钙钛矿FETs中引入固态离子液体(ss-IL)添加剂,实现了对钙钛矿层中离子缺陷的抑制。这种ss-IL添加剂不仅减少了铅/碘空位和相关陷阱,还提高了空穴迁移率,并在环境条件下展示了出色的操作稳定性。
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