跳动城乡网金属卤化物钙钛矿是一类具有出色光电特性的晶体材料，已被证明是开发经济高效的薄膜晶体管的有希望的候选材料。最近的研究已成功利用这些材料，特别是锡(Sn)卤化物钙钛矿，制造出场效应空穴迁移率(μh)超过70cm2V−1s−1的p型晶体管。
到目前为止，这些显著的场效应迁移率仅在p型晶体管中被报道过，因为基于锡的钙钛矿通道不太适合n型晶体管的开发。这阻碍了互补逻辑电路的开发，因为互补逻辑电路需要p型和n型晶体管达到类似的性能。
为了填补这一文献空白，一些团队一直在探索其他金属卤化物钙钛矿在设计n型薄膜晶体管方面的潜力，尤其是铅卤化物钙钛矿。然而，单独的铅卤化物钙钛矿表现出离子缺陷，这显著限制了所得晶体管的电子迁移率约为3–4cm2V−1 s−1。
国家科学研究中心Demokritos、洛桑联邦理工学院(EPFL)、印度理工学院和全球其他机构的研究人员最近推出了一项新策略，以开发性能更好的基于金属卤化物钙钛矿的n型晶体管。《自然电子学》杂志发表的一篇论文概述了这一策略，他们利用甲脒铅碘化物(FAPbI3)钙钛矿，制造出场效应迁移率高达33cm2V−1s−1的n型晶体管。
RavindraNaikBukke、OlgaA.Syzgantseva及其同事在论文中写道：“锡卤化钙钛矿的设计促成了场效应迁移率超过70cm2V−1s−1的p型晶体管的开发。”
“然而，由于背景空穴掺杂，这些钙钛矿不适用于n型晶体管。双极铅卤化物钙钛矿是潜在的候选材料，但它们的缺陷性质将电子迁移率限制在3-4cm2V−1s−1左右，这使得全钙钛矿逻辑电路的开发具有挑战性。我们报告了甲脒铅碘化物钙钛矿n型晶体管，在连续偏置模式下测得的场效应迁移率高达33cm2V−1s−1。”
为了提高n型晶体管的性能，该团队使用了甲基氯化铵(MACI)添加剂。这种添加剂使他们能够调节FAPbI3中的应变，同时改善其某些性能。
研究人员写道：“这是通过使用甲基氯化铵添加剂来松弛钙钛矿晶格的应变，然后通过四甲基氟化铵多齿锚定来抑制配位不足的铅来实现的。”“我们的方法可以稳定α相，平衡应变并改善表面形态，结晶度和取向。它还可以实现低缺陷的钙钛矿-电介质界面。”
在初步测试中，该团队设计的n型晶体管取得了非常令人满意的结果，包括良好的电子迁移率、可忽略的磁滞以及在负偏压和正偏压应力下的高运行稳定性。研究人员已经使用他们的晶体管制造了两种类型的电子元件，即全钙钛矿单极逆变器和11级环形振荡器。
未来，他们提出的制造策略可能为开发包含金属卤化物钙钛矿晶体管的高性能、高性价比集成电路开辟新的可能性。此外，他们的n型晶体管可能很快会得到进一步测试并集成到其他电子产品中。
