Un transistor hautement performant basé sur une pérovskite aux halogénures métalliques inorganiques

Un transistor hautement performant basé sur une pérovskite aux halogénures métalliques inorganiques

La structure du transistor à couches minces en pérovskite et les courbes de transfert et de sortie optimisées du dispositif. Crédit : Liu et al.

Les transistors sont des composants électroniques qui amplifient et contrôlent le flux d’électricité à l’intérieur de la plupart des appareils électroniques existants. Des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Pohang et de l’Université des sciences et technologies électroniques de Chine ont récemment conçu et réalisé des transistors haute performance utilisant CsSnI3une pérovskite aux halogénures métalliques.

Ces transistors, présentés dans un article publié dans Électronique naturelle, présentent des mobilités de trous à effet de champ et des rapports de courant marche/arrêt élevés, ainsi qu’une stabilité opérationnelle élevée. À l’avenir, ils pourraient être utilisés pour créer des circuits de commande pour les écrans OLED, ainsi qu’une variété de circuits analogiques et numériques.

“Les pérovskites aux halogénures métalliques ont été très activement étudiées au cours de la dernière décennie pour des applications dans une cellule photovoltaïque et des diodes électroluminescentes (LED), en raison de leurs excellentes propriétés optoélectroniques, de leur traitement à faible coût basé sur des solutions et de leur caractère unique de tolérance aux défauts”, Yong-Young Noh, l’un des chercheurs qui a mené l’étude, a déclaré à TechXplore. “Cependant, malgré la très faible masse effective de porteurs de charge qu’ils contiennent (0,1 à 0,2), les études de leur application en tant que couche semi-conductrice dans les transistors à couches minces ont été rares.”

Noh et ses collègues mènent des recherches sur le potentiel des transistors à base de pérovskite depuis plus de sept ans. Leur article récent s’appuie sur leurs travaux précédents et utilise spécifiquement CsSnI3un matériau pérovskite inhabituel connu pour subir une variété de transitions de phase complexes.

Le principe qui sous-tend le fonctionnement des nouveaux transistors créés par les chercheurs ressemble à celui qui sous-tend le fonctionnement des transistors conventionnels à mode d’enrichissement à base de silicium. Essentiellement, lorsqu’une tension appropriée est appliquée entre les électrodes de source et de drain du transistor, cette tension traverse le dispositif vers le drain.

“Nous avons trouvé un moyen d’augmenter la taille des grains des polycristaux de pérovskite en combinant un précurseur CsI en excès d’additif de fluorure d’étain et le remplacement de Sn par 10 % de Pb”, a expliqué Noh. “De plus, en utilisant de la pérovskite à base de Sn (la plupart des dispositifs de pérovskite aux halogénures métalliques hautes performances tels que les cellules solaires et les LED utilisent 100 % de Pb), nous avons atteint des performances élevées tout en minimisant l’utilisation de Pb, un métal nocif pour l’environnement.”

Lors des premières évaluations, les transistors développés par Noh et ses collègues ont surpassé tous les transistors précédemment développés à base de pérovskites aux halogénures métalliques. Remarquablement, leurs performances sont comparables à celles des transistors en polysilicium qui sont actuellement utilisés pour fabriquer des circuits de commande pour les écrans OLED.

Un autre avantage important des transistors nouvellement développés est que, contrairement à d’autres dispositifs existants basés sur la pérovskite aux halogénures métalliques, ils contiennent une quantité de plomb nettement inférieure. Cela pourrait faciliter leur utilisation généralisée, car le plomb est connu pour être hautement toxique et nocif pour l’environnement sur Terre.

“Bien que les pérovskites aux halogénures métalliques présentent actuellement des performances élevées par rapport au silicium dans les cellules solaires, la plupart des dispositifs à pérovskite à hautes performances utilisent du plomb”, a déclaré Noh. “Je m’attends à ce que ces dispositifs à base de plomb soient difficiles à commercialiser, en raison de considérations environnementales. En ce sens, nos découvertes ont principalement utilisé de l’étain au lieu du plomb et ont fondamentalement surmonté ce problème toxique de la pérovskite aux halogénures métalliques.”

À l’avenir, les nouveaux transistors introduits par cette équipe de chercheurs pourraient être utilisés pour contrôler le flux de courant électrique dans divers appareils électroniques, notamment les écrans OLED pour ordinateurs, téléviseurs et smartphones. De plus, leur conception pourrait inspirer le développement de cellules solaires plus performantes et de LED contenant moins de plomb.

“Actuellement, le transistor à base d’étain que nous avons développé présente des performances élevées, mais sa stabilité à l’air est faible du point de vue de la commercialisation”, a ajouté Noh. “Par conséquent, nous avons l’intention à terme d’améliorer encore la stabilité à l’air de l’appareil. De plus, l’appareil a été fabriqué par un processus de solution, mais j’aimerais obtenir les mêmes performances en utilisant le processus de dépôt sous vide, qui peut être produit en masse dans le commerce. .”


Un transistor à base d’oxyde d’indium créé par dépôt de couche atomique


Plus d’information:
Ao Liu et al, Transistors perovskite aux halogénures métalliques inorganiques hautes performances, Électronique naturelle (2022). DOI : 10.1038 / s41928-022-00712-2

© 2022 Réseau Science X

Citation: Un transistor hautement performant basé sur une pérovskite aux halogénures métalliques inorganiques (2022, 23 mars) récupéré le 23 mars 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-03-highly-transistor-based-inorganic-metal.html

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