Intrinsic (Trap‐Free) Transistors Based on Epitaxial Single‐Crystal Perovskites

材料科学 存水弯(水管) 光电子学 外延 纳米技术 晶体管 单晶 结晶学 电气工程 电压 化学 工程类 图层(电子) 环境工程
作者
Vladimir V. Bruevich,Leila Kasaei,Sylvie Rangan,Hussein Hijazi,Zhenyuan Zhang,Thomas J. Emge,Eva Y. Andrei,Robert Bartynski,L. C. Feldman,Vitaly Podzorov
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (43) 被引量:15
标识
DOI:10.1002/adma.202205055
摘要

The first experimental realization of the intrinsic (not dominated by defects) charge conduction regime in lead-halide perovskite field-effect transistors (FETs) is reported. The advance is enabled by: i) a new vapor-phase epitaxy technique that results in large-area single-crystalline cesium lead bromide (CsPbBr3 ) films with excellent structural and surface properties, including atomically flat surface morphology, essentially free from defects and traps at the level relevant to device operation; ii) an extensive materials analysis of these films using a variety of thin-film and surface probes certifying the chemical and structural quality of the material; and iii) the fabrication of nearly ideal (trap-free) FETs with characteristics superior to any reported to date. These devices allow the investigation of the intrinsic FET and (gated) Hall-effect carrier mobilities as functions of temperature. The intrinsic mobility is found to increase on cooling from ≈30 cm2 V-1 s-1 at room temperature to ≈250 cm2 V-1 s-1 at 50 K, revealing a band transport limited by phonon scattering. Establishing the intrinsic (phonon-limited) mobility provides a solid test for theoretical descriptions of carrier transport in perovskites, reveals basic limits to the technology, and points to a path for future high-performance perovskite electronic devices.
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