エレクトロニクス：揮発性配位によって安定化されたスズ系ペロブスカイトトランジスター

スズ（Sn²⁺）ハロゲン化物ペロブスカイトは、調整可能なバンドギャップや優れた電荷輸送特性を有することから、オプトエレクトロニクスデバイスや電子デバイス向けの鉛フリー半導体として有望である。しかし、その実用化は、配位不足のSn²⁺部位に固有の酸化還元不安定性があり、これが制御不能な自己p型ドーピングや急速な酸化劣化を駆動するため、根本的に制限されている。今回我々は、一過性の酢酸イオンの配位と揮発を通じてペロブスカイト表面を再構築する、揮発性物質の支援による配位戦略を提示する。この戦略により、反応性の高いSnI₂終端表面が、化学的に平衡化され、欠陥が低減された界面へと変換される。この表面再構築により、配位不足のSnに関連するトラップ状態が抑制され、局所的な化学量論が安定化されて、堅牢な輸送特性、ほぼゼロのしきい値電圧、そして10⁸を超える高いオン/オフ比を持つp型トランジスターが実現された。さらに重要なことに、再構築された界面は自己パッシベーション性を備えていて、熱に対してレジリエントな障壁として機能するため、環境安定性が著しく向上し、デバイスは100℃で1カ月以上にわたり安定動作を維持した。これらの結果は、揮発性物質の支援による表面再構築が、準安定な半導体における欠陥の平衡化に有効な手法であることを確立しており、そうした半導体は、Sn²⁺系材料において耐久性のあるデバイスグレードの機能を実現する一般的な戦略を与える。

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