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尽管有机-无机混合钙钛矿表现出了卓越的半导体性能，但它们在场效应晶体管（FETs）中的应用仍然受到限制。离子迁移是钙钛矿晶体管面临的重要挑战，它可能导致施加的栅场的屏蔽效应和显著的滞后现象。
吉林大学材料科学与工程学院王海波教授课题组探索了离子迁移对基于锡的钙钛矿FET性能的影响。通过对比不同Sn补偿剂的影响，说明了FASnI3 FETs中FA+ 的离子迁移导致了较大的回滞和操作不稳定性。从而揭示出了FASnI3 FETs中的高背景载流子浓度不仅来自于Sn2+的氧化和空位，还来自于FA+离子的迁移，这对锡基钙钛矿晶体管提出了新的理解。
FA+ 和F- 离子之间的氢键能够有效的抑制离子迁移，不仅降低了背景载流子浓度，而且提高了晶体管的操作稳定性。采用氟代的低维有机阳离子添加剂制备的锡基钙钛矿晶体管，有效载流子迁移率达到了30 cm2/Vs，电流开关比为 107，在循环测试过程中表现出了优秀的操作稳定性。
针对锡基钙钛矿晶体管中的高背景载流子浓度的问题，该研究工作说明了其背景载流子不仅来自于锡氧化和锡空位，还来源有机阳离子的迁移。通过氢键的抑制和薄膜质量的优化，其场效应晶体管表现出了较高的载流子迁移率和优异的运行稳定性。
吉林大学材料科学与工程学院博士生杨雯舒为第一作者，吉林大学王海波教授和长春应化所秦川江研究员为通讯作者，感谢张立军教授对该工作的帮助与支持。该工作得到了国家自然科学基金和吉林省自然科学基金项目的资助。
W. Yang, K. Zhang, W. Yuan, L. Zhang, C. Qin, H. Wang, Enhancing Stability and Performance in Tin-Based Perovskite Field-Effect Transistors Through Hydrogen Bond Suppression of Organic Cation Migration. Adv. Mater. 2024, 2313461.
https://doi.org/10.1002/adma.202313461
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