Permitir la investigación FET de perovskita de alto rendimiento mediante una estación de medición FET automatizada personalizable

Resumen

Este protocolo presenta un proceso de alto rendimiento para la fabricación y caracterización de transistores de efecto de campo de película delgada de perovskita. Describimos un proceso de fabricación personalizable mediante fotolitografía y presentamos un procedimiento de caracterización automatizado que combina un multiplexor con placas de medición personalizadas y software escrito por nosotros mismos.

Resumen

Los transistores de efecto de campo de película delgada (PeFET) basados en perovskita aún no han alcanzado todo el potencial teórico de esta prometedora clase de materiales. Para cerrar esta brecha, es esencial desarrollar y optimizar nuevas composiciones y técnicas de fabricación de perovskita. Dada la gran variedad de compuestos potenciales, así como la variedad de variables influyentes como la concentración, la temperatura y la elección del solvente, un enfoque de investigación de alto rendimiento es fundamental para una exploración y un avance eficientes. Presentamos un proceso flexible y personalizable que abarca desde la fabricación del sustrato hasta la caracterización del dispositivo. Este proceso está habilitado e integra la fotolitografía para patrones personalizados, una estación de medición automatizada para la caracterización FET y el análisis automatizado de datos. La estación de medición automatizada se basa en un multiplexor, que está conectado a cinco placas de medición. Las placas de medición están configuradas para medir un sustrato con cuatro dispositivos cada una. Permitiendo la medición automatizada de 20 dispositivos con hasta 5 formulaciones diferentes de perovskita. Mediante procedimientos de prueba estandarizados, los datos sin procesar se analizan automáticamente para obtener las características de transferencia y salida de los PeFET, así como parámetros clave de rendimiento como el voltaje umbral, la oscilación subumbral y la movilidad del efecto de campo. El resultado es un conjunto de datos organizado sistemáticamente con datos fácilmente comparables para diferentes composiciones de perovskita o modificaciones en las condiciones de fabricación.

Introducción

El campo de los dispositivos optoelectrónicos basados en perovskita de halogenuros metálicos (MHP) ha experimentado un progreso asombroso en las últimas dos décadas. Especialmente la incorporación exitosa a la energía fotovoltaica y los diodos emisores de luz (LED) ha llevado a un interés cada vez mayor en esta clase de materiales. La eficiencia de conversión de energía de las células solares basadas en MHP ha aumentado rápidamente del 13,9 % en 2013 al 26,7 % en 2024 1,2,3,4,5,6. Los LED basados en MHP han superado una eficiencia cuántica externa del 20% en un amplio rango del espectro visible, utilizando la capacidad de una banda prohibida sintonizable fina, lo que también permite LED de dos colores ^7,8,9. Estos impresionantes desarrollos muestran las capacidades de los MHP para dispositivos optoelectrónicos.

Sin embargo, el progreso en el campo de los transistores de efecto de campo de película delgada (PeFET) basados en MHP aún no ha tenido el mismo éxito en el desarrollo. A pesar de que las propiedades teóricas de los MHP deberían convertirlos en una opción prometedora para los FET, con movilidades teóricas de portadores de carga de más de 1000 cm^{2 V-1 s-1} y transporte de portadores equilibrado de largo alcance 10,11,12. Sin embargo, los dispositivos del mundo real de mayor rendimiento han alcanzado movilidades de portadores de carga de hasta 55 cm^{2 V-1 s-1}, lo que ya es un logro impresionante, pero muestra que todavía hay mucho margen de mejora¹³.

El aumento del rendimiento de los PeFET en los últimos años se logró optimizando la arquitectura del dispositivo, las propiedades de la interfaz y la composición MHP 13,14,15,16. Además, la adición de una variedad de aditivos como SnF₂, SbF₃ o pseudohaluros ha mostrado resultados prometedores 17,18,19,20. La combinación del gran número de posibles precursores de perovskita con el creciente número de aditivos interesantes conduce a un número muy alto de posibles composiciones de perovskita. Teniendo en cuenta la variedad de variables experimentales, como la concentración, el disolvente y la temperatura, un método de alto rendimiento es esencial en la búsqueda de PeFET de alto rendimiento.

Presentamos un proceso de fabricación escalable y personalizable para sustratos de transistores que se basa en la fotolitografía. La mayoría de las arquitecturas PeFET utilizadas se basan en al menos una de las capas de contacto en un sistema de máscara de sombra 17,18,19,20,21. Si bien son fáciles de usar y muy eficientes en el tiempo, las máscaras de sombras tienen bordes relativamente suaves y se desgastan con el tiempo. Además, el patrón está predefinido y no se puede adaptar a los requisitos cambiantes. La fotolitografía, por el contrario, tiene patrones y bordes muy definidos porque la fotorresistencia se aplica directamente a la superficie del sustrato. Con la fotolitografía sin máscara, el patrón se puede cambiar para cada exposición si es necesario, lo que permite ajustes de lote a lote o incluso de sustrato a sustrato. Debido a que la exposición de sustratos individuales es tediosa y requiere mucho tiempo, un sustrato de vidrio de 5 cm x 5 cm se procesa como una unidad hasta el punto en que se terminan todos los electrodos y luego se corta en cubitos en 25 sustratos de 1 cm x 1 cm, lo que reduce drásticamente el tiempo de fabricación de 16 h a 4 h. También es posible utilizar un sustrato de vidrio más grande, lo que aumentará el número de sustratos por lote y ampliará el proceso.

Para aprovechar el aumento de la velocidad de fabricación, también es esencial contar con un proceso de caracterización que pueda trabajar de manera confiable con una gran cantidad de dispositivos. Presentamos una configuración de medición, que combina un multiplexor con placas de medición de fabricación propia, que se pueden controlar directamente desde el software de control del analizador de parámetros (Figura 1). Esta configuración permite la medición automática de 5 sustratos con 4 dispositivos cada uno. Después de la medición, los datos resultantes se evalúan automáticamente mediante un script escrito por uno mismo (Archivo complementario 1), que calcula los parámetros clave de rendimiento de los PeFET y los guarda en un grupo de datos, lo que facilita la comparación de los resultados y la visualización de tendencias a largo plazo.

La combinación del proceso de fabricación más rápido con el procedimiento de caracterización automatizado permite un proceso confiable, escalable y de alto rendimiento que también es flexible y personalizable, lo que lo convierte en una herramienta sólida en la búsqueda de nuevas composiciones MHP.

Figura 1: Esquema experimental del proceso de investigación de PeFETs de alto rendimiento presentado. (1) La fabricación del sustrato en un solo sustrato grande. (2) El procesamiento del sustrato único mediante la aplicación de la perovskita. (3) La medición automatizada y el análisis de datos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Protocolo

Los detalles de los reactivos y el equipo utilizado en este estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.

1. Fotolitografía

1. Limpieza de sustratos
   1. Tome un sustrato de vidrio de 50 mm por 50 mm y soniquételo durante 10 min en isopropanol (IPA), seguido de secado con una pistola de nitrógeno. Repita con acetona.
   2. Después del secado, colocar el sustrato en un plasma de oxígeno a baja presión (5 min, 20 sccm, 0,35 mbar, 150 W).
      NOTA: Este procedimiento es el procedimiento de limpieza estándar y debe repetirse siempre que el siguiente texto diga sustratos limpios.
2. Litografía de puerta
   1. Coloque el sustrato limpio en un recubridor giratorio y pipetee fotorresistente de 600 μl en el centro del sustrato. Arranque la máquina de recubrimiento por centrifugación (60 s, 4000 rpm, 2000 acc, 3,5 μm).
   2. Transfiera el sustrato a una placa calefactora precalentada para hornear antes de la exposición (60 s, 110 ° C). Después de enfriar, transfiera el sustrato a la máquina de fotolitografía sin máscara para su exposición (15 mW, 75%, 1 x 1).
   3. Coloque el sustrato completamente expuesto en una placa calefactora precalentada para hornear después de la exposición (70 s, 110 °C).
   4. Revelar la fotorresistencia en el revelador durante 90 s, enjuagar con agua y secar con una pistola de nitrógeno.
3. Evaporación de Cu de compuerta
   1. Transfiera el sustrato a un plasma de oxígeno a baja presión (5 min, 20 sccm, 0,35 mbar, 150 W).
   2. Coloque el sustrato en una cámara de evaporación. En primer lugar, evaporar 5 nm Cr, seguido de 50 nm Cu. Sacar el sustrato de la cámara de evaporación, sumergirlo en el removedor y sonicar durante 30 min a 50 °C.
4. Deposición de la capa atómica (ALD) de Al₂O₃
   1. Limpiar el sustrato. Transfiera el sustrato a la máquina ALD. Ejecute la receta de Al₂O₃ durante 800 ciclos, lo que da como resultado una capa de 100 nm de Al₂O₃.
      NOTA: Un ciclo consiste en un trimetilaluminio de 35 ms seguido de un pulso H₂O de 250 ms. La temperatura de la cámara para los primeros 25 ciclos es de 100 °C, y para los siguientes 775 ciclos, de 200 °C.
5. Litografía de origen/drenaje
   1. Limpiar el sustrato. Aplique fotorresistencia al sustrato como se describe en el paso 1.2.
   2. Alinee el sustrato con los marcadores de la primera capa de litografía en la máquina de fotolitografía antes de la exposición. Exponer, hornear después de la exposición y revelar siguiendo el paso 1.2.
6. Fuente/drenaje Evaporación de Au
   1. Transfiera el sustrato a un plasma de oxígeno a baja presión (5 min, 20 sccm, 0,35 mbar, 150 W). Coloque el sustrato en una cámara de evaporación. En primer lugar, evaporar 5 nm Cr, seguido de 50 nm Au.
   2. Retirar el sustrato de la cámara de evaporación, sumergirlo en un decapante fotorresistente y sonicar durante 30 min a 50 °C.
7. Cortar el sustrato en cubitos
   1. Limpiar el sustrato. Aplique fotorresistencia con el recubridor giratorio (60 s, 4000 rpm, 2000 acc, 3,5 μm). Coloque el sustrato en una placa caliente (5 min, 110 °C).
   2. Transfiera el sustrato a la sierra de obleas y córtelo en sustratos de 10 mm x 10 mm. Retire la fotorresistencia sonicando durante 30 min a 50 °C en el removedor (Figura 2).

Figura 2: Representación esquemática del proceso de fabricación de sustratos de 5 cm x 5 cm. Esto incluye pasos posteriores de fotolitografía, seguidos de cortar en cubitos a sustratos de 1 cm x 1 cm (A). Imágenes de los sustratos finales del transistor que contienen 4 dispositivos con y sin capa de perovskita y de un sustrato de condensador (B). Se fabrica un sustrato de condensador por lote para medir la constante dieléctrica de la capa de Al₂O₃ . Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

2. Recubrimiento giratorio de la capa de perovskita

NOTA: A partir de aquí, todos los pasos siguientes se llevan a cabo en una guantera debido a la sensibilidad al aire de la capa de perovskita.

1. Preparación de la solución
   1. Prepare la solución precursora 1 día antes del recubrimiento giratorio.
   2. Pesar en 150 mg de SnI₂ y disolver en 1398 μL de DMF. Pesar en 125 mg de CsI y disolver en 1203 μL de la solución de SnI₂ . Pesar 15 mg de PbI₂ y disolver en 1017 μL de la solución de CsSnI₃ , dando como resultado una solución de 0,4 M de Cs(Sn_0,9Pb_0,1)I₃ con un exceso de Cs en relación con Sn + Pb de 1,25:1. Pesar 6 mg de SnF₂ y disolver en 1000 μL de DMF.
   3. Agitar las soluciones preparadas a 60 °C durante la noche.
2. Recubrimiento por centrifugación
   1. Agregue 765 μL de la solución de SnF₂ preparada a la solución de 1017 μL Cs(Sn_0.9Pb_0.1)I₃ justo antes del recubrimiento por centrifugación. Coloque el sustrato en el recubridor giratorio.
   2. Pipetear 20 μL de la solución precursora preparada en el centro del sustrato. Arranque la máquina de recubrimiento por centrifugación (150 s, 4000 rpm, 1000 acc, 40 nm). Recocer los sustratos con recubrimiento giratorio durante 5 min a 120 °C.
3. Separación de los dispositivos
   1. En cada sustrato hay cuatro dispositivos, que deben separarse para evitar la interacción cruzada. Tome un palito de algodón, sumérjalo en DMF y tome un sustrato de la placa calefactora.
   2. Dibuje con el palito de algodón sobre el sustrato aún caliente alrededor de los dispositivos individuales y separe la capa de perovskita. Retire la capa de perovskita de todas las almohadillas de contacto de la misma manera.

3. Caracterización

1. Configuración de hardware
   1. Coloque el sustrato boca abajo en la placa de medición y asegúrese de que las almohadillas de contacto de los dispositivos correctos estén alineadas con los pines correspondientes en la placa de medición (Figura 3).
   2. Conecte la placa de medición con el multiplexor. Conecte el multiplexor a la SMU del analizador de parámetros a través de dos cables coaxiales, uno para el contacto de la puerta y otro para los contactos de fuente/drenaje, que conectan la fuente a la SMU y el drenaje a tierra.
2. Configuración del software
   1. Asegúrese de que todos los cables estén conectados de la manera correcta. Encienda el analizador de parámetros e inicie el software de control como administrador.
   2. Configure la medición definiendo cuántas placas de medición están conectadas al multiplexor y cargadas con un sustrato. Defina los nombres/identificadores de los sustratos y el número de dispositivos que se supone que deben caracterizarse.
   3. Configure el drenaje para todas las mediciones como una conexión a tierra común. Para las mediciones de transferencia, configure un barrido lineal de voltaje en la puerta que vaya de 25 V a -30 V, con un paso de voltaje de -0,1 V. Configure la fuente como polarización constante con 1 V, 10 V y 30 V, respectivamente.
   4. Para las mediciones de salida, configure pasos de voltaje en la puerta que van de -30 V a 10 V, con un tamaño de paso de 10 V.
   5. Configure un barrido lineal de voltaje en la fuente que va de 0 V a -30 V, con un tamaño de paso de 0,5 V. Antes de comenzar la medición, establezca el rango de corriente de la fuente y la puerta en automático limitado con un límite de 1 nA.
3. Medición
   1. Presione Ejecutar en la interfaz del software y comenzará la medición. El multiplexor conmuta a través de los dispositivos predefinidos y el analizador de parámetros lleva a cabo las pruebas configuradas.
      NOTA: Cuando finaliza la medición, los datos se pueden revisar directamente en el software de control del analizador de parámetros y se pueden exportar como archivos xlsx.
4. Exportación de datos
   1. Exporte los datos de medición como archivos xlsx. El nombre del archivo debe contener el número de lote, así como los números de sustrato y el sesgo de drenaje de la fuente para las mediciones de transferencia.
      NOTA: Por ejemplo, si se midieron los sustratos 1 a 5 del primer lote, el archivo de datos de salida se denomina "Batch1_S1_S2_S3_S4_S5_Output.xlsx". Esto significa que el sustrato 1 se colocó en la primera placa de medición, el sustrato 2 en la segunda placa de medición, y así sucesivamente. El archivo de datos de transferencia correspondiente se denomina "Batch1_S1_S2_S3_S4_S5_Transfer_10V.xlsx", si la transferencia se midió con un sesgo de drenaje de fuente de 10 V. También hay un archivo de registro en el explorador de archivos, que contiene información sobre qué datos corresponden a qué dispositivo.

Figura 3: Modelo 3D de la configuración de la placa de medición. (A) Visualización de la colocación de un sustrato en el tablero de medición. (B) Matriz de pines en la placa de medición con y sin sustrato cargado. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

4. Análisis de datos

1. Análisis de datos automatizado
   1. Transfiera el archivo de datos xlsx y el archivo de registro al ordenador deseado y coloque los archivos en la carpeta "Datos". Ejecute el script de Python Auto_Data_analysis.py (archivo complementario 1).
      NOTA: El script solicita los identificadores de los sustratos y si se tomaron múltiples mediciones de transferencia a diferentes voltajes de fuente/drenaje. Si se tomaron varias mediciones de transferencia, el script solicita los valores de los voltajes de fuente/drenaje. Después de ingresar toda la información necesaria, el script ejecuta los datos y crea una carpeta llamada "Gráficos". Ingrese a la carpeta "Gráficos", que contiene dos carpetas, "Corto" y "Trabajando". La carpeta "Corto" contiene los gráficos de los dispositivos que no funcionaron correctamente, y la carpeta "Trabajo" contiene los gráficos de los dispositivos que funcionan. Ingrese a la carpeta "Working", dentro hay archivos PNG que llevan el nombre de los dispositivos correspondientes y muestran una descripción general de todos los gráficos de salida y transferencia, así como la configuración de medición y los parámetros de rendimiento calculados.
2. Grupo de datos
   1. Asegúrese de que la secuencia de comandos de Python también cree un archivo de texto para cada lote y un archivo de texto combinado para todos los dispositivos, que contenga metadatos como variables experimentales y parámetros de rendimiento, y que se pueda usar para analizar los datos con cualquier software de análisis de datos independiente.

Resultados

Para validar el método de fabricación de los sustratos de contacto inferior y de compuerta inferior y garantizar que toda la pila de la arquitectura funcione correctamente después de los pasos posteriores de litografía y el corte del sustrato de vidrio grande, todos los dispositivos pasan por un control de calidad. Después de cortar en cubitos y antes de aplicar la capa de perovskita, todos los sustratos del lote se colocan en la configuración de medición. Entre los contactos de la fuente y el drenaje, se aplican 10 V y la compuerta se barre de -40 V a 30 V. El rango de prueba se elige de acuerdo con el rango de interés para los PeFET para los que se utilizarán los sustratos. Se registra y evalúa la corriente máxima que se mide en el contacto de la puerta. Cualquier dispositivo con una corriente de puerta máxima inferior a 1 x ^10-7 A se considera bueno en estas condiciones de prueba. La Figura 4 muestra un ejemplo de dicho control de calidad. Solo 6 de los 96 dispositivos no pasan el control de calidad, y 2 de los 6 son completamente cortos. El alto rendimiento de los dispositivos en funcionamiento muestra que la arquitectura del dispositivo es lo suficientemente estable como para soportar el estrés del corte en cubitos y garantiza un ahorro de tiempo en comparación con un proceso durante el cual se procesan sustratos individuales.

Figura 4: Resultado ejemplar de un control de calidad al final del proceso de fabricación del sustrato. La matriz muestra la corriente de puerta máxima medida en amperios durante el control de calidad para 24 sustratos de un lote, con 4 dispositivos cada uno. Los dispositivos ecológicos pasan el control de calidad. En este ejemplo, 6 de los 96 dispositivos no pasaron el control de calidad. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Se fabricaron y midieron PeFET basados en una perovskita Cs(Sn_0.9Pb_0.1)I₃ utilizando la configuración de medición automatizada. En la configuración utilizada, se conectaron 5 placas de medición, con la capacidad de conectar 4 PeFET cada una, a un multiplexor, que se conectó a un analizador de parámetros. Permite la medición automatizada de hasta 20 PeFET. Los dispositivos tenían una longitud de canal de 150 μm y un ancho de canal de 1 mm. Tanto los contactos de la compuerta como los de la fuente de drenaje se fabricaron mediante fotolitografía sin máscara, lo que permitió un control preciso sobre el tamaño del electrodo de la compuerta. Al minimizar el área de contacto de la compuerta, se reduce la superposición entre la capa de perovskita y la compuerta. Esto reduce la probabilidad de defectos en la región dieléctrica entre la perovskita y la puerta, lo que de otro modo podría provocar cortocircuitos. Todas las mediciones se realizaron en una guantera llena de N₂. Utilizando el script de análisis de datos, se genera una descripción general rápida de los parámetros clave del dispositivo. La Figura 5 muestra una captura de pantalla de los gráficos generados automáticamente de las características de transferencia y salida como se describe a continuación. En este ejemplo, se midieron tres voltajes de fuente/drenaje diferentes para la característica de transferencia (A, B, C), para obtener al menos una medición en el régimen lineal y una medición en el régimen de saturación. El script analiza primero la característica de salida y extrapola los regímenes lineales y de saturación de un ajuste lineal a las curvas de salida (1). El régimen lineal está marcado por el fondo rojo y el régimen de saturación por el fondo azul. Debido a que existen múltiples métodos para determinar el voltaje umbral, lo que puede conducir a resultados significativamente diferentes para FET con propiedades no ideales, el script determina el voltaje umbral de tres maneras diferentes. La primera tensión umbral se calcula a partir de la característica de salida (1) determinando el límite entre el régimen lineal y el de saturación. El segundo voltaje umbral se extrapola trazando la raíz cuadrada de la corriente de fuente / drenaje frente al voltaje de puerta (4) y ajustando linealmente el régimen de saturación. La intersección del ajuste lineal con el eje x determina el voltaje umbral. De manera análoga, el voltaje umbral en el régimen de saturación se determina ajustando linealmente la gráfica de la corriente de fuente / drenaje frente al voltaje de la puerta (3) y determinando la intersección del eje x. Las movilidades de portadores de carga para el régimen lineal y de saturación se calculan a partir de las pendientes de los ajustes lineales correspondientes. El último gráfico que se muestra es la característica de transferencia en una escala logarítmica (2). En este gráfico, se determina el punto de la pendiente máxima para calcular la oscilación por debajo del umbral. Los gráficos (1) y (3) también muestran la corriente de puerta correspondiente en un segundo eje y con un rango adaptado, lo que facilita ver rápidamente el comportamiento no ideal de la corriente de puerta.

Como se muestra en la Figura 5, todos los parámetros de rendimiento calculados, así como los ajustes de medición, se recopilan en una tabla para cada voltaje de fuente/drenaje. Además, todos los ajustes lineales se muestran en los gráficos, lo que permite una comprobación rápida de si los ajustes son sensatos. Por ejemplo, en el gráfico de transferencia en una escala logarítmica para -1 V (A2), el script claramente no determinó el punto real de pendiente máxima y, por lo tanto, está subestimando la oscilación subumbral del dispositivo. Para encontrar el punto de máxima pendiente, el guión primero determina y corta la parte ruidosa de la trama. Debido a que el punto real de pendiente máxima en este caso está muy cerca de la parte ruidosa de la trama, el guión lo corta falsamente, lo que demuestra que es necesario un mayor refinamiento del guión. Sin embargo, el script ofrece una visión general rápida y sencilla del rendimiento del dispositivo y permite la comparación entre diferentes dispositivos.

Figura 5: Resumen visual generado automáticamente de los datos de rendimiento de un PeFET. Se muestran los datos para tres voltajes de fuente/drenaje diferentes durante la medición de transferencia (A: -1 V, B: -10 V, C: -30 V). Para cada voltaje de fuente/drenaje, se muestran el gráfico de salida (1), el gráfico de transferencia en una escala logarítmica (2), el gráfico de transferencia en una escala lineal (3) y la raíz cuadrada del gráfico de transferencia en una escala lineal (4). Los gráficos (1) y (3) muestran adicionalmente la corriente de puerta correspondiente en un eje y secundario con un rango apropiado. Esto permite una identificación directa del comportamiento no ideal en la corriente de la puerta. Las tablas junto a los gráficos son los parámetros de rendimiento extrapolados y calculados y los ajustes de medición. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Además de la descripción general visual que se muestra en la Figura 5, los parámetros de rendimiento se almacenan adicionalmente en forma de tabla en un archivo de texto. Los datos experimentales también se almacenan en dicho archivo. Esto se puede utilizar para comparar los datos en cualquier software de análisis de datos disponible, lo que facilita ver las tendencias de rendimiento a lo largo del tiempo o encontrar conexiones entre las variables experimentales y los parámetros de rendimiento.

Archivo complementario 1: forAuto_Data_analysis.py de script de Python. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Discusión

El proceso de alto rendimiento presentado para la fabricación y caracterización de PeFET proporciona un enfoque escalable y flexible para explorar nuevas composiciones de perovskita. Al integrar la fotolitografía para la fabricación precisa de sustratos con una medición automatizada y un análisis de datos, el método mejora significativamente la eficiencia experimental^13,14. Una de las ventajas clave de este enfoque es la capacidad de generar y comparar rápidamente conjuntos de datos estructurados sistemáticamente, lo cual es crucial en la búsqueda de un rendimiento optimizado de PeFET^15,16.

Un paso crítico en este método es la fabricación basada en fotolitografía de sustratos de transistores. En comparación con los métodos tradicionales de máscara de sombra, la fotolitografía ofrece una definición de patrón superior y flexibilidad en el diseño del dispositivo²¹. Esta ventaja es particularmente relevante en la investigación básica, donde se pueden requerir modificaciones menores en la arquitectura del dispositivo entre lotes o incluso dentro de una sola iteración experimental. Aunque los métodos de máscara de sombra son, en general, más simples y eficientes en el tiempo en relación con la fotolitografía, estas limitaciones se pueden superar comenzando con un sustrato grande, que se corta en cubitos al final, reduciendo el número de tiradas de litografía necesarias y reduciendo el tiempo de fabricación en un 75% para 24 sustratos. El control de calidad del sustrato después del corte en cubitos validó la estabilidad de los sustratos para soportar el estrés agregado¹³.

La integración de un multiplexor con placas de medición personalizadas simplifica y acelera el proceso de caracterización, permitiendo la evaluación de hasta 20 dispositivos con hasta 5 composiciones diferentes de perovskita en una sola ejecución^13,17.

Finalmente, el análisis automatizado de datos garantiza un procesamiento e interpretación eficientes de los resultados experimentales. Al extraer sistemáticamente parámetros clave de rendimiento, como la movilidad del portador de carga, el voltaje umbral y la oscilación subumbral, el método permite una comparación rápida de diferentes formulaciones de perovskita y condiciones de procesamiento. Sin embargo, un desafío radica en la sensibilidad del script de análisis a comportamientos de dispositivos no ideales. A pesar de estas limitaciones, la metodología presentada proporciona una herramienta poderosa y flexible para recopilar rápidamente una amplia gama de métricas de rendimiento, lo que facilita la optimización sistemática de los materiales y las condiciones de procesamiento con alta eficiencia^19,20.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
y micro; PÁGINA 101	Instrumentos Heidelberg		fotolitógrafo
Acetona	Roth	5025.2
AZ 2026 MIF	Microquímicos	1002026	desarrollador
AZ nLOF 2027	Microquímicos	1A002070	fotorresistente
Csi	TCI	C2205
DMF	Roth	T921.1
Femto plasma	Diener		Plasma de baja presión
GEMStarXT	Arradiance		ALD
Isopropanol	Roth	CN09.1
Keithley 4200A-SCS	Tektronix		Analizador de parámetros
LabSpin6	SUSS MicroTec		Recubrimiento giratorio
PbI2	TCI	L0279
SnF2	Productos químicos Thermo Scientific	AC308600050
SnI2	TCI	T3449
TechniStrip NI555	Microquímicos	TNI555M5	despegue
Trimetilaluminio	Strem	93-1360