$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
За последние два десятилетия в области оптоэлектронных устройств на основе металлогалогенидперовскита (МХП) был достигнут поразительный прогресс. В частности, успешное внедрение в фотовольтаику и светодиоды (LED) привело к постоянно растущему интересу к этому классу материалов. Эффективность преобразования энергии солнечных батарей на основе MHP быстро выросла с 13,9% в 2013 году до 26,7% в 2024 году 1,2,3,4,5,6. Светодиоды на основе MHP превысили внешнюю квантовую эффективность на 20% в широком диапазоне видимого спектра, используя способность тонко настраиваемой запрещенной зоны, а также позволяют создавать двухцветные светодиоды 7,8,9. Эти впечатляющие разработки показывают возможности МГП для оптоэлектронных устройств.
Тем не менее, прогресс в области тонкопленочных полевых транзисторов (ПеТРАНЗ) на основе МЧП еще не достиг такого же успеха в разработке. Несмотря на то, что теоретические свойства МГП должны сделать их перспективным выбором для полевых транзисторов, с теоретическими подвижностями носителей заряда более 1000 см2 В-1 с-1 и дальним сбалансированным транспортным средством 10,11,12. Тем не менее, самые высокопроизводительные устройства реального мира достигли подвижности носителей заряда до 55 см2 В-1 с-1, что уже является впечатляющим достижением, но показывает, что есть еще много возможностейдля улучшения.
Увеличение производительности PeFET за последние несколько лет было достигнуто за счет оптимизации архитектуры устройства, свойств интерфейса и состава MHP 13,14,15,16. Кроме того, добавление различных добавок, таких как SnF2, SbF 3 или псевдогалогениды, показало многообещающие результаты 17,18,19,20. Сочетание большого числа возможных предшественников перовскитов с растущим числом интересных добавок приводит к очень большому количеству возможных перовскитных композиций. Принимая во внимание разнообразие экспериментальных переменных, таких как концентрация, растворитель и температура, метод с высокой пропускной способностью имеет важное значение при поиске высокоэффективных PeFET.
Мы представляем масштабируемый и настраиваемый процесс изготовления транзисторных подложек на основе фотолитографии. Большинство используемых архитектур PeFET полагаются по меньшей мере на один из контактных слоев в системе теневых масок 17,18,19,20,21. Несмотря на простоту использования и экономию времени, теневые маски имеют относительно мягкие края и со временем изнашиваются. Кроме того, шаблон предопределен и не может быть адаптирован к изменяющимся требованиям. Фотолитография, напротив, имеет очень четко очерченные узоры и края, потому что фоторезист наносится непосредственно на поверхность подложки. При использовании фотолитографии без маски при необходимости шаблон можно изменять для каждой экспозиции, что позволяет выполнять корректировку от партии к партии или даже от подложки к подложке. Поскольку экспонирование отдельных подложек является утомительным и трудоемким, стеклянная подложка размером 5 см x 5 см обрабатывается как единое целое до тех пор, пока все электроды не будут готовы, а затем нарезается на 25 подложек размером 1 см x 1 см, что значительно сокращает время изготовления с 16 до 4 часов. Также можно использовать стеклянную подложку большего размера, что увеличит количество подложек на партию и масштабирует процесс.
Чтобы воспользоваться преимуществами увеличения скорости изготовления, также важно иметь процесс определения характеристик, который может надежно работать с большим количеством устройств. Мы представляем измерительную установку, которая сочетает в себе мультиплексор с самодельными измерительными платами, которыми можно управлять непосредственно из управляющего программного обеспечения анализатора параметров (рис. 1). Эта конфигурация позволяет автоматически измерять 5 подложек с помощью 4 устройств на каждом. После измерения полученные данные автоматически оцениваются самописным скриптом (Дополнительный файл 1), который вычисляет ключевые параметры производительности PeFET и сохраняет их в пуле данных, что упрощает сравнение результатов и выявление долгосрочных тенденций.
Сочетание более быстрого процесса изготовления с автоматизированной процедурой определения характеристик обеспечивает надежный, масштабируемый и высокопроизводительный процесс, который также является гибким и настраиваемым, что делает его сильным инструментом при поиске новых композиций MHP.

Рисунок 1: Экспериментальная схема представленного процесса исследования высокопроизводительных PeFETs. (1) Изготовление подложки на одной большой подложке. (2) Обработка одиночной подложки путем нанесения перовскита. (3) Автоматизированные измерения и анализ данных. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.