1. Halide Perovskite High-k Field Effect Transistors with Dynamically Reconfigurable Ambipolarity
- Author
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Boubacar Traoré, Aditya D. Mohite, Gary McCuistian, Bruce W. Alphenaar, Sergei Tretiak, Hugo Bellezza, Nicolo Zagni, Fangze Liu, Jared Crochet, Mercouri G. Kanatzidis, Kasun Fernando, Claudine Katan, Régis Rogel, Noelia Devesa Canicoba, Jacky Even, Muhammad Ashraf Alam, Jean-Christophe Blancon, Wanyi Nie, Laurent Le Brizoual, Hsinhan Tsai, Los Alamos National Laboratory (LANL), Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Purdue University [West Lafayette], Rice University [Houston], Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Northwestern University [Evanston], University of Louisville, DE-FOA-0002022-1652, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Laboratory Directed Research and Development, SC0012541, Office of Science, Institut Universitaire de France, CBET-1512106, Division of Chemical, Bioengineering, Environmental, and Transport Systems, Rice University, Nantes Université (NU)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
[PHYS]Physics [physics] ,Materials science ,business.industry ,Ambipolar diffusion ,General Chemical Engineering ,Biomedical Engineering ,Halide ,02 engineering and technology ,Dielectric ,010402 general chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,01 natural sciences ,0104 chemical sciences ,Hysteresis ,Modulation ,[CHIM]Chemical Sciences ,Optoelectronics ,General Materials Science ,Field-effect transistor ,0210 nano-technology ,business ,High-κ dielectric ,Perovskite (structure) - Abstract
International audience; Despite the remarkable optoelectronic properties of halide perovskites, achieving reproducible field effect transistor (FET) action in polycrystalline films at room temperature has been challenging and represents a fundamental bottleneck for understanding electronic charge transport in these materials. In this work, we report halide perovskite-based FET operation at room temperature with negligible hysteresis. Extensive measurements and device modeling reveal that incorporating high-k dielectrics enables modulation of the channel conductance. Furthermore, continuous bias cycling or resting allows dynamical reconfiguration of the FETs between p-type behavior and ambipolar FET with balanced electron and hole transport and an ON/OFF ratio up to 104 and negligible degradation in transport characteristics over 100 cycles. These results elucidate the path for achieving gate modulation in perovskite thin-films and provide a platform to understand the interplay between the perovskite structure, and external stimuli such as photons, fields and functional substrates, which will lead to novel and emergent properties.
- Published
- 2019
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