La mobilité dans les transistors à base de pérovskite bondit d'un ordre de grandeur

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Si l’intérêt des pérovskites pour la fabrication de cellule photovoltaïque est reconnu, leur utilisation comme composant actif de transistor n’a jusqu’alors pas été totalement démontrée : en effet, les  performances des transistors à base de pérovskite restent insuffisantes pour susciter l’intérêt de la communauté. Une publication récente de chercheurs Japonais de l’Université de Kyushu change la donne en montrant qu’il est possible d’obtenir des transistors par dépôt par voie liquide de péroskites, stables et reproductibles et présentant des mobilités moyennes de 12cm2V-1s-1, soit une augmentation d’un facteur 10 par rapport aux dernières valeurs publiées.

Pour y parvenir, les auteurs ont utilisé un pérovskite possédant une structure bidimensionnelle (en couche), (C6H5C2H4NH3)SnI4 qui facilite le transport des porteurs de charges entre les électrodes de source et de drain par rapport aux structures 3D habituellement utilisées. Le dépôt de ce matériau par voie liquide est optimisé grâce à une monocouche d’accrochage auto-assemblée de NH3I qui favorise l’agencement des molécules dans le film (Figure 1): ceci conduit à un auto-assemblage mieux contrôlé des molécules au sein du matériau présentant de fait un nombre limité de pièges, qui limitent le mouvement d’ions responsable des phénomènes d’hystérésis. Le choix de la structure géométrique (position des électrodes) et l’addition d’une fine couche d’oxyde de molybdène sous les contacts permettent de plus une injection efficace des charges (ici des trous) (Figure 1).

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Figure 1: (gauche) Représentation schématique de la structure d’un film 2D de pérovskite déposé sur une monocouche de NH3I. (droite) Architecture du transistor à base de pérovskite ayant donné les meilleures performances. Adapté par N. Bréfuel

En conclusion, ces résultats constituent un véritable travail d’optimisation du procédé technologique de fabrication du transistor, en adressant les différents facteurs limitants les performances. Les progrès remarquables des transistors présentés dans cette étude font des pérovskites des candidats crédibles pour les futures applications visées par l’électronique flexible.