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JPD编辑优选：使用CsPbBr3量子点进行电荷存储的无隧穿层的光电晶体管存储器

19 5月 2021 gabriels

本篇研究来自深圳大学物理与光电工程学院孙振华副研究员，本研究使用CsPbBr3量子点作为电荷存储中心，利用量子点与晶体管半导体层之间形成的异质结效应，进行有效的空穴存储。由此制备了无绝缘隧穿层的晶体管存储器，实现了具有较好的非易失性和耐擦写性的光写-电擦功能。

文章介绍

Thin Film Transistors Integrating CsPbBr3 Quantum Dots for Optoelectronic Memory Application

Jiamin Wen, Hao Hu, Shuhan Wang, Guohao Wen, Zhenhua Sun, and Shuai Ye

通讯作者：

孙振华，深圳大学物理与光电工程学院

首先，通过简单的旋涂工艺制作CsPbBr3量子点作浮栅层，P3HT薄膜作沟道层的浮栅晶体管器件，此器件的循环转移特性曲线在不同栅压扫描范围下表现不同程度的移动，移动的原因主要是CsPbBr3量子点浮栅层存储了某种电荷。

为明确电荷存储过程及原理，利用-100V/5s，100V/5s的电脉冲信号和360nm、532nm波长的光信号进行测试分析。结果发现，此浮栅存储器可通过负栅压脉冲信号实现写入过程，正栅压或光照信号实现擦除过程。通过对器件在分别受到-100V/5s和100V/5s脉冲后的瞬时电流进行监控，发现利用负栅压信号所引起的电流变化较大且保持能力更强。经过分析得出结论，比起存储电子，CsPbBr3量子点浮栅层更倾向于存储空穴，且对原理进行了分析。

最后，为了更全面的探究和解释，选用光电性能优异的双极性材料石墨烯作为半导体层制备同类型的浮栅存储器，通过测试发现，CsPbBr3量子点浮栅层在石墨烯材料的存储器中仍表现出相似的性能，即浮栅层更倾向于存储空穴，器件可利用负栅压进行写入，正栅压或者光照进行擦除。

总的来说，采用CsPbBr3量子点作为浮栅层，P3HT和石墨烯作为沟道传输层，成功的制备出了具有较好的非易失性、好的耐久性以及可进行电写光擦或电写电擦的非易失性浮栅存储器。

研究背景

全无机卤素钙钛矿（CsPbBr3）量子点因具有激子结合能小、光吸收强和电荷寿命长等优点，被广泛研究并成功应用于发光二极管、光探测器、太阳能电池等光电器件。近几年，有相关报道利用CsPbBr3量子点和PMMA分别作为浮栅层和隧穿介电层，成功制备出可光照写入，负栅压擦除的浮栅存储器。在浮栅存储器中，想要得到较好的电荷保持能力，PMMA等隧穿介电层被认为是必不可少的。但是隧穿介电层的存在会限制器件的写入/擦除速度。另一方面，近年来已经有报道通过不采用隧穿介电层的方法来实现较快的写入/擦除速度。因此，我们期望制作出利用CsPbBr3量子点做浮栅层且不需隧穿介电层的浮栅存储器件，从而获得优异的器件性能。

作者介绍

孙振华副研究员

深圳大学

孙振华，深圳大学副研究员，深圳市海外高层次C类人才。长期从事光电子器件方面的研究，主要研究内容集中在光电薄膜晶体管这一器件类型上，并与纳米材料科学相交叉。截至目前，共发表SCI科研论文32篇，总引用2317次，H因子17，包括5篇ESI高被引论文。个人单篇最高引用477次（第一作者）。

期刊介绍

Journal of Physics D: Applied Physics

2019年影响因子：3.169

Journal of Physics D: Applied Physics（JPhysD，《物理学报D：应用物理》）发表应用物理各领域的前沿研究和综述，具体包括：应用磁学和磁性材料、半导体和光子学、低温等离子体和等离子表面相互作用、凝聚态物理、表面科学和纳米结构、生物物理以及能源等六个领域。文章类型包括原创性论文、研究路线图、通讯以及每年针对热点研究的专题综述和特刊。