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前言
由于结晶速度快，可靠地生产高质量的Sn2+ 钙钛矿薄膜仍然具有挑战性。成都电子科技大学刘奥/朱慧慧&浦项科技大学Yong-Young Noh团队基于化学溶液的组分工程制备高性能锡卤化物钙钛矿薄膜晶体管（TFT）的实验方案，主要介绍了锡卤化物钙钛矿薄膜晶体管的制备过程、材料、设备、表征方法及相关应用与局限，为科研人员提供了全面的操作指南。相关成果发表于Nature Protocols期刊。整个过程通常需要20-24 小时。
01
成分工程已成为实现Sn2+ 卤化物钙钛矿薄膜高产量制造的成熟有效策略。这种方法不仅可以实现具有高空穴迁移率和电流比的改进TFT 性能，还可以实现具有无滞后特性和长期稳定性的可靠设备操作。
这些成分工程策略可以单独使用，也可以组合使用，通过对钙钛矿的 A、B、X 位进行精心的成分设计和调制，可以调整钙钛矿的物理化学性质、电子结构、电荷传输性能、稳定性等多方面的性质，以满足不同的应用场景和器件性能要求，如在薄膜晶体管、太阳能电池、发光二极管等光电器件中的应用。它们为钙钛矿材料的性能优化和应用拓展提供了丰富的手段和可能性。
02
- 清洗物品（1h）
需要清洗的物品包括刮刀、搅拌棒、样品瓶和基板。 标准清洗程序是将物品按去离子水（DI）、丙酮和异丙醇的顺序浸泡，然后各超声处理分钟。 用氮气枪吹干清洗过的物品后，放入的干燥箱中至少分钟。 - 制备前驱体母液（16h）
此步骤在充满氮气的手套箱内进行，使用前需对手套箱吹扫分钟，维持、的环境。 所需试剂和溶剂为、、FAI、CsI 和 DMF，分别用琥珀瓶盛装并溶解，具体为：第一个瓶中装 FAI，第二个瓶中装和，第三个瓶中装 CsI，按比例称取试剂后分别加入适量 DMF，旋转瓶子确保粉末被覆盖，然后将瓶子放在热板上过夜（）。 - 制备前驱体溶液（3h）
用微量移液器（规格）按比例混合母液，包括 FAI、和、 CsI、 DMF 和 DMSO 于一个瓶中，用搅拌棒搅拌。 将瓶子放在、的热板上搅拌，搅拌结束后在室温（）冷却分钟。 - 薄膜沉积与退火（2h）
对清洗和干燥后的基板进行分钟的 UV - ozone 处理。 手套箱换气分钟后，将基板放在旋涂仪上，滴加前驱体溶液进行旋涂，先转，再转。在旋涂第二步中间（距结束），用移液器在基板中间一次性滴加反溶剂 CB，移液器距基板以内。 旋涂后将基板在热板上退火分钟。 - 电极沉积（1h）
将基板与阴影掩模在磁性基板支架上对齐，阴影掩模的通道长宽分别为和。 对热蒸发器腔室抽真空，将基板支架放入腔室，在底部的 W 舟中装入 Au 颗粒，关闭腔室并抽真空至 torr。 以的速率蒸镀 Au 至，先以的速率蒸镀初始的，之后可适当提高速率，但要注意避免损坏基板或阴影掩模。蒸镀完成后冷却分钟，移除阴影掩模。 - 电学测量（1h）
用钻石笔在基板边缘划开一小部分，露出 Si 层作为栅极。 刻画每个器件的通道，使其成为包含两侧电极和中间钙钛矿层的矩形，以减少边缘漏电电流，实现精确的电学测量。 用探针测试栅极、源极和漏极，测量转移曲线（，从到双扫）和输出曲线（从到扫描，从到以步长扫描）。 - 薄膜表征（4h）
将样品在真空密封金属腔室中转移至测量环境，避免暴露在空气中。 分别使用 UV - 可见吸收光谱仪、X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜等设备对薄膜进行表征，具体操作是在相应的基板上按前面的步骤制备薄膜后进行检测，如用 JASCO V - 770 收集 UV - 可见吸收光谱，用 Rigaku D/MAX 2600V X 射线衍射仪收集 XRD 图谱等。
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论文标题：《Fabrication of high-performance tin halide perovskite thin-film transistors via chemical solution-based composition engineering》（基于化学溶液的组分工程制备高性能锡卤化物钙钛矿薄膜晶体管）
发表期刊：《Nature Protocols》
发表时间：2025年1月15日
作者：Huihui Zhu Youjin Reo Geonwoong Park Wonryeol Yang Ao Liu Yong-Young Noh
查看原文（点击底部阅读原文跳转）：
https://doi.org/10.1038/s41596-024-01101-z
