氧化层赋能：锡基无铅钙钛矿-IGZO结型场效应晶体管实现稳定高性能的突破性策略

韩国研究团队创新性地利用Sn基钙钛矿的氧化表面层，成功开发出具有栅极漏电流抑制(<10-10A)的增强型结型场效应晶体管(b-JFET)。该器件在≤1V工作电压下实现29.4cm2V-1s-1的迁移率、67.1mVdec-1的亚阈值摆幅和>105的开关比，突破了传统JFET的功耗限制，为低功耗电子器件提供新范式。

　　

在追求绿色电子材料的浪潮中，锡基钙钛矿因其与铅基材料相似的电子构型而备受关注，但Sn²⁺易氧化成Sn⁴⁺的特性导致材料稳定性差，这一"先天缺陷"长期制约其实际应用。传统研究大多聚焦于抑制氧化，而韩国延世大学、成均馆大学和西江大学的研究团队另辟蹊径，在《Nature Communications》发表的研究中，巧妙地将氧化劣势转化为性能优势，开创性地开发出基于PEA₂SnI₄/IGZO异质结的增强型场效应晶体管。

研究采用溶液加工结合低温氧化工艺，通过XPS深度剖析、UPS/IPES能带测试和TCAD模拟等关键技术，证实空气退火形成的SnO₂/PEAI氧化层可构建电子阻挡势垒。该工作突破性地解决了传统JFET的栅极漏电和耗尽型工作模式两大瓶颈问题。

氧化层调控机制

XPS深度剖面显示120分钟空气退火后，表面Sn⁴⁺占比达75%，形成约10nm的SnO₂层。UPS分析揭示氧化使PEA₂SnI₄的价带顶从5.59eV上移至4.91eV，在Au/钙钛矿界面形成0.8eV的肖特基势垒，将栅极漏电流压制至10^-10A水平。

器件性能突破

氧化层带来的高本征电容(10μFcm^-2)使器件实现67.1mVdec^-1的近理想亚阈值摆幅，89%的栅压有效传递至沟道。TCAD模拟证实氧化层能阻断正向偏置时的电子注入，使传统JFET无法实现的增强型操作成为可能。

稳定性与集成应用

封装器件在40%湿度环境中保持30天性能稳定，归因于氧化层对本体材料的保护作用。研究进一步构建了峰值增益27.4的逻辑门电路，静态功耗仅660pW，验证了其在低功耗集成电路中的应用潜力。

这项研究颠覆了人们对钙钛矿氧化问题的传统认知，提出"缺陷工程"的新范式。通过精确控制氧化深度，不仅解决了Sn基钙钛矿的环境稳定性问题，更创造出具有介电/半导体双重功能的异质结构。该工作为开发新一代低功耗电子器件提供了材料设计思路和工艺路线，展现出钙钛矿材料在超越光伏领域的电子器件应用前景。