学术进展 | 通过体异质结掺杂卤化物钙钛矿以实现低阻金属接触

      柔性电子学院黄维院士团队王来源副教授课题组长期聚焦钙钛矿与金属电极界面接触问题，系统探索其界面能带结构、载流子注入及电荷传输特性在界面调控与接触工程作用下的演变规律，并以此为基础构筑低接触电阻、高性能的钙钛矿电子器件。近期团队与加州大学洛杉矶分校合作，打破传统理论，在国际顶级期刊 Nature Materials 上发表题为《Bulk-heterojunction doping in lead halide perovskites for low-resistance metal contacts》的研究论文，创新性提出一种“嵌入式体异质结接触掺杂”策略，极低的接触电阻为开发一系列高性能钙钛矿电子器件打开了大门，包括：低电压、高灵敏度的光电探测器，高频、高性能的场效应晶体管（FET），甚至为未来实现电泵浦激光二极管提供了可能。

      卤化物钙钛矿（如CsPbBr₃）因优异的光电特性在太阳能电池与发光器件领域表现突出，但在晶体管等电子器件中长期受制于金属-半导体接触电阻过高这一“卡脖子”难题。由于钙钛矿材料本征载流子浓度极低且离子晶格柔软，难以通过传统替位掺杂实现有效电学调控，金属接触界面易形成宽而高的肖特基势垒，严重限制电荷注入效率和器件性能。

Ag₂O原位掺杂过程与电荷转移机制

      针对这一关键瓶颈，研究团队提出“接触诱导电荷转移掺杂”新范式：采用范德华转移方式构筑Ag/Au电极，经温和退火促使银原子扩散至钙钛矿表层，再通过紫外照射使其原位氧化形成Ag₂O纳米团簇。这些嵌入式Ag₂O团簇作为电子受体，从钙钛矿价带“抽取”电子，在电极下方局部区域诱导形成高浓度空穴，实现界面p型掺杂。该策略在不破坏材料本征结构的前提下，将原有肖特基势垒显著“削薄”，电荷注入机制由热发射转变为场助隧穿。

CsPbBr₃钙钛矿中Ag₂O的p型掺杂效应

      系统的材料表征与电学分析构建了完整证据链：EDS与XPS证实Ag₂O团簇形成及费米能级下移；光致发光蓝移与KPFM功函数提升进一步验证局域p型掺杂；莫特-肖特基分析表明界面空穴浓度提升至约5×10¹⁷ cm⁻³，较本征区域提高2 - 3个数量级。器件在低电压（1 - 10 V）下电导率达到64 - 225 μS，低温（190 K）条件下电流提升两个数量级，单个接触电阻最低降至26 Ω·cm，创卤化物钙钛矿电子器件领域新纪录。

Ag₂O掺杂接触处的局部载流子密度、注入机制和接触电阻分析

      该研究突破了传统晶格替代掺杂思路，开辟了通过界面电荷转移实现局域精准调控的新路径，为柔性离子半导体的界面工程提供了重要理论与技术基础。评论文章指出，该策略具有良好普适性，有望拓展至更多卤化物钙钛矿及相关软离子半导体体系，为高性能晶体管、探测器及新型低功耗电子器件的发展奠定坚实基础