钙钛矿晶体管近期已实现与商用多晶硅器件相当的场效应迁移率，但其实际应用仍受运行稳定性差和离子迁移引起的电流—电压迟滞限制。与光电器件不同，晶体管的高栅电场会对可移动离子施加强库仑力，因此强健的离子锚定相互作用对抑制场致离子运动至关重要。
本文吉林大学王海波和张立军等人报道一种数据驱动的添加剂设计策略，利用分子极性增强与可移动离子的结合。作者在包含超过10⁸个分子的化合物化学空间中，高通量筛选具有双氢键能力的氟化铵基分子，识别出14种兼具高分子极性和合适尺寸的候选物。其中三种添加剂使晶体管场效应迁移率超过25 cm² V⁻¹ s⁻¹；4-(三氟甲基)-苯乙基铵表现最佳，迁移率达41.3 cm² V⁻¹ s⁻¹，并在9000次开/关切换循环中保持稳定。
研究亮点：
1. 把“分子极性”变成可计算、可筛选的离子锚定描述符
作者从1.18亿分子化学空间出发，逐级筛选出1081种可形成卤盐的F–NH₃⁺阳离子，用高通量DFT计算偶极矩，再以典型晶体管添加剂FPEA的偶极矩16.7 D为阈值、分子半径<7 Å为约束，最终锁定14种候选物。高极性分子头部的氟与A位FA⁺形成F–FA⁺氢键，尾部铵基与X位I⁻形成NH₃–I⁻氢键，形成双氢键锚定；分子极性放大该双锚定效应，以对抗高栅电场下的库仑驱动力。
2. CF₃PEA实现迁移率41.3 cm² V⁻¹ s⁻¹、开/关比10⁷，9,000次循环稳定
CF₃PEA偶极矩22.8 D，其–NH₃⁺侧最大静电势和–F侧最小静电势分别为160.11和26.89 kcal/mol，与I⁻和FA⁺结合最强；其（100）晶面XRD面积最大、结晶取向最优。器件迁移率达41.3 cm² V⁻¹ s⁻¹，阈值电压−3 V，迟滞电压3.2 V，开/关比约10⁷；对照器件迁移率仅0.6 cm² V⁻¹ s⁻¹，迟滞电压15.5 V。30个器件平均迁移率37.3 cm² V⁻¹ s⁻¹；9,000次开/关循环后开态电流仍稳定。
3. 双氢键“抓住”FA⁺/I⁻，同时抑制Sn²⁺氧化和离子迁移
CF₃PEA使I空位和FA⁺空位形成能最高，Sn–I的ICOHP由PEA体系的−1.937提升至−2.226，Sn–I键更强；XPS中与离子迁移相关的I₃⁺峰明显受抑，Sn⁴⁺含量由对照的20.2%降至12.0%。在30 V偏压PL测试中，对照薄膜600 s内PL快速衰减，CF₃PEA薄膜几乎不衰减；未封装器件在氮气中存储10天后仍保持10⁶开/关比和87%初始迁移率，而对照3天后即失去栅调制能力。
Wang, X., Wang, X., Li, M. et al. A high-polarity molecular-anchor design for stable high-mobility perovskite transistors. Nat Electron (2026). https://doi.org/10.1038/s41928-026-01732-y
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