鐵電半導體具有可切換極化鐵電場調(diào)節(jié)和半導體傳輸特性的優(yōu)點，在鐵電晶體管和非易失性存儲器中極具前景。然而，兼具穩(wěn)定鐵電和半導體性能的錫基鈣鈦礦薄膜很難制備。

2025年1月3日，復旦大學李文武研究員在國際知名期刊Nature Communications發(fā)表題為《Emergence of ferroelectricity in Sn-based perovskite semiconductor films by iminazole molecular reconfiguration》的研究論文，Yu Liu為論文第一作者，李文武研究員為論文通訊作者。

李文武，復旦大學光電研究院研究員。2007-2012年在華東師范大學碩博連讀，獲得博士學位，導師：褚君浩院士；2012-2013年在日本國家材料科學研究院 （National Institute for Materials Science, Japan）從事博士后研究；隨后在中國南方電網(wǎng)公司廣西電力科學研究院工作一年；2014年加入華東師范大學擔任研究員、博士生導師；2021年入職復旦大學。

李文武主要從事面向集成電路應用的先進晶體管材料與器件的研究。迄今共發(fā)表第一或通訊作者論文70余篇，包括Science、Nature Communications、Science Advances，微電子器件著名期刊IEEE Electron Device Letters、IEEE Transactions on Electron Devices和Advanced Materials、ACS Nano/Nano Letters、Advanced Functional Materials。

在本文中，通過摻雜2-甲基苯并咪唑，由于分子重構，錫（Sn）基鈣鈦礦[93.3 mol％(FA_0.86Cs_0.14)SnI₃和6.7mol％PEA₂SnI₄]半導體薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電半導體薄膜。

重新配置的鐵電半導體表現(xiàn)出23.2 μC/cm²的高剩余極化（P_r），而鐵電性的出現(xiàn)可歸因于咪唑分子摻雜后氫鍵增強，導致空間對稱性破缺，使得正負電荷中心不再重合。

值得注意的是，基于鈣鈦礦鐵電半導體的晶體管具有67?mv/dec的低亞閾值擺幅，進一步證實了引入鐵電性的優(yōu)越性。

本工作開發(fā)了一種實現(xiàn)電子器件應用的錫基鐵電半導體薄膜的方法。

圖1：錫基鈣鈦礦薄膜摻雜MBI分子前后的材料表征

圖2：錫基鈣鈦礦薄膜的壓電原子力顯微鏡（PFM）、二次諧波生成（SHG）和鐵電性能

圖3：鐵電生成機制

圖4：錫基鈣鈦礦半導體薄膜的光致發(fā)光（PL）、圓偏振發(fā)光（CPL）和X射線光電子能譜（XPS）光譜

圖5：基于鐵電鈣鈦礦半導體的錫基晶體管的電學表征

綜上，研究團隊通過在Sn基鈣鈦礦半導體薄膜中摻雜2-甲基苯并咪唑，實現(xiàn)了從半導體到鐵電半導體的轉(zhuǎn)變，顯著提高了其鐵電性和半導體性能。該方法不僅成功制備了具有高剩余極化強度的Sn基鐵電半導體薄膜，還為開發(fā)低功耗電子器件和非易失性存儲器提供了新的材料選擇，具有廣闊的應用前景。

Liu, Y., Yang, S., Hua, L.?et al.?Emergence of ferroelectricity in Sn-based perovskite semiconductor films by iminazole molecular reconfiguration.?Nat. Commun., (2025).