目前有很多種方法可以測(cè)試材料內(nèi)部的載流子遷移率，然而FET方法往往相比其它手段得到很低的數(shù)值。以MAPbI3-xClx材料為例，我所知道的通過FET法測(cè)得的載流子遷移率大概在20 cm2V-1s-1。而太赫茲譜學(xué)（Terahertz Spectroscopy）可以得到800 cm2V-1s-1，SCLC（Space charge limited current）大概可以得到160 cm2V-1s-1，霍爾效應(yīng)法得到約100 cm2V-1s-1。

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我覺得任何人會(huì)覺得很奇怪，因?yàn)檫@些對(duì)相同材料的表征帶來的數(shù)字相差太大，明顯不符合相同樣品批次中樣品1和樣品2之間的簡(jiǎn)單區(qū)別。造成這些區(qū)別的原因可能是因?yàn)檫@些不同的方法探測(cè)的是半導(dǎo)體材料內(nèi)不同的長(zhǎng)度尺度，并且測(cè)試范圍穿過了不同電荷密度的區(qū)域。另一個(gè)原因?yàn)檫@些方法的理論假設(shè)存在一定局限。比如，F(xiàn)ET法中電極和鈣鈦礦薄膜接觸的質(zhì)量會(huì)影響電荷注入和收集的效率。鈣鈦礦還得考慮內(nèi)部的離子遷移，這會(huì)改變鈣鈦礦層內(nèi)的電場(chǎng)，而這一部分在遷移率測(cè)定的模型中被忽視，從而限制了從電學(xué)測(cè)量中得到的遷移率的可靠性。

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這些問題理論上可以通過采用非接觸式方法（比如太赫茲譜學(xué)）避免。但是這些非接觸的方法只能測(cè)量短距離傳導(dǎo)，往往很難提供適用于設(shè)備相關(guān)長(zhǎng)度尺度的信息。

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FET法是提供直接表征長(zhǎng)程（long range）載流子遷移率的極少數(shù)方法之一，但前提是正確考慮內(nèi)部的離子遷移。所以可以選擇低溫表征或者消除磁滯，并且如果可以將電極和鈣鈦礦的接觸效應(yīng)降低可以進(jìn)一步提升表征可靠性。因此，只要FET遵循gradual channel approximation，鈣鈦礦FET可以同時(shí)確定電荷載流子遷移率和載流子性質(zhì)（p型或n型）并且可靠性高。通常鈣鈦礦FET測(cè)得的遷移率代表了一個(gè)下限，因?yàn)樗从沉瞬牧媳砻嫣匦?，而表面往往比塊體相比具有較高的缺陷密度，所以電荷傳輸效率本身就較低。

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雖然FET方法提供遷移率的下限，但是我們因此可以研究鈣鈦礦材料中限制遷移率的因素。鈣鈦礦具有與Si或GaAs相當(dāng)?shù)牡陀行з|(zhì)量（effective mass），結(jié)構(gòu)低無序性（small Urbach tail energy），低缺陷密度等。根據(jù)Drude模型

其中q是元電荷，τ表示載流子散射時(shí)間，m*表示有效質(zhì)量），鈣鈦礦應(yīng)該具有很高的載流子遷移率。在這個(gè)公式中，τ值取決于鈣鈦礦材料中的散射過程。而這個(gè)散射過程是屬于鈣鈦礦材料的固有性質(zhì)（通過制造高質(zhì)量單晶，發(fā)現(xiàn)缺陷密度對(duì)這個(gè)影響不大）。當(dāng)我們考慮longitudinal optical（LO）聲子作為唯一的散射來源時(shí)，在MAPbI3中預(yù)測(cè)的遷移率為200 cm2V-1s-1。但是，散射也可能來自acoustic聲子。此外，由于有機(jī)陽離子繞軸旋轉(zhuǎn)和PbX6八面體畸變引起的極化子效應(yīng)（polaronic effect）、晶格極化（lattice polarization）、結(jié)構(gòu)波動(dòng)（structural fluctuations）和動(dòng)態(tài)無序（dynamic disordering）也會(huì)導(dǎo)致遷移率降低，因此這個(gè)理論計(jì)算的數(shù)值應(yīng)被視為長(zhǎng)程遷移率的上限。

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在鈣鈦礦單晶上使用的SCLC方法側(cè)得的遷移率數(shù)值就很接近這個(gè)極限。單晶呈現(xiàn)的是最完美的材料形式，其中載流子的傳輸不受晶界和其他缺陷的限制。然而，SCLC遷移率的測(cè)定基于Mott-Gurney定律，假定單一載流子注入（unipolar injection）。而兩種載流子（電子和空穴）的存在限制了SCLC標(biāo)準(zhǔn)模型的有效性。與霍爾效應(yīng)、Seebeck效應(yīng)或FET等技術(shù)不同，SCLC無法區(qū)分是否電子、空穴或者雙載流子傳輸。雖然，我們通常選擇某種類型的contact layer（電子傳輸層或者空穴傳輸層），選擇性地僅注入兩種載流子中的一種（理論上此時(shí)使用另一種載流子會(huì)形成極大的注入勢(shì)壘（injection barrier）。但是理論和實(shí)際存在差距。比如說，理論上與Au接觸的MAPbI3應(yīng)該只表現(xiàn)出p型性質(zhì)（能級(jí)的相對(duì)位置）。但是實(shí)際上，在具有Au電極的MAPbI3 FET中，存在雙極注入或者僅電子注入。由于材料中往往同時(shí)存在兩種載流子類型，因此，使用SCLC會(huì)得到高估的遷移率（畢竟單極傳輸?shù)臈l件沒有得到滿足）。

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霍爾效應(yīng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是它們可以明確地確定多數(shù)電荷載流子的遷移率和性質(zhì)（通過霍爾電壓的正負(fù)），但是這種測(cè)試往往受制于信噪比。通常我們使用Van der Pauw 4點(diǎn)測(cè)量法以消除接觸效應(yīng)導(dǎo)致大鈣鈦礦單晶的遷移率在 1~10 cm2V-1s-1之間。所以，不難看到成均館大學(xué)的這個(gè)工作為什么可以登上Nature Electronics上了。畢竟霍爾效應(yīng)得到的載流子遷移率能有幾百cm2V-1s-1。