摘要：铁电半导体具有可切换极化铁电场调节和半导体传输特性的优点，在铁电晶体管和非易失性存储器中极具前景。然而，兼具稳定铁电和半导体性能的锡基钙钛矿薄膜很难制备。

铁电半导体具有可切换极化铁电场调节和半导体传输特性的优点，在铁电晶体管和非易失性存储器中极具前景。然而，兼具稳定铁电和半导体性能的锡基钙钛矿薄膜很难制备。

2025年1月3日，复旦大学李文武研究员在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Emergence of ferroelectricity in Sn-based perovskite semiconductor films by iminazole molecular reconfiguration》的研究论文，Yu Liu为论文第一作者，李文武研究员为论文通讯作者。

李文武，复旦大学光电研究院研究员。2007-2012年在华东师范大学硕博连读，获得博士学位，导师：褚君浩院士；2012-2013年在日本国家材料科学研究院 （National Institute for Materials Science, Japan）从事博士后研究；随后在中国南方电网公司广西电力科学研究院工作一年；2014年加入华东师范大学担任研究员、博士生导师；2021年入职复旦大学。

李文武主要从事面向集成电路应用的先进晶体管材料与器件的研究。迄今共发表第一或通讯作者论文70余篇，包括Science、Nature Communications、Science Advances，微电子器件著名期刊IEEE Electron Device Letters、IEEE Transactions on Electron Devices和Advanced Materials、ACS Nano/Nano Letters、Advanced Functional Materials。

在本文中，通过掺杂2-甲基苯并咪唑，由于分子重构，锡（Sn）基钙钛矿[93.3 mol％(FA0.86Cs0.14)SnI3和6.7mol％PEA2SnI4]半导体薄膜转变为铁电半导体薄膜。

重新配置的铁电半导体表现出23.2 μC/cm2的高剩余极化（Pr），而铁电性的出现可归因于咪唑分子掺杂后氢键增强，导致空间对称性破缺，使得正负电荷中心不再重合。

值得注意的是，基于钙钛矿铁电半导体的晶体管具有67 mv/dec的低亚阈值摆幅，进一步证实了引入铁电性的优越性。

本工作开发了一种实现电子器件应用的锡基铁电半导体薄膜的方法。

图1：锡基钙钛矿薄膜掺杂MBI分子前后的材料表征

图2：锡基钙钛矿薄膜的压电原子力显微镜（PFM）、二次谐波生成（SHG）和铁电性能

图3：铁电生成机制

图4：锡基钙钛矿半导体薄膜的光致发光（PL）、圆偏振发光（CPL）和X射线光电子能谱（XPS）光谱

图5：基于铁电钙钛矿半导体的锡基晶体管的电学表征

综上，研究团队通过在Sn基钙钛矿半导体薄膜中掺杂2-甲基苯并咪唑，实现了从半导体到铁电半导体的转变，显著提高了其铁电性和半导体性能。该方法不仅成功制备了具有高剩余极化强度的Sn基铁电半导体薄膜，还为开发低功耗电子器件和非易失性存储器提供了新的材料选择，具有广阔的应用前景。

Liu, Y., Yang, S., Hua, L. et al. Emergence of ferroelectricity in Sn-based perovskite semiconductor films by iminazole molecular reconfiguration. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-024-55113-0.

来源：华算科技