自從鐵電材料具有超越其自身的有效光學(xué)帶隙的開(kāi)路電壓的性質(zhì)被發(fā)現(xiàn)以來(lái),鐵電光伏效應(yīng)再一次被研究者重視。與此同時(shí)鐵電材料具有可以被外場(chǎng)調(diào)節(jié)的自發(fā)極化場(chǎng),并且它的自發(fā)極化場(chǎng)方向可以被人為的控制在兩種或者多種狀態(tài)之間任意切換�；谶@些性質(zhì),鐵電材料可以用在新型鐵電存儲(chǔ)器、新型光電探測(cè)器等一系列器件。與鐵電陶瓷相比鐵電薄膜具有更快的光電響應(yīng),以及更容易耦合半導(dǎo)體微納器件,這給鐵電材料帶來(lái)更加廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。因此鐵電薄膜的光伏效應(yīng)已成為鐵電材料研究的重要方向。不可回避的是鐵電材料的光電轉(zhuǎn)換效率非常低,這歸咎于鐵電材料光伏效應(yīng)產(chǎn)生的極低的光電流。本文的主要工作基于兩種有著相對(duì)較低的有效光學(xué)帶隙的鐵電材料,它們分別是Bi₅Ti₃FeO₁₅（BFTO）和BiFeO₃（BFO）。分別通過(guò)引入CuO緩沖層和外加脈沖電場(chǎng)的方法提高BFTO薄膜的光生電流。用外加應(yīng)力場(chǎng)的方法調(diào)控BFO與氧化鋅納米線陣列（ZnO NWs）異質(zhì)結(jié)的光電流。主要的研究?jī)?nèi)容如下:首先選用BFTO作為探究鐵電薄膜極化調(diào)控光伏效應(yīng)的基礎(chǔ)材料,主要是利用B... 

【文章來(lái)源】：河南大學(xué)河南省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鐵電材料電滯回線

圖 1-2 (a)零偏壓下 BFO 單晶分別在 532nnm 和 635nm 從左右兩側(cè)光照光電流隨時(shí)間的響應(yīng)曲線；(b)BFO 晶體在線性偏振極化光照條件下的光電流隨樣品轉(zhuǎn)動(dòng)角度的關(guān)系[10]與鐵電塊體不同，鐵電薄膜憑借比單晶陶瓷更優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率和日益成熟的薄膜生長(zhǎng)設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，從而使鐵電薄膜光伏效應(yīng)受到越來(lái)越多科研人員的廣泛關(guān)注。近幾年鐵電薄膜存儲(chǔ)器件的興起，具有多功能鐵電光電器件稱(chēng)為亟待開(kāi)發(fā)的研究熱門(mén)。由于鐵電薄膜必須生長(zhǎng)在襯底上，因此材料本身的性能受襯底影響較大。從鐵電薄膜器件維度上又可以分為垂直的三明治結(jié)構(gòu)（頂電極

圖 1-3 鐵電薄膜結(jié)構(gòu)示意圖；(a)垂直和(b)橫向，可以沿極化方向測(cè)量與電極間距成正比的大的光電壓[12]。1.4 鐵電光伏效應(yīng)增強(qiáng)途徑由于鐵電光伏效用產(chǎn)生的電流相當(dāng)微弱，由此導(dǎo)致鐵電光伏效應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換效率較低。自從鐵電光伏效應(yīng)被第一次發(fā)現(xiàn)以來(lái)，研究人員不斷的利用各種新技術(shù)希望大幅度提高鐵電光伏效應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換效率。由于鐵電光伏效應(yīng)分離光生載流子的主要?jiǎng)恿?lái)源一般認(rèn)為是材料內(nèi)部的自發(fā)極化場(chǎng)和受到外加電場(chǎng)調(diào)制下的薄膜去極化場(chǎng)。所以盡可能提高鐵電材料極化強(qiáng)度和矯頑場(chǎng)是認(rèn)為能夠增強(qiáng)鐵電材料的光伏效應(yīng)的途徑之一。典型的鐵電材料如 LNO、BTO、PZT 和 BFO 矯頑場(chǎng)的值約為 70 C/cm2、25 C/cm2、30 C/cm2和 90 C/cm2[14-17]；現(xiàn)在各種薄膜生長(zhǎng)方式的完善，像脈沖激光沉積法和分子束外延生長(zhǎng)等設(shè)備的應(yīng)用；高質(zhì)量的鐵電薄膜如雨后春筍般的出現(xiàn)。像 BTO、PZT 和 BFO 外延薄膜矯頑場(chǎng)達(dá)到


本文編號(hào)：3431951