自從鐵電材料具有超越其自身的有效光學帶隙的開路電壓的性質被發(fā)現(xiàn)以來,鐵電光伏效應再一次被研究者重視。與此同時鐵電材料具有可以被外場調(diào)節(jié)的自發(fā)極化場,并且它的自發(fā)極化場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,鐵電材料可以用在新型鐵電存儲器、新型光電探測器等一系列器件。與鐵電陶瓷相比鐵電薄膜具有更快的光電響應,以及更容易耦合半導體微納器件,這給鐵電材料帶來更加廣泛的應用場景。因此鐵電薄膜的光伏效應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換效率非常低,這歸咎于鐵電材料光伏效應產(chǎn)生的極低的光電流。本文的主要工作基于兩種有著相對較低的有效光學帶隙的鐵電材料,它們分別是Bi₅Ti₃FeO₁₅（BFTO）和BiFeO₃（BFO）。分別通過引入CuO緩沖層和外加脈沖電場的方法提高BFTO薄膜的光生電流。用外加應力場的方法調(diào)控BFO與氧化鋅納米線陣列（ZnO NWs）異質結的光電流。主要的研究內(nèi)容如下:首先選用BFTO作為探究鐵電薄膜極化調(diào)控光伏效應的基礎材料,主要是利用B... 

【文章來源】：河南大學河南省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：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 從左右兩側光照光電流隨時間的響應曲線；(b)BFO 晶體在線性偏振極化光照條件下的光電流隨樣品轉動角度的關系[10]與鐵電塊體不同，鐵電薄膜憑借比單晶陶瓷更優(yōu)異的光電轉換效率和日益成熟的薄膜生長設備和技術的應用，從而使鐵電薄膜光伏效應受到越來越多科研人員的廣泛關注。近幾年鐵電薄膜存儲器件的興起，具有多功能鐵電光電器件稱為亟待開發(fā)的研究熱門。由于鐵電薄膜必須生長在襯底上，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構（頂電極

圖 1-3 鐵電薄膜結構示意圖；(a)垂直和(b)橫向，可以沿極化方向測量與電極間距成正比的大的光電壓[12]。1.4 鐵電光伏效應增強途徑由于鐵電光伏效用產(chǎn)生的電流相當微弱，由此導致鐵電光伏效應的光電轉換效率較低。自從鐵電光伏效應被第一次發(fā)現(xiàn)以來，研究人員不斷的利用各種新技術希望大幅度提高鐵電光伏效應的光電轉換效率。由于鐵電光伏效應分離光生載流子的主要動力來源一般認為是材料內(nèi)部的自發(fā)極化場和受到外加電場調(diào)制下的薄膜去極化場。所以盡可能提高鐵電材料極化強度和矯頑場是認為能夠增強鐵電材料的光伏效應的途徑之一。典型的鐵電材料如 LNO、BTO、PZT 和 BFO 矯頑場的值約為 70 C/cm2、25 C/cm2、30 C/cm2和 90 C/cm2[14-17]；現(xiàn)在各種薄膜生長方式的完善，像脈沖激光沉積法和分子束外延生長等設備的應用；高質量的鐵電薄膜如雨后春筍般的出現(xiàn)。像 BTO、PZT 和 BFO 外延薄膜矯頑場達到


本文編號：3431951