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摘要

存在对称性破缺引起的自极化及通过外界刺激可以改变其极化状态的铁电薄膜, 是一类重要的光电功能材料. 铁电薄膜的光伏效应在光探测、能量转换和非易失性存储等领域表现出了潜在应用前景. 针对铁电薄膜光电流密度较小, 且存在退极化现象导致的光伏性能退化问题, 有必要寻求提高薄膜自极化的新途径, 并对其导电性进行调控, 进一步优化铁电薄膜的光伏性能. 本文采用溶胶-凝胶法在FTO导电玻璃上沉积了Au纳米粒子弥散分布在铁酸铋(BiFeO ₃, BFO)薄膜中的Au-BFO纳米复合薄膜, 研究了Au含量(0, 0.25 mol%, 0.5 mol%, 1 mol%和3 mol%)与此复合薄膜微观组织、电学和光伏性能的关系, 以确定Au的最佳添加量. 压电力显微镜的测量结果表明, Au含量为0.5 mol%时, Au-BFO纳米复合薄膜具有较强的自极化现象. 随着Au含量的增大, Au-BFO纳米复合薄膜的导电机制由肖特基发射模型转变为空间电荷限制电流. 对复合薄膜的光伏性能进行测试, 结果表明Au含量为0.5 mol%时, Au-BFO纳米复合薄膜的开路电压和短路电流分别是BFO薄膜的近3和5倍. Au-BFO纳米复合薄膜光伏效应的改善主要来源于复合薄膜的自极化现象增强和导电机制转变. 本文提拱了一种简单有效的改善铁电薄膜光伏效应的方法, 为进一步理解铁电薄膜的光伏效应提供了新的视角.

关键词:

Abstract

Ferroelectric films, are an important class of photoelectric functional material, which possess the following characteristics: the breaking of their symmetry can lead to self-polarization and this polarization state can be regulated by external stimuli. The photovoltaic properties of ferroelectric films have been extensively investigated due to their potential applications in the field of photodetection, energy conversion harvesting and nonvolatile storage. In view of the small photocurrent density and the degradation of photovoltaic property caused by the depolarization effect in ferroelectric films, it is necessary to explore an approach to improving the self-polarization phenomenon and regulating the conduction mechanism to further optimize their photovoltaic properties. Here in this work, BiFeO ₃(BFO) films dispersed with Au nanoparticles are deposited on FTO glass substrates by the sol-gel method to obtain the Au-BFO nanocomposite films. Moreover, the relationships between Au content (0 mol%, 0.25 mol%, 0.5 mol%, 1 mol% and 3 mol%) and microstructure, electrical and photovoltaic properties of Au-BFO nanocomposite films are investigated to determine the optimal Au content. Piezoresponse force microscopy studies show that the Au-BFO nanocomposite film with 0.5 mol% Au has the strong self-polarization phenomenon. With the increase of Au content, the conduction mechanism of the Au-BFO nanocomposite films is described by the space-charge limited current theory but not the Schottky emission model any more. The photovoltaic properties of the Au-BFO nanocomposite films first increase and then decrease. When Au content is 0.5 mol%, the Au-BFO nanocomposite film has the best photovoltaic property. The open-circuit voltage and short-circuit photocurrent density of the Au-BFO nanocomposite film with 0.5 mol% Au increase nearly 3 and 5 times counterparts of the BFO film, respectively. The photovoltaic effects of Au-BFO nanocomposite films are improved mainly by regulating the self-polarization phenomenon and conduction mechanism. This study demonstrates the merits of BFO films dispersed with Au nanoparticles, specifically, the photovoltaic properties of Au-BFO nanocomposite films are further optimized. In this work, we propose a simple and effective method to regulate the electrical and photovoltaic properties of ferroelectric films, which provides a new perspective for further understanding the photovoltaic effects of ferroelectric films.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:郑海务,zhenghaiw@ustc.edu

基金项目:国家级-国家自然科学基金(51872074, 61874055)

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Zheng Hai-Wu,zhenghaiw@ustc.edu

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参考文献

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]

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[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]

[1]	霍冠忠, 苏超, 王可, 叶晴莹, 庄彬, 陈水源, 黄志高.铁酸铋薄膜光电流的磁场调制研究. 必威体育下载 , 2023, 72(6): 067501.doi:10.7498/aps.72.20222053
[2]	李梦荣, 应鹏展, 李勰, 崔教林.采用熵工程技术改善SnTe基材料的热电性能. 必威体育下载 , 2022, 71(23): 237302.doi:10.7498/aps.71.20221247
[3]	陈旭凡, 杨强, 胡小会.过渡金属原子掺杂对二维CrBr₃电磁学性能的调控. 必威体育下载 , 2021, 70(24): 247401.doi:10.7498/aps.70.20210936
[4]	张娜, 刘波, 林黎蔚.He离子辐照对石墨烯微观结构及电学性能的影响. 必威体育下载 , 2020, 69(1): 016101.doi:10.7498/aps.69.20191344
[5]	刘泳, 徐志军, 范立群, 伊文涛, 闫春燕, 马杰, 王坤鹏.多效应铌酸钾钠基透明铁电陶瓷的制备及性能. 必威体育下载 , 2020, 69(24): 247702.doi:10.7498/aps.69.20201317
[6]	张翱, 张春秀, 陈云琳, 张春梅, 孟涛.反式卤素钙钛矿太阳能电池光伏性能的理论研究. 必威体育下载 , 2020, 69(11): 118801.doi:10.7498/aps.69.20200089
[7]	朱立峰, 潘文远, 谢燕, 张波萍, 尹阳, 赵高磊.缺陷离子调控对BiFeO₃-BaTiO₃基钙钛矿材料的铁电光伏特性影响. 必威体育下载 , 2019, 68(21): 217701.doi:10.7498/aps.68.20190996
[8]	刘燕丽, 王伟, 董燕, 陈敦军, 张荣, 郑有炓.结构参数对N极性面GaN/InAlN高电子迁移率晶体管性能的影响. 必威体育下载 , 2019, 68(24): 247203.doi:10.7498/aps.68.20191153
[9]	李勇, 王应, 李尚升, 李宗宝, 罗开武, 冉茂武, 宋谋胜.硼硫协同掺杂金刚石的高压合成与电学性能研究. 必威体育下载 , 2019, 68(9): 098101.doi:10.7498/aps.68.20190133
[10]	顾珊珊, 胡晓君, 黄凯.退火温度对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和p型导电性能的影响. 必威体育下载 , 2013, 62(11): 118101.doi:10.7498/aps.62.118101
[11]	王峰浩, 胡晓君.氧离子注入微晶金刚石薄膜的微结构与光电性能研究. 必威体育下载 , 2013, 62(15): 158101.doi:10.7498/aps.62.158101
[12]	张振江, 胡小会, 孙立涛.单空位缺陷诱导的扶手椅型石墨烯纳米带电学性能的转变. 必威体育下载 , 2013, 62(17): 177101.doi:10.7498/aps.62.177101
[13]	王文荣, 周玉修, 李铁, 王跃林, 谢晓明.高质量大面积石墨烯的化学气相沉积制备方法研究. 必威体育下载 , 2012, 61(3): 038702.doi:10.7498/aps.61.038702
[14]	张滨, 杨银堂, 李跃进, 徐小波.SOI SiGe HBT电学性能研究. 必威体育下载 , 2012, 61(23): 238502.doi:10.7498/aps.61.238502
[15]	张强, 朱小红, 徐云辉, 肖云军, 高浩濒, 梁大云, 朱基亮, 朱建国, 肖定全.Mn4+掺杂对BiFeO3陶瓷微观结构和电学性能的影响研究. 必威体育下载 , 2012, 61(14): 142301.doi:10.7498/aps.61.142301
[16]	王洪超, 王春雷, 苏文斌, 刘剑, 孙毅, 彭华, 张家良, 赵明磊, 李吉超, 尹娜, 梅良模.双掺杂锰酸钙基热电陶瓷的制备及电学性能研究. 必威体育下载 , 2011, 60(8): 087203.doi:10.7498/aps.60.087203
[17]	袁昌来, 刘心宇, 马家峰, 周昌荣.Bi0.5Ba0.5Fe0.5Ti0.49Nb0.01O3热敏陶瓷的微结构和电学性能研究. 必威体育下载 , 2010, 59(6): 4253-4260.doi:10.7498/aps.59.4253
[18]	胡建民, 吴宜勇, 钱勇, 杨德庄, 何世禹.GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的电子辐照损伤效应. 必威体育下载 , 2009, 58(7): 5051-5056.doi:10.7498/aps.58.5051
[19]	姜雪宁, 王昊, 马小叶, 孟宪芹, 张庆瑜.蓝宝石衬底上Gd2O3掺杂CeO2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能. 必威体育下载 , 2008, 57(3): 1851-1856.doi:10.7498/aps.57.1851
[20]	王林军, 刘健敏, 苏青峰, 史伟民, 夏义本.金刚石膜α粒子探测器的电学性能研究. 必威体育下载 , 2006, 55(5): 2518-2522.doi:10.7498/aps.55.2518

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