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Au-BiFeO3纳米复合薄膜的电学和光伏性能优化

张亚菊 谢忠帅 郑海务 袁国亮

Au-BiFeO3纳米复合薄膜的电学和光伏性能优化

张亚菊, 谢忠帅, 郑海务, 袁国亮, 等
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-28

Au-BiFeO3纳米复合薄膜的电学和光伏性能优化

  • 1. 河南大学物理与电子学院
  • 2. 南京理工大学 材料科学与工程学院
    基金项目: 国家级-国家自然科学基金(51872074, 61874055)

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,是一类重要的极性光电功能材料. 铁电薄膜的光伏效应在光探测,能量转换和存储等领域体现出了潜在应用前景. 针对铁电薄膜光电流较小,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Au纳米粒子弥散分布在铁酸铋(BiFeO3;BFO)薄膜中的Au-BFO纳米复合薄膜, 研究Au含量(0,0.25,0.5,1.0和3.0 mol%)与复合薄膜微观组织、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纳米复合薄膜具有最大的自极化. 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倍和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铁电极化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.

English Abstract

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