Bi₂FeCrO₆薄膜的铁电光伏效应研究

【作者】 钟海涛； 崔娇； 张冠南； 孔勇发； 许京军；

【机构】 南开大学泰达应用物理研究院； 南开大学物理科学学院；

【摘要】 近年来,对铁电材料的光伏效应研究越来越热。一般认为,由铁电体的剩余极化诱导出的退极化场承担分离光生载流子的角色,因而,相比传统的pn结光伏器件,铁电光伏器件产生的光电压V_oc可以超过材料禁带宽度对应的电压值^[1]。到目前为止,铁电光伏能产生的光电流都非常小,针对其光电转换的机制和效率提高方面还有很多工作可做。Bi₂FeCrO₆（BFC）是一种多铁材料,理论计算表明其自发极化可达80uC/cm^2[2],优于BiFeO₃,这暗示该材料中的剩余极化场也会优于很多ABO₃型材料,大的剩余极化场有利于载流子的分离。已有研究表明,脉冲激光分子束沉积（PLD）法生长BFC薄膜,不同生长速度下的薄膜的畴尺寸不同,不同尺寸畴的薄膜对太阳光谱有着不同的吸收特性,将不同吸收特性的薄膜复合在一起有利于增加光吸收^[3]。我们用PLD法在0.07wt%Nb-SrTiO₃（001）衬底上生长了BFC薄膜,得到其光伏曲线,器件的V_oc和J_sc随着薄膜的剩余极化增大而增加,极化场反转后,V_oc和J_sc方向也随之反转,表明这种光伏效应是一种铁电光伏效应。更多还原