鐵酸鉍薄膜的合成及光伏效應研究.pdf

1、鐵酸鉍(BiFeO3)作為少數(shù)在室溫下同時具有鐵電性和反鐵磁性的鈣鈦礦型材料之一，歷來受到研究人員的廣泛關注。研究表明，鐵酸鉍具有較好的鐵電、鐵磁及光電性能，在非易失性存儲器，動態(tài)隨機存儲器，自旋電子器件，傳感器等方面有著非常廣泛的應用前景。同時，鐵酸鉍作為一種窄帶隙鐵電體，以鐵電材料特有的自發(fā)極化特性和可見光波長內的能帶間隙，克服了傳統(tǒng)固態(tài)太陽能電池帶隙電壓的限制，使鐵電薄膜材料可產(chǎn)生光伏效應，為未來高效穩(wěn)定的太陽能電池，以及相應光電

2、器件的發(fā)展，提供了一個嶄新的途徑。
　　 本論文采用溶膠-凝膠法制備出了純相的鐵酸鉍薄膜，并選擇鑭元素摻雜改進鐵酸鉍薄膜的光電性能。具體研究成果如下：
　　 (1)使用乙酸和乙二醇作為溶劑和穩(wěn)定劑，成功配制出了鐵酸鉍前驅體和鑭摻雜鐵酸鉍前驅體；分別在硅襯底，鎳酸鑭襯底和石英襯底上制備出了鐵酸鉍和鑭摻雜的鐵酸鉍薄膜。
　　 (2)使用X射線衍射，分別研究了不同襯底，不同退火溫度，不同鑭摻雜量(0～10％)鐵酸鉍薄膜

3、的微結構；使用掃描電鏡研究了硅和鎳酸鑭襯底上鐵酸鉍薄膜表面形貌和截面圖；使用原子力顯微鏡研究了鑭摻雜鐵酸鉍薄膜的三維表面形貌。
　　 (3)使用介電、鐵電相關儀器研究了純相鐵酸鉍薄膜介電常數(shù)和介電損耗與外電場的關系以及鐵電性能。使用橢圓偏振測試，研究了硅襯底上鐵酸鉍和摻鑭鐵酸鉍薄膜的光學常數(shù)；使用透射測試，分析了擬合了石英襯底上鐵酸鉍和摻鑭鐵酸鉍薄膜的透射圖譜和禁帶寬度。測試結果得到，鐵酸鉍薄膜的禁帶寬度約為2.74eV。隨著摻