【摘 要】
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在过去几十年里,铋铁氧体作为一种多铁性材料,以其在室温下同时具备铁电性和反铁磁性,而引起了人们广泛的关注。而近年来随着钙钛矿太阳能电池的发展,研究人员在铋铁氧体中发现了独特的光伏效应:(i)异常光伏效应:在外延膜中,采用排列合理的畴结构可以获得很高的开路电压;(ii)可切换的光伏效应:光电压和光电流的方向会随着外部电场的变化而变化。由于弱的光电流限制了它的实际应用,因此许多研究集中于改善它的光伏效
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在过去几十年里,铋铁氧体作为一种多铁性材料,以其在室温下同时具备铁电性和反铁磁性,而引起了人们广泛的关注。而近年来随着钙钛矿太阳能电池的发展,研究人员在铋铁氧体中发现了独特的光伏效应:（i）异常光伏效应:在外延膜中,采用排列合理的畴结构可以获得很高的开路电压;（ii）可切换的光伏效应:光电压和光电流的方向会随着外部电场的变化而变化。由于弱的光电流限制了它的实际应用,因此许多研究集中于改善它的光伏效应。本文主要通过化学溶液沉积法制备BiFeO3（BFO）薄膜,研究薄膜的铁电性能、光伏性能以及掺杂对薄膜性能的影响。研究内容以及结论概括如下:（1）采用乙二醇甲醚作为溶剂制备BFO前驱体溶液,通过旋涂法在FTO基底上沉积BFO薄膜,X射线衍射以及扫描电镜的测试结果表明,在FTO上成功沉积了一层BFO薄膜。从电滞回线来看,BFO以及掺杂的BFO薄膜表现出明显的铁电性,其中镧（La）元素掺杂的BFO薄膜铁电性明显增强。（2）与钙钛矿太阳能电池类似,通过增加传输层,制备BFO光伏器件。通过测试,该器件的短路电流密度(Jsc)为62.6μA/cm2,远高于以前工作中BFO薄膜的Jsc。这表明在BFO薄膜两侧分别添加电子传输层和空穴传输层可以大大提高光伏响应的电流密度。此外,该工作还表明,BFO光伏响应的开路电压(Voc)和Jsc可以通过外加电场进行调节。这项工作为开发基于铁电薄膜的光伏器件提供了可靠而简单的方法。（3）利用碱土金属元素钙（Ca）和稀土金属元素La分别掺杂BFO薄膜,掺杂量都是5%。光伏性能测试表明,Ca元素掺杂后器件的光伏性能有较大的提高。在外加电场极化之后,掺杂薄膜的Voc和Jsc都会发生变化,特别是La元素掺杂的BFO薄膜,其光伏性能可调控的范围更大。结合铁电性能测试,表明光伏效应的调控与极化密切相关。
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