铁酸铋薄膜光伏效应研究进展

铁酸铋是目前唯一在室温下同时具有铁电性和反铁磁性的单相多铁性材料,并且这两种铁性有序之间存在磁电耦合效应,其铁电居里温度和反铁磁奈尔温度都远在室温以上,在光电器件、自旋电子器件、铁电随机存储器、磁电存储单元等领域有着广阔的应用前景。此外,作为一种典型的铁电材料,铁酸铋还具有较大的剩余极化强度、相对较小的带隙宽度以及较大的光吸收系数,理论上具有较大的光电转换效率,有望成为下一代太阳能光伏电池的备选材料。然而,目前有关铁酸铋材料光伏效应的机制还没有明确的定论,影响其光伏效应的因素较多,例如电畴、界面、厚度、退极化场、缺陷及极化强度等。欲提高铁酸铋材料的光电转换效率,许多问题亟待解决。综述了近几年来国内外关于铁酸铋薄膜光伏效应机制方面的研究。     

铁酸铋薄膜的溶胶-凝胶法制备及电性能研究进展

铁酸铋是唯一一种在室温下存在的单相多铁材料,因其具有较高的铁电居里温度、较大的剩余极化强度、较小的禁带宽度和多铁特性,受到国内外的广泛关注。溶胶-凝胶法是制备铁酸铋薄膜的一种常见方法。综述了近年来溶胶-凝胶法制备铁酸铋薄膜的研究进展,详细阐述了制备工艺参数(前驱液、退火温度、退火气氛、底电极)与掺杂对铁酸铋薄膜电性能的影响;分析了不同制备工艺导致薄膜电性能出现差异的原因;归纳、总结出了目前溶胶-凝胶法制备铁酸铋薄膜的较佳工艺条件;最后,指出了亟待解决的问题。     

钛酸铋薄膜的磁控溅射及其退火处理

采用射频磁控溅射技术,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸铋(Bi4Ti3O12,简称BIT)薄膜。研究了衬底温度及后续退火处理对薄膜结构和表面形貌的影响。结果表明:适宜的衬底温度为200℃。随着退火温度(650~800℃)的升高,BIT薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸增大,c轴取向增强。当退火温度达到850℃时,开始出现焦绿石相;700~800℃为适宜的退火温度,在此条件下得到的BIT薄膜结晶良好,尺寸均匀,表面平整致密。     

掺杂对铁酸铋薄膜漏电流及铁电性的影响

铁酸铋是目前最为重要的室温单相多铁性材料,其禁带宽度较小,具有较大的剩余极化强度与较高的铁电居里温度,在铁电随机存储器、光电器件等领域有着极佳的应用前景。但铁酸铋薄膜因Bi3+挥发和Fe3+的部分还原,易产生较大漏电流而制约了其实际应用。对铁酸铋薄膜进行掺杂,是改善其电性能的一种有效手段。围绕如何通过铁酸铋薄膜A位和B位掺杂来减少Bi3+挥发和抑制Fe3+还原,从引入掺杂离子后发生的缺陷反应和微结构变化等方面,对国内外近年来关于铁酸铋薄膜电性能掺杂改性的系列工作进行综述。阐述了A位镧系和碱土金属离子、B位过渡金属离子、A/B位离子共掺对铁酸铋薄膜微结构、漏电流及铁电性等方面的改性研究进展。对改性效果进行了比较,并从缺陷反应、薄膜晶体结构和表面形貌等方面对改性机理进行了详细介绍。此外,还提出了亟待解决的问题。     

BiFeO3 多铁薄膜掺杂改性研究进展

铁酸铋是目前发现的唯一的室温单相多铁性的材料,其禁带宽度较小,剩余极化强度较大,居里温度较高,在光电器件、自旋电子器件、铁电随机存储器、磁电存储单元等领域有着广阔的应用前景。但铁酸铋薄膜存在漏电流较大、磁电耦合性较弱等问题,制约了在实际中的应用。离子掺杂具有操作方便、易于实现薄膜的微结构及性能调控等优点,因而受到广泛关注。综述了国内外近年来关于铁酸铋薄膜电性能掺杂改性的相关工作,阐述了不同种类的掺杂,包括A位(三价镧系元素与二价碱金属元素)、B位(过渡金属元素等)以及AB位共掺杂,同时根据掺杂对铁酸铋薄膜的漏电流、铁电性以及介电性能的影响,对A位掺杂和B位掺杂中的元素进行了分类,系统总结了各类元素掺杂改性的效果及其机理。最后,提出了铁酸铋薄膜亟待解决的问题。     

退火工艺对CaBi4.3Ti4O15铁电薄膜性能影响

利用溶胶凝胶法制备了CaBi4.3Ti4O15 铁电薄膜材料,研究表明,退火工艺对CaBi4.3Ti4O15,铁电薄膜的结构、微观形貌、晶粒取向以及铁电性能影响较大,随着退火温度的提高,晶粒的取向为a轴择优取向,有利于样品的铁电性;气氛对薄膜的电学性能影响也较大,氧气气氛可以很好的抑制氧空位的产生,提高样品的铁电性.在氧气气氛下退火所得到样品的剩余极化强度(2P)和矫顽场(2Ec)分别为21.4μC/cm2和27.7kV/mm,介电常数在250±4%范围内,介电损耗在0.005～0.01之间,测试频率为1～1MHz,显示出较好的频率稳定性.     

铁酸锌薄膜电化学水热合成及性能表征

利用电化学和水热法相结合的方法在碳钢表面合成了纳米铁酸锌薄膜,采用氧化电压为2 V,在不同pH值的氨水溶液中将碳钢表面氧化生成水合氧化铁,然后将其放入高压釜,在含Zn2+溶液中转化成铁酸锌.通过X射线粉末衍射(XRD),扫描电镜(SEM),对薄膜的物相和表面形貌进行表征,通过可见-紫外光吸收谱(UV-vis)确定其光响应范围;用IM6e电化学工作站测定其光生电位和光电流曲线.     

退火对TbCo薄膜结构和磁性能的影响

研究了真空退火对TbCo薄膜结构和磁性能的影响。结果表明：薄膜从溅射态的非晶薄膜转化为退火态的微晶薄膜，并以(100)面择优取向，其c轴平行于基片。在真空退火不改变TbCo薄膜的成分的条件下，发现TbCo薄膜从溅射态的垂直磁化膜转化为退火态的面内膜。     

多铁/顺磁复合薄膜的界面输运特性与耦合机制研究

本文通过BiFeO3/La2/3Sr1/3MnO3（BFO /LSMO）,研究了多铁/顺磁复合结构的界面输运以及磁电耦合机制。利用激光分子束外延技术制备了单相、质量良好的薄膜结构,采用电学、磁学、光学等多种测试手段对其输运特性、铁磁性、磁介电特性等进行了测试与表征.结果表明界面的漏电导机制是空间电荷限制电流机制;复合薄膜在室温下表现出的铁磁性主要来源于BFO层,界面处诱导出的网状磁矩会使样品产生比较明显的磁电耦合.在零场冷却（ZFC）和场冷却（FC）下,样品的磁介电系数分别在160K和170K达到极大值,介电损耗-温度曲线在150-170附近产生分裂,该温度区间与BFO层的相变相关.     

铁酸铋微米立方体的可控制备及光降解性能研究

通过恒温油浴预处理以及水热反应,合成了尺寸可控的铁酸铋立方体。分别用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱详细表征了所合成样品的微观形貌、晶体结构以及表面成分。通过控制水热反应的时间,对样品进行X射线衍射分析,初步确定了铁酸铋晶体的生长机理。通过将油浴恒温预处理的温度在25℃到90℃之间调节,可以实现对所合成的铁酸铋微米立方的尺寸在8～1.5μm范围内可调。以罗丹明B作为处理对象,研究了不同尺寸的颗粒在可见光照射下的催化降解性能。实验表明1.5μm的样品具有最高的催化活性。     

退火温度对锗薄膜光学性能和表面结构的影响

研究了退火温度对电子束蒸发制备的锗薄膜光学性能和表面结构的影响规律.在硅基底上制备了厚度约850 nm的Ge薄膜,分别在350、400、450和500℃下进行退火.通过红外光谱仪测试了薄膜的透射率变化,采用光谱反演法得到了薄膜折射率和消光系数的变化规律,使用X射线衍射和原子力显微镜测试了样品的结晶特性和表面形貌.结果 ...     

Elemental Ratio Controlled Semiconductor Type of Bismuth Telluride Alloy Thin Films

通过磁控共溅射的方法制备了Bi2Te3合金薄膜,并通过423~623 K,1 h热处理提高薄膜的结晶程度。随着热处理温度的升高,Te/Bi原子含量比例逐渐减小,这说明在热处理过程中Te元素有一定的挥发,其挥发量随着温度的升高而增加,这使得薄膜的半导体类型由N型转变为P型,同时赛贝克系数也由负值变为正值。另外,热处理导致了晶粒长大,降低了缺陷密度,使得薄膜的电导率和赛贝克系数等热电性能得到提高     

退火温度对钴铁氧体薄膜结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶法结合匀胶旋涂工艺在复合基片(Pt/Ti/SiO2/Si)上制备了钴铁氧体(CoFe2O4)薄膜,利用XRD、SEM、VSM分析了薄膜的微结构以及磁性能,研究了不同退火温度对钴铁氧体薄膜的结构和磁性能的影响.结果表明,钴铁氧体在500℃时开始形成尖晶石相.随着退火温度的增高,钴铁氧体晶粒逐渐长大,饱和磁化...     

热处理对FeCuNbSiB单层膜磁性能的影响

本文研究了热处理对FeCuNbSiB薄膜结构及磁性能的影响。XRD分析表明制备态的FeCuNbSiB为非晶态,并且在300℃热处理仍然保持非晶态。300℃热处理后,薄膜释放应力,软磁性能有所提高。热处理温度进一步升高,薄膜由非晶态转化为纳米晶,矫顽力及饱和磁化场明显增加,磁矩向垂直膜面方向转动,软磁性能下降。