研究目的
通过脉冲激光沉积(PLD)在不同衬底上生长KBiFe2O5(KBFO),研究其结构与成分,并探究所得薄膜的光学特性以评估其在光伏应用中的潜在用途。
研究成果
通过脉冲激光沉积法成功生长了外延KBFO薄膜,显示出高质量的沉积效果。KBFO的光活性特性得到证实,表明其在光伏技术中具有应用潜力。未来的工作应聚焦于在MAO(001)衬底上寻找合适的外延导电缓冲层,为KBFO提供电极。
研究不足
研究发现KBFO薄膜呈绝缘性,难以测定其面内电阻率或载流子特性。在Nb-STO衬底上生长的KBFO薄膜未观察到铁电性或压电性。其光伏性能较低,功率转换效率仅为1.8×10??%。
1:实验设计与方法选择:
采用脉冲激光沉积法(PLD)在SrTiO3 (001)、1 at% Nb-SrTiO3 (001)和MgAl2O4 (001)衬底上生长KBFO薄膜。PLD过程使用KrF激光器,重复频率10 Hz,靶材激光能量密度约2 J/cm2。沉积温度700°C,氧压10?2 mbar。
2:1)、1 at% Nb-SrTiO3 (001)和MgAl2O4 (001)衬底上生长KBFO薄膜。PLD过程使用KrF激光器,重复频率10 Hz,靶材激光能量密度约2 J/cm2。沉积温度700°C,氧压10?2 mbar。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:所用衬底为SrTiO3 (001)、1 at% Nb-SrTiO3 (001)和MgAl2O4 (001)。KBFO薄膜厚度范围50-100 nm。
3:1)、1 at% Nb-SrTiO3 (001)和MgAl2O4 (001)。KBFO薄膜厚度范围50-100 nm。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:Rigaku SmartLab X射线衍射仪(XRD)、Zeiss Gemini 500扫描电子显微镜(SEM)、范德格拉夫加速器(RBS)、FEI TALOS F200X透射电镜(TEM/STEM)、Perkin-Elmer Lambda 950分光光度计(光学测量)、布鲁克Icon QNM原子力显微镜(PFM)、Oriel太阳能模拟器配Keithley 2461源表(光伏测量)。
4:实验流程与操作步骤:
KBFO靶材采用Pechini法制备。在指定条件下进行PLD沉积,生长后的薄膜在同一气氛中冷却。通过XRD、SEM、RBS、TEM、光学测量、PFM和光伏测试分析薄膜特性。
5:数据分析方法:
XRD分析薄膜结构,SEM观察表面形貌,RBS测定原子组成与厚度,TEM分析微观结构,光学测量获取带隙与吸收系数,PFM表征铁电性能,光伏测试评估太阳能电池特性。
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FEI TALOS F200X TEM/STEM
TALOS F200X
FEI
Transmission electron microscopy (TEM) for microstructure characterization and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) chemical mapping
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Keithley 2461 SourceMeter
2461
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Rigaku
Analyzing the crystalline structure of the KBFO films
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Gemini 500-ZEISS
Gemini 500
ZEISS
Scanning electron microscopy (SEM) for surface morphology analysis
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