研究目的
通过对比BFO和BNFO样品在PEC应用中的电荷转移机制，研究Nd掺杂的影响，并理解多铁性材料/金属及多铁性材料/电解质界面的异质结能带偏移。
研究成果
总之，尽管多铁性薄膜存在向下自极化状态，但我们已证明多铁/金属和多铁/电解质界面的异质结能带偏移在决定电荷传输路径以控制光化学活性方面起关键作用。更重要的是，除低漏电流和增强光学吸收外，我们发现钕掺杂为PEC应用提供了有效的电荷分离与转移机制。通过向BFO中掺杂钕，BNFO（100）pc的光电流比BFO（100）pc增加了两倍以上。我们认为PEC性能的提升归因于Sr3d和Bi4f的芯能级偏移，这使得费米能级更靠近导带，从而提高了电荷转移效率。
研究不足
论文中未明确提及实验的技术和应用限制，以及潜在的优化领域。
1：实验设计与方法选择：
采用248纳米准分子KrF激光器的脉冲激光沉积（PLD）技术，在SRO缓冲的STO(100)单晶衬底上外延生长了5%BNFO薄膜。激光能量设定为180毫焦，重复频率为10赫兹。导电SRO层既作为电学表征的底电极，又实现向下自极化方向。
2：样品选择与数据来源：
SRO层在700°C动态氧压100毫托条件下沉积30分钟，随后BNFO薄膜在650°C动态氧压200毫托条件下生长60分钟。薄膜生长后，样品在200托静态氧压下冷却至室温以最小化氧空位产生。
3：实验设备与材料清单：
布鲁克D8 Discover X射线衍射仪(XRD)、FEI Tecnai F20透射电子显微镜、SPECs Phoibos 150半球能量分析系统、Jasco V-670吸收分光光度计、配备Nanoscope V控制器的布鲁克Multimode 8原子力显微镜(AFM)。
4：实验流程与操作步骤：
通过XRD确认光催化剂中BNFO(或BFO)、SRO与STO的相形成及外延关系；采用FEI Tecnai F20透射电镜进行TEM表征；在SPECs Phoibos 150半球能量分析系统上室温测量XPS；使用Jasco V-670吸收分光光度计室温分析样品吸收光谱；通过配备Nanoscope V控制器的布鲁克Multimode 8原子力显微镜(C-AFM、KPFM、压电力显微镜PFM)分析样品的电流-电压特性、表面电势及压电响应。
5：数据分析方法：
运用阻抗谱、开尔文探针力显微镜(KPFM)、X射线光电子能谱(XPS)和导电原子力显微镜(C-AFM)等技术揭示样品的电子能带结构与输运特性。
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Bruker D8 Discover X-Ray Diffraction
XRD
Bruker
Confirming high quality single crystalline thin films of our samples.
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FEI Tecnai F20 transmission electron microscope
TEM
FEI
Electron microscopy investigation.
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Jasco V-670 absorption spectrophotometer
V-670
Jasco
Analyzing the absorption spectrum of the samples.
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Bruker Multimode 8 atomic force microscope
AFM
Bruker
Analyzing the current-voltage characteristic, surface potential and piezoelectric response of the samples.
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SPECs Phoibos 150 Hemispherical Energy Analyzer system
XPS
SPECs
XPS measurements.
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