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BaTiO?陶瓷中非化学计量比诱导的铁电光伏效应开关行为
摘要: 通过流延法制备了一系列非化学计量比的钛酸钡(Ba/Ti=0.92-1.05)陶瓷芯片,研究了其铁电光伏(FPV)效应。当Ba/Ti摩尔比偏离化学计量比1%时,FPV性能急剧提升。同时观察到富钛与富钡样品间存在光电流方向切换现象。透射电镜分析显示其晶界(GB)存在显著差异——富钡样品中存在宽度为10-15纳米的异常晶界。该光电流切换现象被解释为非对称肖特基势垒诱导的光伏效应与本征FPV效应的竞争机制:富钡钛酸钡陶瓷中增宽的晶界抑制了本征FPV效应,从而引发切换行为。本研究为晶界在FPV效应中的关键作用提供了直接证据,或将推动光伏器件的发展。
关键词: 铁电光伏、钛酸钡、非化学计量比、开关行为
更新于2025-11-21 11:03:13
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基于肖特基势垒效应的减薄铁电薄膜用于高效光伏器件
摘要: 在铁电光伏器件中实现高光电转换效率(PCE)一直是长期挑战。尽管近期研究表明铁电厚膜、复合薄膜及块体晶体均可达到>1%的PCE,但由于铁电材料本征低导电性,这些体系仍存在严重复合问题。若能通过减薄厚度使复合损失被光吸收增益所抵消,则可能进一步提升PCE。本研究在12纳米Pb(Zr0.2Ti0.8)O3(PZT)超薄膜中实现了高达2.49%的PCE(365纳米紫外光照下)。该高效策略的核心是将薄膜厚度缩减至与耗尽层宽度相当,从而同步抑制复合并降低串联电阻。其理论基础在于:通过测量建模厚度依赖的光伏特性,证实光伏效应源自界面肖特基势垒。此外,通过研究厚度相关的铁电、介电及导电特性,评估了肖特基势垒参数(特别是耗尽层宽度)。本研究为获得高效铁电光伏器件提供了有效策略,并展示了铁电材料在超薄膜光伏器件中的巨大潜力。
关键词: 功率转换效率、肖特基势垒效应、铁电光伏、PZT超薄膜、耗尽层宽度
更新于2025-11-14 17:28:48
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利用二维三层混合铁电体中的体光伏效应实现高灵敏度偏振光探测
摘要: 偏振光检测因其从光学开关到高分辨率光电探测器等广泛应用而备受关注。二维(2D)杂化钙钛矿型铁电体将体光伏效应(BPVE)固有的光偏振依赖性与优异的半导体性能相结合,在这一领域展现出巨大潜力。我们首次报道了在二维三层杂化钙钛矿铁电体(烯丙铵)?(乙铵)?Pb?Br??(1)中实现的BPVE驱动高灵敏度偏振光检测——该材料展现出卓越的BPVE特性,其近带隙光电压约2.5 V,电流开关比高达~10?。值得注意的是,在优异BPVE驱动下,该材料实现了偏振比高达~15的高灵敏度偏振光检测,远超基于结构各向异性的单组分器件。据我们所知,这是首次在杂化钙钛矿铁电体中实现BPVE驱动的偏振光检测。本研究通过利用二维多层杂化钙钛矿铁电体中BPVE电流的正弦特性,为高灵敏度偏振光检测设计开辟了新途径。
关键词: 铁电光伏、二维杂化钙钛矿、偏振敏感光电探测、体光伏效应、铁电材料
更新于2025-09-12 10:27:22
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利用二维三层混合铁电体中的体光伏效应实现高灵敏度偏振光探测
摘要: 偏振光检测因其从光学开关到高分辨率光电探测器等广泛应用而备受关注。二维(2D)杂化钙钛矿型铁电体将体光伏效应(BPVE)固有的光偏振依赖性与优异的半导体性能相结合,在这一领域展现出重大潜力。我们首次报道了在二维三层杂化钙钛矿铁电体(烯丙铵)?(乙铵)?Pb?Br??(1)中实现BPVE驱动的高灵敏度偏振光检测,该材料展现出卓越的BPVE特性——近带隙光电压约2.5V,电流开关比高达~10?。值得注意的是,在优异BPVE驱动下,该材料实现了偏振比高达~15的高灵敏度偏振光检测,远超基于结构各向异性的单组分器件。据我们所知,这是首次在杂化钙钛矿铁电体中实现BPVE驱动的偏振光检测。本研究通过利用二维多层杂化钙钛矿铁电体中BPVE电流的正弦特性,为设计高灵敏度偏振光检测开辟了新途径。
关键词: 铁电光伏、二维杂化钙钛矿、偏振敏感光电探测、体光伏效应、铁电材料
更新于2025-09-12 10:27:22
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LaVO3/Pb(Zr0.2Ti0.8)O3钙钛矿异质结构中增强的光伏效率与持续的光响应开关特性
摘要: 对于铁电光伏器件而言,在不牺牲光响应开关特性的前提下提升光电转换效率(PCE)具有挑战性。本研究证明,在由窄带隙半导体LaVO3(LVO)和铁电材料Pb(Zr0.2Ti0.8)O3(PZT)构成的钙钛矿异质结构中,可同时实现PCE提升与优异的光响应开关特性?;贚VO(24 nm)/PZT(120 nm)的器件相比纯PZT器件展现出约5倍的PCE增强,这归因于LVO层增强的光吸收以及LVO/PZT界面内建电场促进光生电子-空穴对分离。此外,该LVO/PZT器件的开关光电压超过1V,与纯PZT器件相当。当LVO厚度小于24 nm时,器件中的极化可实现完全翻转,从而维持优异的光响应开关特性。本研究为开发高效且高开关特性的铁电光伏器件提供了可行途径。
关键词: 钙钛矿异质结构、铁电光伏、LaVO3、光响应可切换性、功率转换效率、Pb(Zr0.2Ti0.8)O3
更新于2025-09-11 14:15:04