铁酸铋薄膜的合成及光伏效应研究

华东师范大学

硕士学位论文

铁酸铋薄膜的合成及光伏效应研究

姓名：黄东骥

申请学位级别：硕士

专业：微电子学与固体电子学

指导教师：褚君浩；杨平雄

201104

第五章ＢＦＯ薄膜的光生伏特效应

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源【３５】。在太阳能的有效利用中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域。太阳能电池的研制和开发日益得到重视。太阳能电池是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转移反应而进行工作的。根据所用材料的不同，太阳能电池主要可分为四种类型：（１）硅太阳能电池；（２）多元化合物薄膜太阳能电池；（３）有机物太阳能电池；（４）纳米晶太阳能电池。

随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以铁电材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。众所周知，铁电材料以其特有的极化性质，在目前新型存储器研究中占有非常重要的席位，而在太阳能电池的应用中，铁电材料将其特有的电偶极子激发内建电场，代替传统太阳能电池Ｐ－Ｎ结的内建电场，为太阳能电池的研发提供了一个崭新的途径。

传统的太阳能电池中只有Ｐ－Ｎ结之间的耗尽层产生的内建电场能够牵引电子和空穴，而铁电体内部极化产生的电偶极子遍布整个铁电体，即是说，光照在铁电体的任何地方所激发的空穴电子对，都能贡献于光伏电压。这势必能提高太阳能电池的效率。

目前研究人员已经在ＰＬＺＴ［３６１，ＢａＴｉ０３【３刀等材料中发现了光伏效应，但由于‘铁电材料近似于绝缘体的禁带宽度，不利于太阳光的吸收，若能找到一种铁电材料具有相对较低的禁带宽度，对太阳光有着很好的吸收，那么铁电材料在太阳能及其相应光学器件中的应用势必迈开一大步。

５．１铁电薄膜光生伏特效应原理分析

对于铁电体光伏效应的原理，目前尚未明确定论。ＭｅｎｇＱｉｎｔ３８１等人外延生长了ＰＬＺＴ薄膜，并在紫外光照射下获得了７ｖ的开路电压，测试结构如图５．１所示。他们认为，将铁电薄膜加上电极后用光照射薄膜表面，立刻产生电子．空穴对，而这些电子．空穴对在铁电体内无数电偶极子形成的极化场作用下，分别向两个电极推进，相当于整个材料都是电场的提供者，这样会显得更加高效，也