鐵酸鉍薄膜的合成及光伏效應(yīng)研究

【摘要】：鐵酸鉍(BiFeO3)作為少數(shù)在室溫下同時具有鐵電性和反鐵磁性的鈣鈦礦型材料之一,歷來受到研究人員的廣泛關(guān)注。研究表明,鐵酸鉍具有較好的鐵電、鐵磁及光電性能,在非易失性存儲器,動態(tài)隨機存儲器,自旋電子器件,傳感器等方面有著非常廣泛的應(yīng)用前景。同時,鐵酸鉍作為一種窄帶隙鐵電體,以鐵電材料特有的自發(fā)極化特性和可見光波長內(nèi)的能帶間隙,克服了傳統(tǒng)固態(tài)太陽能電池帶隙電壓的限制,使鐵電薄膜材料可產(chǎn)生光伏效應(yīng),為未來高效穩(wěn)定的太陽能電池,以及相應(yīng)光電器件的發(fā)展,提供了一個嶄新的途徑。 本論文采用溶膠-凝膠法制備出了純相的鐵酸鉍薄膜,并選擇鑭元素摻雜改進鐵酸鉍薄膜的光電性能。具體研究成果如下： (1)使用乙酸和乙二醇作為溶劑和穩(wěn)定劑,成功配制出了鐵酸鉍前驅(qū)體和鑭摻雜鐵酸鉍前驅(qū)體；分別在硅襯底,鎳酸鑭襯底和石英襯底上制備出了鐵酸鉍和鑭摻雜的鐵酸鉍薄膜。 (2)使用X射線衍射,分別研究了不同襯底,不同退火溫度,不同鑭摻雜量(0-10%)鐵酸鉍薄膜的微結(jié)構(gòu)；使用掃描電鏡研究了硅和鎳酸鑭襯底上鐵酸鉍薄膜表面形貌和截面圖；使用原子力顯微鏡研究了鑭摻雜鐵酸鉍薄膜的三維表面形貌。 (3)使用介電、鐵電相關(guān)儀器研究了純相鐵酸鉍薄膜介電常數(shù)和介電損耗與外電場的關(guān)系以及鐵電性能。使用橢圓偏振測試,研究了硅襯底上鐵酸鉍和摻鑭鐵酸鉍薄膜的光學(xué)常數(shù)；使用透射測試,分析了擬合了石英襯底上鐵酸鉍和摻鑭鐵酸鉍薄膜的透射圖譜和禁帶寬度。測試結(jié)果得到,鐵酸鉍薄膜的禁帶寬度約為2.74eV。隨著摻雜量增加,禁帶寬度有先增后減的變化。 (4)研究了鐵酸鉍薄膜光伏效應(yīng)原理,初步搭建鐵酸鉍薄膜光伏測試結(jié)構(gòu)。測試了二氧化硅和鎳酸鑭襯底上鐵酸鉍薄膜在不同退火溫度和不同薄膜厚度下的光伏效應(yīng)。研究分析了不同鑭摻雜量,測試引腳距離對開路電壓的影響。測試發(fā)現(xiàn),生長在鎳酸鑭襯底上的鐵酸鉍薄膜得到較大的開路電壓,并且電壓值隨著測驗引腳距離的增加而增加。La摻雜在一定程度上提高了薄膜的開路電壓。 【關(guān)鍵詞】：鐵酸鉍薄膜 溶膠-凝膠 禁帶寬度 光伏電壓
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：O484.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 鐵電材料的研究11-16
• 1.2.1 鐵電性的發(fā)現(xiàn)11-12
• 1.2.2 鐵電材料的結(jié)構(gòu)類型12-13
• 1.2.3 鐵電材料的性質(zhì)13-15
• 1.2.4 鐵電材料的應(yīng)用15-16
• 1.3 鐵酸鉍的結(jié)構(gòu),性能及研究進展16-19
• 1.3.1 鐵酸鉍的晶體結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.2 鐵酸鉍的電學(xué)性質(zhì)17
• 1.3.3 鐵酸鉍的優(yōu)勢與不足17-18
• 1.3.4 鐵酸鉍研究進展18-19
• 1.4 鐵酸鉍研究的新熱點19-20
• 1.5 本論文的工作20-21
• 第二章 BFO薄膜的制備21-27
• 2.1 溶膠-凝膠法21-23
• 2.2 溶膠-凝膠法生長BFO薄膜23-26
• 2.2.1 前軀體的配制24-25
• 2.2.2 薄膜的旋涂25
• 2.2.3 快速熱退火25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 BFO薄膜的晶格結(jié)構(gòu)和表面形貌研究27-35
• 3.1 表征方法27-28
• 3.2 純相BFO薄膜的晶格結(jié)構(gòu)研究28-32
• 3.2.1 不同襯底上BFO薄膜的晶格結(jié)構(gòu)研究28-30
• 3.2.2 不同退火溫度下BFO薄膜的晶格結(jié)構(gòu)研究30-31
• 3.2.3 La摻雜對BFO薄膜的晶格結(jié)構(gòu)的影響31-32
• 3.3 BFO薄膜的SEM分析32-33
• 3.4 BFO薄膜的AFM表面形貌分析33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第四章 BFO薄膜的光電性能研究35-47
• 4.1 BFO薄膜的鐵電和介電性能研究35-37
• 4.1.1 BFO薄膜的鐵電性能研究35-36
• 4.1.2 BFO薄膜的介電性能研究36-37
• 4.2 BFO薄膜的光學(xué)性能研究37-46
• 4.2.1 BFO薄膜的橢圓偏振測試分析37-38
• 4.2.2 Si襯底上BFO薄膜的光學(xué)常數(shù)38-39
• 4.2.3 Si襯底上BFO薄膜的吸收系數(shù)和禁帶寬度39-40
• 4.2.4 La摻雜對光學(xué)常數(shù)的影響40-41
• 4.2.5 石英襯底上BFO薄膜禁帶寬度41-43
• 4.2.6 石英襯底上La摻雜BFO薄膜透射分析43-44
• 4.2.7 石英襯底上La摻雜BFO薄膜的吸收系數(shù)44-45
• 4.2.8 石英襯底上La摻雜BFO薄膜的禁帶寬度45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 第五章 BFO薄膜的光生伏特效應(yīng)47-55
• 5.1 鐵電薄膜光生伏特效應(yīng)原理分析47-49
• 5.2 鐵酸鉍薄膜光生伏特效應(yīng)測試49-54
• 5.2.1 二氧化硅襯底上鐵酸鉍薄膜光伏效應(yīng)測試結(jié)果分析50-52
• 5.2.2 鎳酸鑭襯底上鐵酸鉍薄膜光伏效應(yīng)測試結(jié)果分析52-53
• 5.2.3 La摻雜BFO薄膜的光伏性能53-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 第六章 結(jié)論與展望55-57
• 參考文獻57-60
• 致謝60-61
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄61

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

摻釹的鉍系列鐵電薄膜的制備與性能研究    鄒艷

BiFeO_3薄膜的溶膠-凝膠制備及其鐵電和介電性質(zhì)    劉紅日;

有機襯底上沉積禁帶寬度可調(diào)的CdO透明導(dǎo)電薄膜    周強

單相多鐵材料BiFeO_3的溶膠凝膠法制備與表征    劉朝霞

Cr摻雜ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究    居健

溶膠-凝膠法制備BiFeO_3薄膜的結(jié)構(gòu)研究    盧巖;阮率慶;李建康;

溶膠-凝膠法制備鐵電薄膜的研究進展    向飛;

三明治結(jié)構(gòu)薄膜的鐵電性及蒙特卡羅算法模擬    孫玉霞;劉紅日;

鐵酸鉍—鈦酸鉛多鐵性固溶體的摻雜改性及性能表征    陳建國

Co、Cr、Cu、Mn等過渡金屬摻雜ZnO薄膜的合成與性能研究    吳兆豐

Cr/Fe共摻雜BaTiO_3多鐵性材料與多元儲氫合金的電化學(xué)性能研究    高健

多鐵性材料的制備及性能表征    王敏

BNT與BFO及其復(fù)合薄膜的制備與鐵電性能研究    王國陽

A位Pr、Ho摻雜對BiFeO_3結(jié)構(gòu)和多鐵性能的影響    劉輝

絨面摻鋁氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的制備與表征    何晶晶

BiFeO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3多層薄膜的制備與表征    姜平

基于液晶熱光效應(yīng)的非電讀出熱探測技術(shù)研究    張雅

鐵酸鉍材料的制備與性能研究    張秀華

鉍復(fù)合氧化物的水熱合成，表征及應(yīng)用    靳莉

多鐵材料BiFeO_3的制備及改性研究    盛鋼

Fe，Co摻雜多鐵材料TbMnO_3的研究    鄒以慧

光學(xué)薄膜的激光誘導(dǎo)損傷與材料帶隙的關(guān)系    李丹,朱自強,付雄鷹,邱服民

B位摻雜Bi_4Ti_3O_(12)的研究    顧駿,李偉,呂笑梅,朱勁松

鐵酸鋅鎳的磁性能及介電弛豫研究    陳東閣

摻雜鐵酸鎳陶瓷和復(fù)合薄膜的制備以及性能研究    童俊軍

摻雜BiFeO_3陶瓷的制備和性能研究    胡堅

鈦酸鉍鐵電材料的摻雜改性研究    陸志娟

BiFeO3靶材及薄膜的制備與性能研究    劉心明

雙鈣鈦礦Bi_2NiMnO_6多鐵薄膜的制備與性能研究    賴菊蘭

直流磁控濺射ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和室溫PL譜    葉志鎮(zhèn),陳漢鴻,劉榕,張昊翔,趙炳輝

STM的同胞兄弟——原子力顯微鏡(AFM)    程敏熙,熊鈺慶

溶膠—凝膠法制備Ba_(1-x)Sr_xTiO_3超微粉的干凝膠熱分解過程    聶越峰,尹荔松,林國淙,張進修

溶膠-凝膠法在納米粉體制備中的應(yīng)用    任書霞;楊丹;

原子力顯微鏡（AFM）力傳感器及其固有頻率的測試    薛實福，劉永生，李慶祥，高宏，于水

硫化銻微晶摻雜硅凝膠玻璃及其薄膜的制備與光譜性質(zhì)    陳紅兵,朱從善,干福熹

鐵電厚膜溶膠-凝膠法的制備與探討    程春生;張子生;閻正;趙慶勛;劉世普;劉麗華;劉保亭;

溶膠-凝膠法制備納米SiO_2/CE復(fù)合材料的研究    王君龍;梁國正;祝保林;

ZnO及其含鋅混合氧化物薄膜的充放電性能研究    丁飛,李華,傅正文,周鳴飛,秦啟宗

Sr(Ba)_(1-X)La_XTiO_3(X=0.0,0.2)化合物的高溫高壓合成與XRD研究    路大勇,郎成,王麗南

直流磁控濺射制備ZnO光電薄膜的研究    賈小龍

工作參數(shù)對Zn_（1-x）Fe_xO薄膜結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響    陳正才

生長溫度與退火溫度對鈦酸鉍薄膜晶相形成的影響    付麗偉,王弘,尚淑霞,田亮光,徐平茂

瞬時蒸發(fā)法制備Bi薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及電輸運性能    段興凱;江躍珍;

前驅(qū)體溶液pH值對溶膠凝膠制備鈦酸鉍薄膜的影響    顧豪爽,趙敏,張云霞

半金屬鉍薄膜導(dǎo)電特性和粗糙度的研究    徐建峰,張建華,李海洋,何丕模,鮑世寧

摻釹鈦酸鉍薄膜的金屬有機溶液分解法制備和性能研究    王月花,徐國定,朱永元

利用可重復(fù)使用的鐵酸鹽處理飛塵    陳英,程永

LaFeO_3超微粉末的合成    李熙,張麗華,趙慕愚

鐵酸鑭超細粉末的制備    劉世昌,徐愛菊,徐效清,張強,王麗榮

高靈敏高選擇抗?jié)裥砸掖济舾性?nbsp;   盧革宇,孫良彥,葉佳玉

鉬酸鉍薄膜的化學(xué)溶液制備技術(shù)及其性能表征(英文)    郭吾卿;余萍;肖定全;胡國兵;田云飛;劉洋;

單相鐵酸鉛陶瓷的多鐵性研究    譚國龍;王敏;陳秀娜;

鐵酸鎳尖晶石的高溫固相合成    韓永生;李建保;寧曉山;孫韜;

鏑摻雜納米鐵酸鉍的溶膠-凝膠法制備及其多鐵性質(zhì)的研究    錢方針;郭守柱;蔣冬梅;張衛(wèi)國;姜繼森;

微波合成法制備納米鐵酸鑭及其在中溫固體氧化物燃料電池中應(yīng)用    孫克寧;

單晶鐵酸鉍(BFO)納米線的壓電性能研究    沈輝;劉兵;程綱;杜祖亮;

測定環(huán)境中金屬鎘的錫?鉍薄膜電化學(xué)傳感器初步研究    朱偉偉;李念兵;

鈣、鋇共摻雜鐵酸鉍納米粒子的制備及其多鐵性質(zhì)的研究    楊惆;王春梅;蔣冬梅;張衛(wèi)國;姜繼森;

掃描速度與礦物粒度對XRD法定量鐵酸鈣含量的影響    張凌文;郭興敏;周國治;

鐵酸鉍光學(xué)特性的第一性原理研究    潘紅亮;王月花;

聚對苯二甲酸乙二醇酯/聚丙烯復(fù)合薄膜的超聲波焊接    趙云峰;高陽;

一種紙塑復(fù)合包裝材料    

電子部件殼用包裝材料    

激光技術(shù)在消費品包裝中的運用    張奕波

一種用于金屬包裝的增強型防水全塑復(fù)合膜    

未來礦業(yè)：不用掘礦石    記者 何德功

失效專利信息精選    

覆膜質(zhì)量檢驗五法    康啟來

液態(tài)食品包裝片狀材料    

日本應(yīng)用納米技術(shù)研發(fā)可充電太陽能電池    同訊

解讀高可靠性及小型化晶圓級CSP    

鐵酸鉍與P（VDF-TrFE）鐵電薄膜的制備及性能研究    劉驍兵

鐵酸鉍高性能多鐵陶瓷材料的制備與研究    谷艷紅

單晶鐵酸鉍的調(diào)控合成和磁性研究    劉兵

鐵酸鉍納米材料的化學(xué)合成、表征及其光電轉(zhuǎn)換與光催化特性    李永平

LDHs薄膜的取向生長及性能研究    郭孝孝

中紅外激光薄膜的研究與制備    王穎

亞微米薄膜導(dǎo)熱特性的研究    白素媛

化學(xué)方法制備硫族化合物納米薄膜的研究    趙越

鐵酸鉍基多鐵性材料的制備與物性研究    張行泉

應(yīng)變島雙穩(wěn)態(tài)及拓撲絕緣體薄膜分子束外延生長研究    李耀義

鐵酸鉍薄膜的合成及光伏效應(yīng)研究    黃東驥

基于摻雜鐵酸鉍薄膜的鐵電場效應(yīng)和光伏效應(yīng)研究    呂勇

鐵酸鉍薄膜結(jié)構(gòu)和性能研究    張道明

釩酸鉍薄膜的合成和性質(zhì)研究    陳斐

硒化銅鉍薄膜和硒化銻鉍薄膜的電沉積制備及性能表征    王博

鐵酸鉍薄膜sol-gel方法的制備、摻雜及電性能研究    程蒙

鐵酸鉍薄膜阻變性能與Nb摻雜改性研究    劉璐

改善納米鐵酸鑭與高分子復(fù)合濕敏元件輸出特性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法及其FPGA實現(xiàn)    石凱賀

多鐵性鐵酸鉍的合成與改性    王奔

太陽電池用SiN/a-Si/poly-Si/NiTi薄膜的制備與性能研究    王玉雷