發(fā)布時間：2018-06-21 09:23

  本文選題：PZT基薄膜 + 鐵電性能　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2015年碩士論文

【摘要】：鐵電薄膜因具有可調(diào)控的光伏特性在紫外光伏探測器、光電傳感器、光伏電池等方面有著潛在的應用前景。具有高剩余極化值的PZT薄膜是目前研究最為廣泛的鐵電材料之一。本文針對PZT鐵電薄膜的光伏效應,通過摻雜改性的方法來優(yōu)化其光伏性能。本文采用溶膠-凝膠法結合快速退火的方式,以Pt/Ti/Si O2/Si為襯底制備了純相的PZT薄膜、不同量的Co摻雜的PCZT薄膜以及不同量的Fe摻雜的PFZT薄膜,采用X射線分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)等測試方法對PZT基薄膜的物相結構和形貌進行了分析。結果表明,摻雜后所有的PZT基薄膜仍為鈣鈦礦結構,并無其他雜質相產(chǎn)生,在650℃退火后的薄膜結晶完全,表面光滑、顆粒大小均勻,斷面清晰,無裂紋產(chǎn)生。對所有的PZT基薄膜進行了鐵電、介電和漏電性能的系統(tǒng)研究。分析結果表明,所有的PZT基薄膜均為鐵電體材料,隨著過渡元素摻雜比例的增加,PCZT和PFZT薄膜的剩余極化值降低,矯頑場值增大;在介電性能測試中,所有PZT基薄膜都具有蝶形的ε-V曲線,都出現(xiàn)了介電消弭現(xiàn)象;摻雜后薄膜的漏電流增大,且PCZT薄膜漏電流的增大幅度較大。從薄膜的瑞利定律和Boser公式分析得出隨著過渡元素Co和Fe摻雜比例的增大,PZT薄膜中氧空位的濃度逐漸增大。對所有的PZT基薄膜進行了光伏性能的系統(tǒng)研究。結果表明,原始薄膜(未極化)在黑暗處理時光伏響應十分微弱,在光照狀態(tài)下都產(chǎn)生了明顯的光伏信號,且摻雜薄膜在光照時光伏信號強于純相PZT薄膜。外加極化電壓對薄膜光伏性能的影響作用比較明顯,且在+6 V、-6 V電壓極化時各個薄膜都出現(xiàn)了光伏效應反向的現(xiàn)象。在同等條件下,上電極為ITO的薄膜的光伏響應強于上電極為Pt的薄膜的光伏響應。光照下對摻雜薄膜處以+6 V電壓極化,當元素Co和Fe的摻雜量分別為15 mol%和3 mol%時,薄膜的光生電流值和光電轉換效率值最大,其中光生電流值分別為1.4×10-2μA、1.8×10-3μA,光電轉換效率分別為2.65×10-3%、5.56×10-4%,比純相PZT的光生電流和光電轉換效率提高了1~2個數(shù)量級。
[Abstract]:Ferroelectric thin films have potential applications in UV detectors, photovoltaic sensors, photovoltaic cells and so on because of their controllable photovoltaic properties. PZT thin film with high residual polarization is one of the most widely studied ferroelectric materials. In this paper, the photovoltaic properties of PZT ferroelectric thin films are optimized by doping modification. In this paper, pure phase PZT thin films, different amounts of Co doped PCZT thin films and different amounts of Fe doped PFZT thin films were prepared by sol-gel method combined with rapid annealing on the substrate of PT / Ti / Si / Sio _ 2 / Si. The phase structure and morphology of PZT based films were analyzed by X-ray analysis and scanning electron microscopy (SEM). The results show that all PZT-based films are perovskite with no other impurity phase. Annealed at 650 鈩，

本文編號：2048062