BiFeO3-γ-Fe2O3顆粒膜的光電性能研究.pdf

1、鐵酸鉍BiFeO3作為一種典型的單相多鐵性材料，近年來受到廣泛關注。它在室溫下同時具有鐵電性和反鐵磁性，而且鐵酸鉍又是一種窄帶隙半導體，能充分吸收可見光，具有良好的光電性能。如此特殊的性能使得其在動態(tài)隨機存儲器、微電路、自旋電子器件以及傳感器等方面有著廣闊的應用前景。
　　本論文中研究BiFeO3/γ-Fe2O3顆粒膜的結構及其光電性能，主要內容如下:
　　(1)采用射頻磁控濺射共濺射的方法在單晶n型Si(100)基片上生長

2、BiFeO3/γ-Fe2O3顆粒膜，并將制得的薄膜樣品分別進行400-600℃真空退火處理。
　　(2)采用X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)分別測定不同退火溫度的BiFeO3/γ-Fe2O3樣品的晶體結構和表面形貌。XRD和SEM結果顯示600℃退火的樣品呈現(xiàn)較好的結晶，而且樣品中沒有雜相生成。薄膜樣品表面具有較好的平整性與致密性。
　　(3)采用CHI600C電化學分析儀測試不同退火溫度的BiFeO3/γ-

3、Fe2O3樣品的電流密度-電壓(J-V)曲線。結果表明我們的樣品呈現(xiàn)出整流效應。其原因來自于薄膜和Ag電極間形成的肖特基勢壘。
　　(4)對BiFeO3/γ-Fe2O3樣品進行光電導性能測試，所使用的光源為普通的白熾燈(能量密度為20mW/cm2)。并且分析不同退火溫度對BiFeO3/γ-Fe2O3樣品光電導性能的影響。發(fā)現(xiàn)樣品退火溫度越高，光電導越大。由于薄膜和Ag電極間存在肖特基勢壘，所以樣品在負偏壓下，光電導性能較為明顯。另

4、外樣品具有靈敏的光響應性能，外加2V的負偏壓下，600℃退火的BiFeO3/γ-Fe2O3樣品的暗電流為0.5μA，加光后電流可達39.8μA。(5)對比600℃退火的BiFeO3樣品和BiFeO3/γ-Fe2O3樣品的電流-電壓曲線和光響應曲線，發(fā)現(xiàn)含有的γ-Fe2O3樣品其光電導效應得到增強，響應光電流強度相應增加。這可能是因為γ-Fe2O3為一種光催化劑且對可見光有很好的吸收。BiFeO3/γ-Fe2O3樣品的光電導率和暗電導率的

5、比值為86，遠大于純的BiFeO3樣品的35。測試得到BiFeO3/γ-Fe2O3樣品的帶隙為2.48eV小于BiFeO3樣品帶隙值2.57eV。
　　(6)采用Precision LC鐵電測試系統(tǒng)研究了光對鐵電性能的影響。光對600℃退火的BiFeO3和BiFeO3/γ-Fe2O3樣品的電滯回線均有影響。加光以后其剩余極化強度變大，矯頑場減小。同時發(fā)現(xiàn)BiFeO3/γ-Fe2O3樣品電滯回線在光作用下的變化更為明顯，樣品光存儲效