【摘 要】
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铁电材料作为一种常用的功能性材料,广泛应用于人们的生产生活的各个方面中。以热释电纳米发电机及光伏器件等用于转化能量作为内置供电的自驱动微纳电子器件成为大家所研究的重点。研究基于铁电材料的纳米发电机对于提高有限空间中的能量利用具有非凡的意义,然而人们对于基于铁电材料的耦合纳米发电机的研究较为有限,器件中各种效应之间的相互作用研究不够深入。本文首先通过固相烧结法制备了基于钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5
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铁电材料作为一种常用的功能性材料,广泛应用于人们的生产生活的各个方面中。以热释电纳米发电机及光伏器件等用于转化能量作为内置供电的自驱动微纳电子器件成为大家所研究的重点。研究基于铁电材料的纳米发电机对于提高有限空间中的能量利用具有非凡的意义,然而人们对于基于铁电材料的耦合纳米发电机的研究较为有限,器件中各种效应之间的相互作用研究不够深入。本文首先通过固相烧结法制备了基于钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5Ti O3,BNT)材料的铁电陶瓷,系统研究了钛酸钡（Ba Ti O3,BT）掺杂的不同组分的钛酸铋钠-钛酸钡（1-x）(Bi0.5Na0.5Ti O3)-x Ba Ti O3（BNT-x BT）无铅压电陶瓷。系统的研究了不同掺杂含量对BNT的物相结构、铁电、压电和介电等电学性能的影响。然后将不同组分的BNT-BT的铁电陶瓷制备成器件,探索了不同组分的陶瓷器件受不同光照的及加热制冷情况的影响。最后确认了BNT铁电陶瓷器件作为探索多功能自驱动纳米发电机的主要材料。其次,我们基于BNT铁电材料本身所具有的光电和热释电性能,构建了可以同时收集光能和热能的多功能自驱动耦合纳米发电机,并且利用铁电-热释电-光电效应提高了自驱动耦合纳米发电机的输出电流。通过调控实验条件系统的研究了BNT材料中多种效应之间的相互作用和影响器件光电性能的因素。通过光照和加热共同的作用,提高了纳米发电机的输出性能,ITO/BNT/Ag器件在16.3 K的温度梯度下加热时的光电流在405 nm(156.05m W cm-2)照射下可达1.88μA,比室温提高126%。上述工作探究了不同组分的BNT-BT铁电陶瓷对不同波长的光的探测,之后利用铁电-热释电-光电效应在BNT材料光电过程中的耦合作用对近紫外光进行探测。这不仅为提高铁电材料光电探测器的性能研究开辟了新的道路,同时也拓展了自驱动光电探测器的应用领域。
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