【摘 要】
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光电探测技术作为一种接收光信号并将其转化为电信号以分析其中信息的手段,小到火焰探测,大到气象监测、国防航天,均可以看到光电探测的应用。而为了获得高质量的光电探测器件,铁电材料因其自发极化特性、较大的剩余极化强度以及独特的铁电光伏特性,受到了越来越多的关注。作为一种重要的窄带隙铁电材料,Bi Fe O3（BFO）有望作为一种新型的光电探测器件。但目前因BFO材料其较大的漏电流及较小的剩余极化强度等缺
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光电探测技术作为一种接收光信号并将其转化为电信号以分析其中信息的手段,小到火焰探测,大到气象监测、国防航天,均可以看到光电探测的应用。而为了获得高质量的光电探测器件,铁电材料因其自发极化特性、较大的剩余极化强度以及独特的铁电光伏特性,受到了越来越多的关注。作为一种重要的窄带隙铁电材料,Bi Fe O3（BFO）有望作为一种新型的光电探测器件。但目前因BFO材料其较大的漏电流及较小的剩余极化强度等缺点在应用于器件的过程中逐渐突出,因此本课题通过La元素掺杂的BFO（BLFO）薄膜来探究其漏电流及剩余极化强度等铁电性的变化规律,并最终制备了BFO/BLFO复合薄膜,以期获得高性能的光电探测器件,主要结论如下:通过溶胶凝胶法制备了不同La掺杂比例及工艺参数的BLFO薄膜,最终制备出的掺杂比例为15%的BLFO薄膜拥有较好的结晶质量,且生长致密,表面无明显裂纹等缺陷,同时薄膜内氧空位及Fe2+比例较少,可以有效减少最终器件的漏电流密度,为光电探测器件的制备打下基础。制备了BFO与BLFO薄膜以探究La元素掺杂对薄膜及器件的影响。PFM及铁电测试表明BLFO薄膜拥有较大的振幅与相位偏转电压,同时其剩余极化强度也较BFO提高至5.82μC/cm~2,且漏电流也有所降低。因此最终制备出的BLFO器件开关比、探测率、响应度等相关参数均有所提高,且其响应时间也低于BFO薄膜,说明BLFO器件的在响应度更高同时响应也更加灵敏。说明La元素掺杂可对薄膜造成晶格畸变及减少氧元素的挥发有效提高薄膜剩余极化强度及减少器件的漏电流,最终提高其器件光电性能。为了进一步提高BLFO器件的光电性能,考虑在BLFO薄膜的基础上进一步引入BFO薄膜,制备出BFO/BLFO与BLFO/BFO复合薄膜。通过借助二者间的界面作用进一步提高BLFO薄膜的结晶质量以减少薄膜的缺陷密度,同时二者间异质结构的存在能够产生附加的内建电场并提高光生载流子的产生和分离几率,最终使更多的光生载流子经由电极流向外电路,提高器件的性能。其中制备的BFO/BLFO薄膜较BLFO薄膜有一定的提高,而进一步提高某一组分层的厚度会由于该组分层较厚使界面作用弱化,从而无法达到提高器件性能的目的,而最终制备的交替生长的复合薄膜开关比达到195,较BLFO器件提高了近一倍,同时探测率与响应度也有一定提高,获得了性能较为优异的光电探测器件。
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