【摘 要】
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钙钛矿氧化物表现出丰富的结构相,承载着不同的物理现象,从而产生多种技术应用。在众多钙钛矿氧化物中,钛酸钡基材料因其高介电常数、低介电损耗和良好的铁电性能,在铁电薄膜器件中得到了广泛的研究与应用。其在近紫外线照射下表现出光伏效应,这使得它们适合于各种器件应用,如多层陶瓷电容器、热敏电阻、压电器件、电光调制器,动态随机存取存储器,太阳能电池,紫外线光电探测器等。众所周知,掺杂是改变薄膜电学特性的一种有
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钙钛矿氧化物表现出丰富的结构相,承载着不同的物理现象,从而产生多种技术应用。在众多钙钛矿氧化物中,钛酸钡基材料因其高介电常数、低介电损耗和良好的铁电性能,在铁电薄膜器件中得到了广泛的研究与应用。其在近紫外线照射下表现出光伏效应,这使得它们适合于各种器件应用,如多层陶瓷电容器、热敏电阻、压电器件、电光调制器,动态随机存取存储器,太阳能电池,紫外线光电探测器等。众所周知,掺杂是改变薄膜电学特性的一种有效方法。在ABO3型材料中,如钛酸钡钙钛矿,适当的受体、给体或等值杂质离子取代B位阳离子会改变该材料的电学特性。钛酸钡基薄膜材料的兴起为探索磁电及铁电光伏机理并提高其功率转换效率提供了新思路,成为目前凝聚态物理研究领域热点之一。在薄膜制备工艺中,溶胶-凝胶工艺因其制备条件简单、工艺成本低、适合于薄膜的合成及其可在原子水平上混合起始材料,使得产品均质,高相纯度和相对较低的制造温度的优点备受关注。因此,本文采用溶胶-凝胶结合快速热处理工艺,在成功制备了钛酸钡（BaTiO3,BTO）的过渡金属元素Mn、Zr掺杂系列薄膜的基础上,对其结构、形貌、电及光学性能进行了详实的表征。然后从中挑选出性能更加优异的Mn掺杂钛酸钡(BaTi0.9Mn0.1O3,BTMO),用其作为铁电相与铁酸铋（BiFeO3,BFO）进行复合,得到2-2型BaTi0.9Mn0.1O3/BiFeO3（BTMO/BFO）复合结构薄膜,并对其性能进行了系统地表征。发现BTMO/BFO异质结构薄膜磁参数（2Mr=3.84 emu/cc）有了明显的增加,并且与BTO薄膜相比,其具有更好的铁电性能。此外,在450 nm以下具强吸收带,即可以吸收一定的可见光,且具有较低的光带隙（Eg=2.36 e V）,从而获得更好的铁电PV响应,获得了0.25 V开路电压和18.15μA/cm~2的短路电流。结果表明,将BTMO/BFO复合结构薄膜用于光伏器件具有一定价值和应用前景,也为研究铁电光伏机理提供了一种思路。
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