PZT-Ag2O-NPs-PZT復(fù)合薄膜的光電特性.pdf

1、鐵電薄膜獨(dú)特的光伏效應(yīng)是近年來(lái)世界范圍內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。鋯鈦酸鉛(PZT)是一種最常見的鐵電材料，其禁帶寬度約為3.5eV，只能在波長(zhǎng)短于354nm的紫外光照射下產(chǎn)生光生載流子，光電轉(zhuǎn)換效率僅為0.005％。本工作展示了一種新概念的鐵電光伏材料，即將窄帶隙的氧化銀納米顆粒(Ag2O-NPs)復(fù)合到PZT薄膜中，從而實(shí)現(xiàn)了PZT鐵電基薄膜器件有效的可見光吸收光電轉(zhuǎn)換特性。
　　 我們通過(guò)射頻磁控濺射的方法分別在Pt/Ti/SiO2

2、/Si和ITO玻璃兩種襯底上制備了PZT/Ag2O-NPs/PZT復(fù)合薄膜。通過(guò)XRD、AFM、SEM、XPS、UV-VIS分光光度計(jì)等對(duì)復(fù)合薄膜的相結(jié)構(gòu)、表面形貌以及光吸收特性等進(jìn)行了表征，并且研究了復(fù)合薄膜的鐵電與光電響應(yīng)特性。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PZT/Ag2O-NPs/PZT復(fù)合薄膜的光電轉(zhuǎn)換特性除了與PZT薄膜自身的鐵電極化場(chǎng)有關(guān)以外，與Ag2O-NPs的尺寸分布及面積密度也有重要關(guān)系。在保證PZT材料本身剩余極化強(qiáng)

3、度Pr足夠大的前提下，Ag2O-NPs的引入可以提高光電流值。光電轉(zhuǎn)換增強(qiáng)效應(yīng)機(jī)理：窄帶的Ag2O-NPs作為有效的光吸收材料，能產(chǎn)生出更多的光生電子-空穴對(duì)；而PZT提供內(nèi)極化電場(chǎng)，有效分離和輸運(yùn)光生載流子，從而實(shí)現(xiàn)光電流的增強(qiáng)輸出。
　　 本工作表明，在傳統(tǒng)的寬帶隙PZT鐵電材料中復(fù)合入窄帶隙的Ag2O-NPs，可以拓寬PZT基二極管的光吸收范圍，使其由紫外光區(qū)域延伸到可見光譜范圍，為開發(fā)基于鐵電光伏的太陽(yáng)能電池開辟了新的思