基于退极化场驱动的PZT铁电薄膜太阳能电池研究

【摘要】：铁电薄膜由于具有优良的铁电、热释电、压电、声光及非线性光学特性,被广泛应用于微电子和光电子领域,近年来对其光电特性的研究报道也越来越多。因铁电材料具有自发极化,并且自发极化方向可以随外电场的反转而反向的特点,其自发极化将诱导产生退极化场,从原理上讲,铁电材料退极化场具有与半导体PN结的内建电场类似的作用,即能够收集材料吸收光子后产生的电子和空穴,与PN结势垒型光伏效应不同,它属于体光伏效应,在一定波长的光照下能产生较大的输出电压。这种优越的光电性能使得铁电材料在各种微机电系统和光电系统中有着广泛的应用前景。 本实验的主要结果有： (1)在p-Si(111)基片上溅射沉积LaNiO3(LNO)薄膜,即作为电极和缓冲层,经XRD测试表明：室温下沉积的LNO薄膜呈(110)择优取向； (2)在制备好的LNO(110)/Si衬底上,溅射沉积PZT薄膜,优化溅射工艺参数,最后在基底温度550℃,溅射功率106W,溅射时间为7h的条件下,成功地制备了具有较好电滞回线的钙钛矿相PZT铁电薄膜,即由TD-88A标准铁电测试系统测试得到：当测试电压为4V时,其剩余极化是54.5μC/cm2;经过Keithley6514静电计测试,在功率为50W的卤素灯照射下,PZT铁电薄膜电池的开路电压和短路电流分别为0.98V和21.3pA。 【关键词】：太阳能电池 退极化场 PZT铁电薄膜
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.42
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 引言7-16
• 1.1 太阳能电池的研究概况7
• 1.2 铁电材料概述7-8
• 1.3 铁电薄膜材料的研究现状与进展8-12
• 1.3.1 铁电薄膜的应用研究8-11
• 1.3.2 铁电薄膜的光伏效应机制11-12
• 1.4 PZT铁电薄膜的结构12-13
• 1.5 PZT铁电薄膜的研究现状与进展13-15
• 1.6 本文研究的主要内容及方法15-16
• 第2章 铁电薄膜制备方法及其结构与性能测试技术16-25
• 2.1 铁电薄膜的制备方法16-20
• 2.1.1 化学气相沉积(CVD)16-17
• 2.1.2 溶胶-凝胶法(Sol-Gel)17
• 2.1.3 分子束外延(MBE)17
• 2.1.4 溅射法17-20
• 2.2 CKJ-500D多靶磁控溅射镀膜系统20-21
• 2.3 常用的分析薄膜结构及参数的技术手段21-25
• 2.3.1 X射线衍射(XRD)21-22
• 2.3.2 铁电综合测试系统22
• 2.3.3 原子力显微镜(AFM)22-25
• 第3章 LNO薄膜电极的制备25-29
• 3.1 LNO薄膜的制备25-26
• 3.2 LNO薄膜的结构26-27
• 3.2.1 LNO薄膜的结晶取向26-27
• 3.2.2 LNO薄膜的表面形貌27
• 3.3 本章小结27-29
• 第4章 PZT铁电薄膜的制备及其结构与性能研究29-44
• 4.1 PZT铁电薄膜的制备29-30
• 4.2 PZT铁电薄膜的结构30-35
• 4.2.1 X射线衍射(XRD)分析PZT铁电薄膜的结晶取向30-32
• 4.2.2 PZT薄膜的表面形貌32-35
• 4.3 PZT铁电薄膜的电学性能35-43
• 4.3.1 Ag顶电极的制备36
• 4.3.2 PZT薄膜的电学性能36-41
• 4.3.3 PZT薄膜的光电性能41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 实验结论与展望44-45
• 5.1 实验的主要结论44
• 5.2 研究工作展望44-45
• 致谢45-46
• 参考文献46-50

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