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自从铁电材料具有超越其自身的有效光学带隙的开路电压的性质被发现以来，铁电光伏效应再一次被研究者重视。与此同时铁电材料具有可以被外场调节的自发极化场，并且它的自发极化场方向可以被人为的控制在两种或者多种状态之间任意切换。基于这些性质，铁电材料可以用在新型铁电存储器、新型光电探测器等一系列器件。与铁电陶瓷相比铁电薄膜具有更快的光电响应，以及更容易耦合半导体微纳器件，这给铁电材料带来更加广泛的应用场景。因此铁电薄膜的光伏效应已成为铁电材料研究的重要方向。 不可回避的是铁电材料的光电转换效率非常低，这归咎于铁电材料光伏效应产生的极低的光电流。本文的主要工作基于两种有着相对较低的有效光学带隙的铁电材料，它们分别是Bi5Ti3FeO15(BFTO)和BiFeO3(BFO)。分别通过引入CuO缓冲层和外加脉冲电场的方法提高BFTO薄膜的光生电流。用外加应力场的方法调控BFO与氧化锌纳米线阵列(ZnONWs)异质结的光电流。主要的研究内容如下： 首先选用BFTO作为探究铁电薄膜极化调控光伏效应的基础材料，主要是利用BFTO铁电薄膜具有的优良的铁电性、良好的抗极化疲劳特性和较高的电阻率的性质。使用成本低，简单方便的溶胶凝胶法制作BFTO薄膜、通过XRD、宏观铁电测试、紫外可见光吸收光谱和压电力显微镜等方式对BFTO薄膜做基础表征。证实了溶胶凝胶法制作的BFTO薄膜拥有良好的结晶性和致密性，同时兼具良好的铁电性和铁电抗疲劳特性。通过对BFTO薄膜进行405nm紫光照射，在对薄膜施加施加±10V，脉冲宽度为1ms的脉冲电压之后同初始状态相比较，发现BFTO薄膜的光伏效应分别表现出两种不同的状态，分别是向上极化状态(Pup)和向下极化状态(Pdown)。当BFTO薄膜在Pup状态下开路电压从-0.13V增加到-0.59V，短路电流密度从+7.64μA/cm2增加到+43.88μA/cm2。Pup状态下光伏效应大幅度提升归咎于BFTO薄膜具有十分优良的铁电性，外加的极化电场增强了BFTO薄膜内部的自发极化场。在Pdown状态下BFTO薄膜的开路电压变为+0.11V短路电流密度降低至-6.26μA/cm2。BFTO薄膜在Pdown状态下开路电压和短路电流密度的方向都发生了改变。说明在外加脉冲电场的影响下BFTO薄膜的自发极化场方向发生了改变。造成光生载流子在退极化场的作用下向两极移动。 本文通过引入低禁带、高电导率半导体CuO作为缓冲层构建BFTO/CuO异质结薄膜的方法进一步提高BFTO薄膜的光伏效应。CuO缓冲层的引入虽然降低了BFTO/CuO的铁电效应，但是由于CuO层较薄，通过P-E测试和PFM测试发现BFTO/CuO异质结的铁电性并没有消失。由莫特肖特基测试发现BFTO薄膜属于类n型半导体，恰好与p型CuO薄膜构成异质结，可以促进光生载流子分离。和BFTO薄膜相比，在初始状态下BFTO/CuO异质结薄膜的开路电压和短路电流分别提高到-0.16V和+76.20μA/cm2。对BFTO/CuO异质结薄膜施加脉冲电场后，在Pup状态下BFTO/CuO薄膜的开路电压提高到-0.23V，短路电流密度提高到+124.75μA/cm2。在Pdown状态下BFTO/CuO薄膜开路电压变为+0.17V，短路电流密度提高到-85.52μA/cm2。与BFTO薄膜的调制率虽然有所降低，但是仍然保持铁电光伏可调的特性。 压电光电子学的兴起与发展拓宽了调制铁电薄膜光伏效应途径，利用具有压电效应的纳米线阵列与铁电材料构成异质结，可以通过外加应力场使两者接触面能带结构发生改变，从而达到调节光伏效应的作用。本论文采用具有良好压电势的ZnO纳米线阵列和BFO薄膜构成异质结。本文详细描述了利用磁控溅射法制备具有C轴向择优生长ZnO薄膜生长方法，以及水热法制备均匀致密的ZnO纳米线阵列的方法。并且通过有限元分析模拟计算了单根ZnO纳米线在压缩和拉伸两种不同状态下的压电势分布，计算表明ZnO纳米线受到沿C轴方向的拉力时，压电势的方向与其C轴方向相反，表现为下端负电位，上端正电位。相反当ZnO纳米线受到沿C轴方向的压力时，ZnO纳米线上压电势方向与其C轴方向相同，表现为下端正电位，上端负电位。在压缩和拉伸两种不同的状态下异质结光伏被调制原理，从能带弯曲的角度做了简要分析了。并且在实验中发现在拉伸状态下ZnONWs/BFO异质结的光伏效应降低。