正交相Fe掺杂KTN晶体压电及铁电光伏性能研究

发布时间：2024-12-10 23:31

　　科技的发展在给我们的生活带来便利的同时,雾霾、水污染、能源短缺、全球气候变暖等一系列环境问题也深深的影响着我们。开发和利用太阳能、水能,风能等可再生清洁能源成为了应对问题的有效的解决方案,其中,太阳能光伏电池一直是人们研究的重点。随着法国科学家贝克雷尔在1839年发现光伏效应之后,能源领域的科学家们也开始将精力投入到光伏材料的研究中。直至今日,P-N结半导体材料研究趋于成熟,得到了广泛的应用。但是,传统的P-N结半导体材料具有本征能隙过窄的限制,以至于其光电转化效率过低。后来有研究发现铁电体中的光伏效应,相比传统光伏材料,其具有远大于材料禁带宽度的开路电压以及能够快速分离光生载流子的特点。并且铁电材料可以通过内部极化状态调控其光伏性能,于是铁电光伏材料被认为是最可能替代P-N结半导体光伏材料的候选者之一。本文以正交相Fe掺杂钽铌酸钾晶体为研究对象,利用受主掺杂法在铁电体中掺杂过渡金属离子能够有效地降低KTN基晶体的禁带宽度,并且会影响材料的铁电、压电、光伏性能。对正交相Fe-KTN晶体的相结构进行了验证,使用准静态压电系数测量仪和应变曲线表征了极化后正交相Fe-KTN晶体的巨压电系数,并...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 铁电光伏效应国内外研究现状
        1.2.1 体光伏效应
        1.2.2 畴壁光伏效应
    1.3 铁电光伏器件国内外研究进展
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 正交相Fe-KTN晶体压电性能研究
    2.1 引言
    2.2 正交相Fe-KTN晶体相结构表征
    2.3 正交相Fe-KTN晶体巨压电性能的表征
        2.3.1 准静态法压电性能表征
        2.3.2 正交相Fe-KTN晶体的场致应变表征
        2.3.3 正交相Fe-KTN晶体压电系数随温度演化研究
    2.4 正交相Fe-KTN巨压电性能的起源研究
    2.5 本章小结
第3章 正交相Fe-KTN晶体铁电畴动态反转分析
    3.1 引言
    3.2 正交相Fe-KTN铁电单晶的双电滞回线
        3.2.1 受主掺杂法对钙钛矿材料性能影响分析
        3.2.2 正交相Fe-KTN铁电单晶电滞回线测试
    3.3 双电滞回线起源机制分析
    3.4 正交相Fe-KTN晶体铁电畴动态反转过程分析
        3.4.1 铁电材料内部铁电畴动态反转研究
        3.4.2 正交相Fe-KTN晶体铁电畴动态反转过程实验分析
    3.5 本章小结
第4章 正交相Fe-KTN晶体光伏性能研究
    4.1 引言
    4.2 铁电光伏效应实验原理及设计
        4.2.1 铁电光伏效应原理
        4.2.2 正交相Fe-KTN晶体光伏实验器件与系统设计
    4.3 正交相Fe-KTN晶体光伏性能表征
        4.3.1 正向极化正交相Fe-KTN晶体光伏性能
        4.3.2 反向极化正交相Fe-KTN晶体光伏性能
    4.4 正交相Fe-KTN晶体光伏效应机制分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：4015832