铌酸钾钠基陶瓷的制备及光学带隙调控的研究

发布时间：2022-01-22 01:37

　　随着经济不断发展,全世界都面临着能源短缺的问题,太阳光作为一种清洁可再生能源,对其有效利用是解决能源问题的可靠途径。传统的半导体光伏器件的光电转换效率在当前研究中很难进一步提高,而对铁电材料的研究则为光伏器件的发展开辟了新的方向。与p-n结光伏效应不同的是,铁电光伏是利用铁电体自发极化引起的内建电场分离光生载流子,因此输出电压可以不受禁带宽度限制。在众多铁电材料中,铌酸钾钠(K_0.5Na_0.5NbO₃,KNN)因具有高居里温度、良好的介电性能而成为最有可能替代铅基陶瓷的材料之一。但和其他铁电材料类似,KNN光学带隙较宽,对太阳光的吸收效率和输出光电流密度较低。基于此,我们通过化学成分掺杂调控的方法来对KNN进行化学改性,目的是降低其光学带隙宽度,提高该材料在可见光范围内的吸收能力,使之在未来的光伏领域中能有更好的应用。具体研究内容如下:（1）利用Fe₂O₃掺杂形成新的固溶体KNN-x Fe₂O₃,对其占位机制、微观结构、电学性能以及光... 

【文章来源】：苏州科技大学江苏省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光伏效应原理：（a）传统p-n结[18]

ABO3型钙钛矿结构的晶格结构示意图

5图 1-3 PLZT-WO3陶瓷的光电效应：（a）2 kV/mm 极化的样品在不同光照下的光电流；（b）不同极化处理的陶瓷光电流；（c）不同极化处理的陶瓷光电压；（d）不同厚度与输出光电流的关系[37]。1.3.2 BiFeO3系列BiFeO3是一种多铁材料，具有较高的居里温度（827 ℃）和反铁磁奈尔温度（370 ℃），同时它还是到目前为止发现的光学带隙宽度最窄的单一块体铁电材料，因此在铁电光伏器件的研究中有着广阔的前景。BiFeO3的晶体结构非常复杂，是在立方相的基础上向菱形发生扭曲，并不是真正意义上的立方相钙钛矿结构。不同结构的BiFeO3的带隙宽度也不尽相同[38, 39]，菱形单晶/多晶结构为 2.2/2.31~2.63eV，赝立方相钙钛矿结构为 2.7 eV。有研究表明 BiFeO3的铁电性是由 Bi3+相对于铁氧八面体发

【参考文献】：
期刊论文
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[3]钙钛矿氧化物异质结的光电特性研究进展[J]. 郭海中,陆珩,金奎娟,吕惠宾,何萌,王灿,杨国桢.  物理. 2010(08)
[4]现代扫描电镜的发展及其在材料科学中的应用[J]. 吴立新,陈方玉.  武钢技术. 2005(06)
[5](Pb1-xSrx)TiO3系红外敏感铁电陶瓷的研究[J]. 王茂祥,孙彤,孙平.  应用科学学报. 2000(04)

博士论文
[1]Bi4Ti3O12/ZnO系异质复合薄膜的脉冲激光沉积与外延生长[D]. 罗嗣俊.武汉理工大学 2012

硕士论文
[1]铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备及性能研究[D]. 赵延.聊城大学 2018



本文编号：3601323