光伏效应。
【发明内容】
[0022] 为了测量铁酸祕薄膜本征的光伏效应，本发明提供了一种制备T相铁酸祕薄膜的 方法，采用溶胶-凝胶法制备外延生长的T相铁酸祕薄膜，制得的铁酸祕薄膜没有杂相，该制 备方法简单，成本较低。
[0023] 本发明通过W下技术方案实现：
[0024] -种制备T相铁酸祕薄膜的方法，包括W下步骤：
[0025] 铁前驱液的配制:将适量的冰醋酸加入到硝酸铁中，置于70-90°C恒溫水浴锅中加 热溶解，冷却到室溫后转移入容量瓶中，再滴加乙二醇乙酸定容即得铁前驱液；
[0026] 祕前驱液的配制：将冰醋酸和乙二醇乙酸作为混合溶剂加入到硝酸祕中，经溶解 后转移到容量瓶中，滴入乙二醇乙酸定容即得祕前驱液；
[0027] 将铁前驱液滴加到祕前驱液中，滴加后加入乙酷丙酬W调整溶胶粘度，混合均匀 后经24小时即得纯铁酸祕的溶胶；
[0028] 将LaAl化基片分别用酒精和丙酬在超声波中进行清洗，惊干;放置于匀胶机的吸 片上;用除湿机将匀胶机周围的空气湿度降低到20%-50%;
[0029] 取铁酸祕溶胶，用滴管滴在LaAl化基片，放置5-20秒，然后在匀胶机上匀胶；
[0030] 匀胶机停止之后，将LaAl化基片取下，用吹风机从基片的背面通过热风吹干，然后 放入管式炉进行烧结;管式炉中氧气的压强保持在0.0 l-0.03M Pa，W每分钟2-5°的速度将 溫度升高到200-300°，保溫10-30分钟，然后W相同的升溫速度升到550-620°，保溫1-3个小 时;之后自然降到室溫;即制得T相铁酸祕薄膜。
[0031] 进一步，在铁前驱液滴加到祕前驱液溶胶过程中，还可加入适量乙醇胺W控制溶 胶的粘度，粘度太大之后得到的薄膜均匀性不好，而且比较厚，烧结之后不均匀，不平整。
[0032] 进一步，所述LaAl〇3基片尺寸为10 X 10 X0.5mm的(OOl)取向的基片。
[0033] 进一步，铁酸祕溶胶滴在LaAl〇3基片在匀胶机上的匀胶过程包括，先在150-250转 每分钟的速度下匀胶5-15秒，然后匀胶机转速提高到2500-4000转每分钟时匀胶10-30秒。
[0034] 本发明的有益效果：
[0035] 本发明的一种制备T相铁酸祕薄膜的方法，首次利用溶胶-凝胶法制备外延生长的 T相铁酸祕薄膜，运种制备方法简单、成本低，材料的化学成分容易控制。制得的铁酸祕薄膜 没有杂相产生，在T相铁酸祕薄膜上用脉冲激光沉积法制备中屯、电极和边缘电极即制得具 有体光伏效应的铁酸祕薄膜器件，有利于测试铁电薄膜的本征体光伏效应。对于如何区分 不同机制对铁电光伏效应的贡献、弄清在铁电材料中哪一种机制对光伏效应占主导地位具 有重要的意义。
【附图说明】
[0036] 图1是实施例中制得的T相铁酸祕薄膜的XRD衍射图谱；
[0037] 图2是实施例中利用制得的T铁酸祕薄膜制得的薄膜膜器件的结构示意图；
[0038] 图3是实施例中制备图2中的薄膜器件沉积电极时使用的掩膜板；
[0039] 图4是测量铁酸祕薄膜器件的光伏效应对电极的编号；
[0040] 图5是中屯、电极与不同边缘电极之间短路光电流值的趋势图。
[0041 ]附图标记
[0042] 1-衬底;2-铁酸祕薄膜;3-中屯、电极;4-边缘电极。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0044] -种制备T相铁酸祕薄膜的方法，包括W下步骤：
[0045] 铁前驱液的配制:将适量的冰醋酸加入到硝酸铁中，置于70-90°C恒溫水浴锅中加 热溶解，优选80°C，冷却到室溫(一般23度)后转移入容量瓶中，采用滴定管滴加乙二醇乙酸 定容即得铁前驱液。
[0046] 祕前驱液的配制：将冰醋酸和乙二醇乙酸作为混合溶剂加入到硝酸祕中，经溶解 后转移到容量瓶中，采用滴定管滴入乙二醇乙酸定容即得祕前驱液；
[0047] 将铁前驱液滴加到祕前驱液中，滴加后加入乙酷丙酬W调整溶胶粘度，混合均匀 后经24小时即得纯铁酸祕的溶胶。
[0048] 将LaAl化基片分别用酒精和丙酬在超声波中进行清洗，惊干，放置于匀胶机的吸 片上，用除湿机将匀胶机周围的空气湿度降低到20%-50%，优选45%。
[0049] 取铁酸祕溶胶，用滴管用滴管滴一滴在尺寸为10 X 10 X 0.5mm的（OOl)取向的 LaAl化基片，放置5-20秒，优选10秒，然后在匀胶机上匀胶:先在150-250转每分钟的速度下 匀胶5-15秒，然后匀胶机转速提高到2500-4000转每分钟时匀胶10-30秒;优选先在200转每 分钟的速度下匀胶8秒，然后匀胶机转速提高到3200转每分钟时匀胶20秒。
[0050] 匀胶机停止之后，将LaAl化基片取下，用吹风机从基片的背面通过热风吹干，然后 放入管式炉进行烧结;管式炉中氧气的压强保持在0.0 l-0.03M Pa，W每分钟2-5°的速度将 溫度升高到200-300°，保溫10-30分钟，然后W相同的升溫速度升到550-620°，保溫1-3个小 时。优选管式炉中氧气的压强保持在0.OlM Pa, W每分钟3°的速度将溫度升高到250°，保溫 20分钟，然后W相同的升溫速度升到580°，保溫2个小时之后自然降到室溫；即制得T相铁酸 祕薄膜。
[0051] 优化的，在铁前驱液滴加到祕前驱液溶胶过程中，还可加入适量乙醇胺W控制溶 胶的粘度，粘度太大之后得到的薄膜均匀性不好，而且比较厚，烧结之后不均匀，不平整。
[0052] 对制得的T相铁酸祕薄膜进行XRD衍射，如图1所示，从图1中可知制备的铁酸祕薄 膜为T相，是外延生长，只有((K)L化可W取1，2,3...衍射峰，而且没有其它杂相产生。
[0053] 利用脉冲激光沉积法在制得的T相铁酸祕薄膜沉积如图4所示的Ag电极，制得如图 2和图3所示的具有体光伏效应的铁酸祕薄膜器件，包括从下至上依次为垫层1、铁电薄膜2 和电极，电极包括中屯、电极3和阵列在中屯、电极3周围的边缘电极4，沉积电极过程如下：
[0054] 首先用砂纸将基片台进行打磨，并清洗干净。然后将制备好T相铁酸祕薄膜的 (OOl)取向的LAO基片用导热银胶粘在基片台上，然后用图2所示形状的掩膜板挡住基片的 中屯、，只留出边上部分。惊干后放入腔体中加热台上，开始抽真空。待气压抽到1(T咕aW下 时，用挡板将基片挡住。设定激光的能量和频率参数，进行预瓣射W去掉Ag祀材(也可W选 择其他导电薄膜，411、〇1、？*、11'0等)表面的污物，使祀材露出新鲜的表面，预瓣射时间一般 为2~5分钟;预瓣射过程中，调整激光光路、祀距等参数，W使羽辉末端与基片台相切。转动 基片台及祀材，并使激光在X、Y方向来回扫描;之后，移开挡板，进行沉积。根据所需的薄膜 厚度选择合适的沉积时间。沉积完之后就制得具有体光伏效应的铁酸祕薄膜器件。
[0055]对制得具有体光伏效应的铁酸祕薄膜器件进行光伏效应的测试:所用的激光波长 为408nm，功率为50mW的线偏振光。测量用的仪器为数字源表keithley2611。测得结果如图5 所示，图5为不同角度（即a-bl(与水平方向呈0°)、曰-62(45°)、...6-68(315°))的时候，中屯、 电极与对应边缘电极之间短路光电流的大小。可W看到，在不改变入射光的情况下，所得到 的短路光电流与角度具有一定的依赖关系（相当于不改变角度，而改变入射光的偏振方 向）。由于该铁酸祕薄膜器件中极化方向和畴壁垂直于铁酸祕薄膜表面，铁酸祕薄膜表面的 电极为同一种电极，因此实验结果直接证明了是由体光伏效应所产生的光电流。
【主权项】
1. 一种制备T相铁酸铋薄膜的方法，其特征在于:包括以下步骤： 铁前驱液的配制：将冰醋酸加入到硝酸铁中，置于70-90°C恒温水浴锅中加热溶解，冷 却到室温后转移入容量瓶中，再滴加乙二醇乙醚定容即得铁前驱液； 铋前驱液的配制：将冰醋酸和乙二醇乙醚作为混合溶剂加入到硝酸铋中，经溶解后转 移到容量瓶中，滴入乙二醇乙醚定容即得铋前驱液； 将铁前驱液滴加到铋前驱液中，滴加后加入乙酰丙酮以调整溶胶粘度，混合均匀后经 24小时即得纯铁酸铋的溶胶； 将LaA103基片分别用酒精和丙酮在超声波中进行清洗，晾干;放置于匀胶机的吸片上； 用除湿机将匀胶机周围的空气湿度降低到20%-50% ; 取铁酸铋溶胶，用滴管滴在LaA103基片，放置5-20秒，然后在匀胶机上匀胶； 匀胶机停止之后，将LaA103基片取下，用吹风机从基片的背面通过热风吹干，然后放入 管式炉进行烧结;管式炉中氧气的压强保持在0.01-0.03M Pa，以每分钟2-5°的速度将温度 升高到200-300°，保温10-30分钟，然后以相同的升温速度升到550-620°，保温1-3个小时； 之后自然降到室温;即制得T相铁酸铋薄膜。2. 根据权利要求1所述的一种制备T相铁酸铋薄膜的方法，其特征在于:在铁前驱液滴 加到铋前驱液溶胶过程中，还可加入适量乙醇胺以控制溶胶的粘度。3. 根据权利要求1所述的一种制备T相铁酸铋薄膜的方法，其特征在于:所述LaA103基片 尺寸为10X10X0.5mm的(001)取向的基片。4. 根据权利要求1所述的一种制备T相铁酸铋薄膜的方法，其特征在于:铁酸铋溶胶滴 在LaA103基片在匀胶机上的匀胶过程包括，先在150-250转每分钟的速度下匀胶5-15秒，然 后匀胶机转速提高到2500-4000转每分钟时匀胶10-30秒。
【专利摘要】本发明公开了一种制备T相铁酸铋薄膜的方法，采用溶胶-凝胶法制备外延生长的T相铁酸铋薄膜，制得的铁酸铋薄膜没有杂相，方法简单，成本较低。而且在T相铁酸铋薄膜上用脉冲激光沉积法同时制备材料相同的中心电极和边缘电极，得到具有体光伏效应的铁酸铋薄膜器件。能够消除铁酸铋薄膜器件的光伏效应中退极化场的贡献、肖特基势垒的贡献以及畴壁的贡献，仅仅是本征的体光伏效应。
【IPC分类】H01L31/0445, H01L31/18, H01L31/032
【公开号】CN105702762
【申请号】CN201610040335
【发明人】高荣礼, 符春林, 蔡苇, 陈刚, 邓小玲
【申请人】重庆科技学院
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月21日