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【原創文章】
肖特基結效應
當鐵電材料與電極接觸形成肖特基勢壘時,界面處能帶將會彎曲,光照下產生的電子空穴對將被電極附近局部電場驅動,產生的光電流很大程度是由肖特基勢壘和耗盡層的深度決定。根據這一模型,在肖特基勢壘內部所產生光生電壓的大小依然局限于鐵電材料的帶隙,在研究鐵電光伏效應的早期階段肖特基效應所引起的電壓常被忽略,是因為它遠遠低于大部分鐵電晶體中的反常光生電壓。但肖特基效應在鐵電薄膜光伏器件中變得越來越重要,因為這些器件中的光伏電壓輸出通常比較小。
一般來說,由相同電極與鐵電材料構成的具有三明治結構的鐵電光伏器件中,肖特基勢壘產生光電流的貢獻是不存在的,因為由上下兩個相同的電極與鐵電材料所構成的兩個肖特基結是背靠背的,相互遏制,因此所產生的光生電壓和電流相抵消。然而,若采用不同類型的電極,可以實現具有垂直結構的鐵電光伏器件中光伏效應的增強。由于肖特基結效應與鐵電材料的極化方向無關,根據這一特點就可以區分肖特基結和體光伏效應對光電流的貢獻。然而一些研究者認為,肖特基勢壘的高度可以通過對鐵電材料施加電場改變其極化方向來進行調控。并且,當肖特基勢壘和鐵電材料的極化方向發生轉變的時候,光生電壓的符號也隨之發生轉變。
例如,由 Au/BFO/Au 構成的具有垂直結構的鐵電二極管中,光生電流及光生電壓都隨著極化方向的轉變而轉變。最初將 BFO 薄膜體光伏效應認為是產生這一現象的主要原因,但隨后的研究表明,BFO 薄膜在極化過程中的肖特基勢壘的改變主要是由于氧空位的遷移造成的,而當氧空位遷移在低溫下被凍結時,光伏效應隨著極化方向的轉變不再發生轉變。