铁酸铋薄膜的合成及光伏效应研究
铁酸铋磁电薄膜的制备及其掺杂的开题报告
铁酸铋磁电薄膜的制备及其掺杂的开题报告
1. 研究背景
磁电效应指的是一种能够在磁场的作用下使电介质产生电荷分布的
效应。
由于其在传感器、储存器、显示器等领域中具有重要应用，各国
科研人员一直在开展磁电材料的研究。
其中，铁酸铋是一种具有磁电效
应的材料，其在磁场下可产生电荷分布，在电场下也具有磁性。
为了提高铁酸铋的磁电性能，掺杂技术被广泛采用。
在过去的十年中，掺杂铁酸铋磁电薄膜的研究也得到了较为广泛的关注。
然而，目前
对于铁酸铋磁电薄膜的制备及其掺杂机制还需要深入研究。
2. 研究目的
本研究旨在制备铁酸铋磁电薄膜及其掺杂样品，并探究掺杂对其磁
电性能的影响，为进一步提高铁酸铋的磁电性能提供理论和实验依据。
3. 研究内容及方法
首先，将铁酸铋薄膜通过化学气相沉积法、溅射法等进行制备，控
制工艺参数制备出质量稳定的铁酸铋薄膜。
然后，通过离子注入、溅射
掺杂等方法将样品进行硅、钙、锰等元素的掺杂改性。
最后，测试并分
析掺杂铁酸铋磁电薄膜的电-磁行为，探究掺杂对铁酸铋磁电性质的影响。
4. 研究意义
铁酸铋磁电薄膜作为磁电功能材料的一种重要类型，在储存与传送
信息等领域中具有很高的应用潜力。
本研究通过对铁酸铋磁电薄膜的制
备及掺杂机制的探究，有望在提升铁酸铋磁电性能方面有所突破。
铁酸铋薄膜的掺杂改性与光伏效应研究进展
铁酸铋薄膜的掺杂改性与光伏效应研究进展
凌飞;刘黎明;陈小波;杨培志
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2015(0)S1
【摘要】铁酸铋在室温下同时具有铁电、铁磁性能,是目前最具应用前景的无铅多铁性材料,为了实现器件应用,开展铁酸铋薄膜制备及掺杂改性研究十分重要。
最近,铁酸铋薄膜的光伏效应及太阳能电池应用受到广泛关注。
本文介绍了铁酸铋的晶体结构、铁电性能和铁酸铋薄膜的制备方法。
重点总结了铁酸铋薄膜替位掺杂及其光伏效应研究的最新进展,最后指出有关研究存在的问题和未来的重点研究方向。
【总页数】7页(P262-268)
【关键词】铁酸铋;多铁性;替位掺杂;光伏效应
【作者】凌飞;刘黎明;陈小波;杨培志
【作者单位】云南师范大学可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室;电子科技大学物理电子学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ135.32;TB383.2
【相关文献】
1.有机无机界面修饰层改善铁酸铋薄膜太阳能电池的光伏性能 [J], 孙华君;洪亭亭;刘晓芳;隋慧婷;刘朋东
2.稀土掺杂钛酸铋系铁电薄膜的制备及研究进展 [J], 于倩;刘洪成;张晓臣
3.钛酸铋铁电薄膜的改性及其复合薄膜的磁电耦合效应研究 [J], 王金斌;钟向丽;郑学军;唐明华;周益春
4.镧掺杂钛酸铋铁电薄膜的研究进展 [J], 李佳;苗鸿雁;谈国强;梁云鹤
5.铁酸铋薄膜光伏效应研究进展 [J], 周浩;高荣礼;符春林
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铁酸铋薄膜sol-gel方法的制备、掺杂及电性能研究
铁酸铋薄膜sol-gel方法的制备、掺杂及电性能研究铁酸铋薄膜sol-gel方法的制备、掺杂及电性能研究摘要：随着科学技术的发展，铁酸铋薄膜作为一种新型的功能材料受到了广泛关注。
铁酸铋薄膜因其优异的电学性能和应用潜力，在光电器件、传感器和能源存储等领域具有重要的应用价值。
本文通过sol-gel方法制备了铁酸铋薄膜，并通过掺杂改变其结构和电学性能，研究了铁酸铋薄膜的制备、掺杂及电性能。
1. 引言铁酸铋是一种具有较高介电常数和费米能级较低的铁电材料，具有优异的光电特性和电子结构。
传统的制备方法中常采用物理气相沉积和磁控溅射等技术，但这些方法存在着成本高、制备复杂以及无法实现大面积制备的问题。
而sol-gel方法则具有制备简单、成本低、工艺灵活等优点，因此被广泛应用于铁酸铋薄膜的制备研究中。
2. 铁酸铋薄膜的制备方法2.1 溶胶制备首先，通过溶胶制备方法制备了铁酸铋前驱体溶胶。
选取适量的铋酸铋、铁盐和适宜溶剂，先将其溶解并搅拌混合，形成均匀溶胶。
然后通过离心分离，得到适当稠度的铁酸铋溶胶。
2.2 凝胶制备将铁酸铋溶胶转变为凝胶，通过溶胶的水解缩聚反应，得到凝胶状态的铁酸铋物质。
同时，通过控制水解缩聚的参数，如PH值、温度和反应时间等，可以调节凝胶的结构和形貌，从而影响最终薄膜的性能。
2.3 薄膜制备通过旋涂、喷雾、浸渍等方法，将凝胶涂覆在基底上，形成均匀的铁酸铋薄膜。
此外，可通过热处理和煅烧等方法，使薄膜的结构更加稳定和致密。
3. 掺杂改性及电性能研究为了进一步提高铁酸铋薄膜的性能，本文对铁酸铋薄膜进行了不同掺杂改性，并研究了其电学性能。
3.1 元素掺杂通过引入其他金属元素，如钙、锰等，对铁酸铋薄膜进行掺杂改性。
实验结果表明，掺杂元素的引入能够有效改善铁酸铋薄膜的晶体结构和电学性能。
同时，不同掺杂元素对铁酸铋薄膜的影响也存在差异，需要进一步研究优化。
3.2 同质和异质掺杂在铁酸铋薄膜中加入其他同质或异质材料，如氧化锰、氧化镍等，可以调节铁酸铋薄膜的结构和电学性能。
铁酸铋光催化材料研究进展
铁酸铋光催化材料研究进展铁酸铋是唯一一种在室温下存在的单相多铁材料，因其具有较高的铁电居里温度、较大的剩余极化强度、较小的禁带宽度和多铁特性，受到国内外的广泛关注。
本文综述了铁酸铋制备方法及掺杂元素对铁酸铋性能的影响，提出了亟需解决的问题。
标签：铁酸铋；制备方法；掺杂；性能1 引言BiFeO3材料是现如今已发现的为数不多一种在室温以上表现出多铁性能（铁电性及反铁磁性）的材料，其在信息存储、光电感应、传感器和自旋电子学等领域有着极其重要的应用。
由于具有较高的理论剩余极化强度，展现出了其具有的潜在的铁电性能，有可能替代现在实际应用的铁电材料中部分含铅材料，如替代错钛酸铅，成为无铅铁电体的重要候选材料之一。
又由于具有弱反铁磁性能，能够与铁电性一起发生磁电耦合效应，进一步拓展了其潜在应用价值。
因此吸引着众多的科学家来研究如何合成BiFeO3材料及研究其多铁性能内在机制。
近年来，科学工作者已尝试通过各种途径改善材料的多铁性能，在改善其性能方面确实起到了良好的效果。
概括起来主要通过以下几种途径：第一途径，通过寻找合适的制备方法，降低制备过程中的烧结温度，改善制备工艺，通过这种途径在合成具有多铁性能的铁酸铋取得了良好效果；第二条途径，通过缩小BiFeO3材料颗粒尺寸，实现材料纳米化，来达到增强其多铁性能的目的，其主要是通过采用先进的制备工艺及方法，并改善工艺步骤来达到目的；第三条途径，通过摻杂改性，调节材料的多铁性能；第四条途径，制备BiFeO3薄膜材料；第五条途径，通过与其他铁电铁磁材料进行复合，形成固溶体或复合材料。
这种方法通过引入铁电体提供该种多铁性材料体系的内部电场，或者通过引入铁磁性物质提供该种多铁性材料体系的内部磁场，来增强BiFeO3基固溶体材料的多铁性能，增加其磁电耦合系数，获得更好的磁电亲合效果。
2 铁酸铋的结构和磁性研究1957年，铁酸铋被Roye等人首次合成。
1960年，俄国科学家首次对铁酸铋的结构进行了研究，并提出了铁酸铋的R3c结构。
《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》范文
《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》篇一一、引言铁酸铋（BiFeO3）作为一种具有重要应用价值的材料，在光催化与磁学领域均展现出卓越的性能。
其独特的物理和化学性质使其成为研究的热点。
本文将探讨三种不同的合成方法，包括溶胶凝胶法、共沉淀法和热分解法，来制备铁酸铋，并对其光催化和磁学性能进行研究。
二、文献综述在过去的研究中，铁酸铋的合成方法多种多样，各有优劣。
每种方法对最终产物的形态、结构、光学和磁学性能都有重要影响。
已有研究证明，铁酸铋的光催化性能与其晶体结构、表面形态、能带结构等密切相关；而其磁学性能则与材料的磁性离子排列、自旋状态等有关。
因此，选择合适的合成方法对优化铁酸铋的性能至关重要。
三、实验方法1. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用的合成铁酸铋的方法。
在此方法中，通过控制反应物的浓度、温度和pH值等参数，形成稳定的溶胶体系，经过一定时间的凝胶化过程后，再经过热处理得到铁酸铋产物。
2. 共沉淀法共沉淀法是通过将含有铁和铋的溶液混合，加入沉淀剂使铁和铋共同沉淀，然后进行热处理得到铁酸铋。
此方法的关键在于控制沉淀条件，如沉淀剂的种类、浓度和加入速度等。
3. 热分解法热分解法是通过将含有铁酸铋前驱体的溶液进行热处理，使前驱体分解得到铁酸铋。
此方法的优点是可以通过控制热处理条件来精确控制产物的结构和性能。
四、结果与讨论1. 光催化性能研究通过对比三种方法合成的铁酸铋的光催化性能，我们发现不同方法合成的铁酸铋在光催化活性上存在显著差异。
溶胶凝胶法合成的铁酸铋具有较高的光催化活性，其光生电子和空穴的分离效率较高，有利于光催化反应的进行。
共沉淀法合成的铁酸铋次之，而热分解法合成的铁酸铋光催化活性相对较低。
这可能与不同方法合成的铁酸铋的晶体结构、表面形态和能带结构等有关。
2. 磁学性能研究在磁学性能方面，三种方法合成的铁酸铋均表现出良好的磁性。
其中，溶胶凝胶法合成的铁酸铋具有较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力，显示出较好的软磁性能。
《2024年三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》范文
《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》篇一一、引言随着环境污染问题的日益突出和人们对可持续能源的需求增长，光催化材料成为了科学研究的热点领域。
其中，铁酸铋作为一种重要的半导体光催化剂，在环保和能源应用领域得到了广泛的关注。
铁酸铋因其良好的光催化性能和磁学性能，在光解水制氢、有机污染物降解以及磁性材料制备等方面具有广泛的应用前景。
本文将介绍三种合成铁酸铋的方法，并对其光催化和磁学性能进行研究。
二、合成方法1. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常见的制备铁酸铋的方法。
首先，将所需的原料按比例溶解在适当的溶剂中，经过一定的反应条件制备成凝胶，再通过高温烧结得到铁酸铋样品。
这种方法制备的铁酸铋具有较高的纯度和较好的晶体结构。
2. 水热法水热法是另一种合成铁酸铋的方法。
在这种方法中，将原料溶解在水中，然后在一定的温度和压力下进行反应，使原料在水溶液中形成结晶体。
该方法具有反应条件温和、易于控制等优点。
3. 固相法固相法是一种将固态原料在高温下反应生成所需物质的方法。
对于合成铁酸铋，首先将所需原料按照一定比例混合，然后经过高温烧结得到铁酸铋样品。
该方法具有制备过程简单、易于实现规模化生产等优点。
三、光催化性能研究三种方法合成的铁酸铋样品均具有良好的光催化性能。
在光解水制氢、有机污染物降解等方面表现出优异的效果。
其中，溶胶凝胶法制备的铁酸铋具有较高的光催化活性，其光生电子和空穴的分离效率较高，有利于提高光催化反应的效率。
水热法制备的铁酸铋在可见光范围内具有较好的吸收性能，有利于提高太阳能的利用率。
而固相法制备的铁酸铋则具有较好的稳定性，能够在多次循环使用后仍保持良好的光催化性能。
四、磁学性能研究铁酸铋作为一种磁性材料，其磁学性能也是研究的重要方面。
三种方法合成的铁酸铋均具有较好的磁学性能，表现出较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力。
其中，溶胶凝胶法制备的铁酸铋具有较好的磁响应性，能够在磁场作用下实现快速分离和回收。
《2024年三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》范文
《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》篇一一、引言铁酸铋（BiFeO3）作为一种重要的多功能材料，在光催化、磁学和电子器件等领域具有广泛的应用前景。
其独特的物理和化学性质，如光催化活性、磁性等，使得它成为众多科研工作者的研究对象。
本文将通过三种不同的合成方法，对铁酸铋的光催化和磁学性能进行研究。
二、文献综述在过去的几十年里，铁酸铋的合成方法和性能研究取得了显著的进展。
其中，光催化性能和磁学性能是研究的热点。
光催化性能主要涉及到铁酸铋对光的吸收、电子-空穴对的分离以及光催化反应的效率；磁学性能则主要关注其磁化强度、磁相变和磁电耦合等。
不同的合成方法对铁酸铋的性能有着显著的影响。
三、实验方法（一）方法一：溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的合成铁酸铋的方法。
该方法通过控制溶液的pH值、温度和反应时间等参数，可以获得具有不同形貌和性能的铁酸铋。
（二）方法二：共沉淀法共沉淀法是一种通过化学反应将不同金属离子沉淀出来，然后进行热处理得到目标产物的合成方法。
在合成铁酸铋时，可以通过控制沉淀剂的种类、浓度和反应温度等参数，来调控铁酸铋的形貌和性能。
（三）方法三：水热法水热法是一种在高温高压的水溶液中，通过控制反应条件来合成目标产物的方法。
在合成铁酸铋时，可以通过调节反应温度、压力和时间等参数，来获得具有特定形貌和性能的铁酸铋。
四、实验结果与讨论（一）光催化性能研究通过三种方法合成的铁酸铋的光催化性能研究表明，溶胶-凝胶法和水热法合成的铁酸铋具有较高的光催化活性，而共沉淀法合成的铁酸铋的光催化活性相对较低。
这可能与不同合成方法对铁酸铋的形貌、结晶度和光吸收性能的影响有关。
此外，我们还发现，在可见光照射下，铁酸铋的光催化活性得到了显著提高。
（二）磁学性能研究三种方法合成的铁酸铋均表现出良好的磁学性能。
其中，溶胶-凝胶法和水热法合成的铁酸铋具有较高的磁化强度和较低的矫顽力，而共沉淀法合成的铁酸铋的磁学性能相对较弱。
BFO光伏薄膜制备技术研究现状
铁酸铋光伏薄膜制备技术研究现状摘要：铁酸铋作为少数在室温下同时具有铁电性和反铁磁性的钙钦矿型材料之一，历来受到研究人员的广泛关注。
研究表明，铁酸泌具有较好的铁电、铁磁及光电性能，同时，铁酸链作为一种窄带隙铁电体，以铁电材料特有的自发极化特性和可见光波长内的能带间隙，克服了传统固态太阳能电池带隙电压的限制，使铁电薄膜材料可产生光伏效应，为未来高效稳定的太阳能电池，以及相应光电器件的发展，提供了一个崭新的途径。
目前随着薄膜物理以及各种检测技术和真空技术的发展，薄膜制备技术得到了不断地发展，现已有多种薄膜制备技术，本文围绕用于光伏材料方向的铁酸铋制备技术方法，分别就溶胶凝胶法，磁控溅射，分子外延束制备铁酸铋薄膜的研究情况展开叙述和讨论。
关键词：铁酸铋、溶胶凝胶、磁控溅射、分子束外延由于铁酸铋制备所使用的仪器和制备不适宜工业化的大规模生产，人们都在通过各种手段改良铁酸秘薄膜的制备工艺和性能。
目前制作铁电薄膜的技术，大抵分为磁控溅射，脉冲激光沉积溶胶凝胶旋涂镀膜工业生产则以化学气相沉积，溶胶凝胶法为主。
一、溶胶凝胶法制备铁酸铋光伏薄膜溶胶一凝胶法是一种可以制备从零维到三维材料的全维材料湿化学制备反应方法，溶胶一凝胶法来自于两个词，溶液和凝胶，所谓的溶胶是指均匀地分散胶体粒子或聚合体单体在水溶液或有机溶液中，而凝胶则是指部分溶剂去除后，胶体逐渐聚合成半流动性固体，形成的网状交联结构物。
1.1、溶胶凝胶法制备材料的基本过程可分为分散法和醇盐水解法，最常采用的是醇盐水解法，用醇盐水解法制备铁酸铋过程如下：前驱体的制备是溶胶一凝胶法制备铁酸秘薄膜的最为困难和关键的一个步骤。
在配置溶液时，将硝酸铁与硝酸链的初始比例设定为1:1.05，期望可以准确的得到Fe:Bi=1:1的薄膜。
由于硝酸铁容易在空气中潮解，所以称取过程中必须迅速。
将硝酸铁和硝酸链分别溶于分析纯乙酸，加入适当乙二醇做稳定剂。
室温下强烈搅拌至澄清透明溶液。
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华东师范大学
硕士学位论文
铁酸铋薄膜的合成及光伏效应研究
姓名：黄东骥
申请学位级别：硕士
专业：微电子学与固体电子学
指导教师：褚君浩；杨平雄
201104
第五章ＢＦＯ薄膜的光生伏特效应
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源【３５】。
在太阳能的有效利用中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域。
太阳能电池的研制和开发日益得到重视。
太阳能电池是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转移反应而进行工作的。
根据所用材料的不同，太阳能电池主要可分为四种类型：（１）硅太阳能电池；（２）多元化合物薄膜太阳能电池；（３）有机物太阳能电池；（４）纳米晶太阳能电池。
随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以铁电材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。
众所周知，铁电材料以其特有的极化性质，在目前新型存储器研究中占有非常重要的席位，而在太阳能电池的应用中，铁电材料将其特有的电偶极子激发内建电场，代替传统太阳能电池Ｐ－Ｎ结的内建电场，为太阳能电池的研发提供了一个崭新的途径。
传统的太阳能电池中只有Ｐ－Ｎ结之间的耗尽层产生的内建电场能够牵引电子和空穴，而铁电体内部极化产生的电偶极子遍布整个铁电体，即是说，光照在铁电体的任何地方所激发的空穴电子对，都能贡献于光伏电压。
这势必能提高太阳能电池的效率。
目前研究人员已经在ＰＬＺＴ［３６１，ＢａＴｉ０３【３刀等材料中发现了光伏效应，但由于‘铁电材料近似于绝缘体的禁带宽度，不利于太阳光的吸收，若能找到一种铁电材料具有相对较低的禁带宽度，对太阳光有着很好的吸收，那么铁电材料在太阳能及其相应光学器件中的应用势必迈开一大步。
５．１铁电薄膜光生伏特效应原理分析
对于铁电体光伏效应的原理，目前尚未明确定论。
ＭｅｎｇＱｉｎｔ３８１等人外延生长了ＰＬＺＴ薄膜，并在紫外光照射下获得了７ｖ的开路电压，测试结构如图５．１所示。
他们认为，将铁电薄膜加上电极后用光照射薄膜表面，立刻产生电子．空穴对，而这些电子．空穴对在铁电体内无数电偶极子形成的极化场作用下，分别向两个电极推进，相当于整个材料都是电场的提供者，这样会显得更加高效，也。