提高钙钛矿型氧化物薄膜光电性能的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种提高钙钛矿型氧化物薄膜光电性能的方法。
【背景技术】
[0002]钙钛矿型氧化物由于其丰富的物理性质和应用价值一直受到研究者广泛的关注，符合计量比的钙钛矿型氧化物可以表示为ABO3，A和B为阳离子，O为氧离子，AB的价态可为A3+B3+、A2+B4+或A 1+B5+，这类材料具有庞磁电阻、介电特性、铁电特性、高温超导特性、界面二维电子气以及光电特性，这些性质使其成为制备下一代多功能器件的理想候选材料之一，同时钙钛矿氧化物材料属于电子多关联体系，有着复杂的电子结构，涉及金属一绝缘体相变、电子和磁性相分离、多体等凝聚态物理基本问题，其晶格、电荷、轨道、自旋之间存在着相互作用并很容易受到外场的干扰，如果用磁场、电场、光场对其施加一个很小的刺激，钙钛矿氧化物的物性就会发生很大的变化，因此无论在实际应用上还是在物理基本问题上，钙钛矿氧化物都有着极大的研究意义。
[0003]光电性能是钙钛矿氧化物的众多性质之一，应用光电特性可以将钙钛矿氧化物制成光电探测器或太阳能电池，光电探测器在军事、工业、民用上都有着广泛的应用，可以用于空间探测、材料分析、天体物理、环境监测、医疗卫生；太阳能电池作为一种新型清洁能源，在能源领域和环境保护上都有着重要意义，同时光场可以作为一种外场和微扰，可以用来调控钙钛矿氧化物的电学性质和磁学性质。
[0004]尽管研究者们通过各种途径改善了钙钛矿氧化物的光电性能，但是效果仍然不够明显。
【发明内容】
[0005]为解决以上技术问题，本发明提供一种能显著提高钙钛型矿氧化物薄膜光电性能的方法。
[0006]技术方案如下:
[0007]—种提高钙钛矿型氧化物薄膜光电性能的方法，其关键是:首先在钙钛矿型氧化物薄膜中引入氧空位；再对所述钙钛矿型氧化物薄膜施加电场，使氧空位在所述钙钛矿型氧化物薄膜内沿电场方向迀移，在钙钛矿型氧化物薄膜内形成氧空位梯度。
[0008]采用此方案的有益效果是在钙钛矿型氧化物薄膜中形成了氧空位浓度梯度，类似Pn结，能提高钙钛矿型氧化物薄膜光电性能。
[0009]进一步，在钙钛矿型氧化物薄膜中引入氧空位后，将所述钙钛矿型氧化物薄膜升温，然后再对其施加电场。采用此方案，升温后钙钛矿型氧化物薄膜中的氧空位更容易迀移。
[0010]在所述钙钛矿型氧化物薄膜内形成氧空位梯度后降温，并在降温过程中持续施加电场，使所述氧空位梯度固定，降温的过程中如不持续施加电场在高温下形成的氧空位梯度在降温的过程中可能会扩散从而降低钙钛矿型氧化物薄膜的光电性能。
[0011 ] 在对所述钙钛矿型氧化物薄膜施加电场的同时对其施加磁场，使氧空位在沿电场方向迀移同时，向洛伦兹力方向偏移。采用此方案，施加电场的同时施加磁场有利于氧空位的进一步集中。
[0012]上述钙钛矿型氧化物薄膜上设有两个电极，两个所述电极与同一个电源连接，两个所述电极之间形成电场。
[0013]上述电源为脉冲电源。
[0014]在钙钛矿型氧化物薄膜中引入氧空位的具体方式为:将所述钙钛矿型氧化物薄膜进行真空退火，从而在所述钙钛矿型氧化物薄膜中引入氧空位。
[0015]有益效果:采用本发明的有益效果是在钙钛矿型氧化物薄膜中引入了氧空位，然后对钙钛矿型氧化物薄膜升温后施加电场、磁场等方法使钙钛矿型氧化物薄膜中氧空位形成一定的浓度梯度类似于pn结，通过调控施加的电场、磁场、升温温度等就可以调控氧空位的浓度梯度，改善钙钛矿型氧化物薄膜的光电性能，该方法简单、易实现、效果好。
【附图说明】
[0016]图1为空白组1-V曲线图；
[0017]图2为对照组1-V曲线图；
[0018]图3为试验组I的1-V曲线图；
[0019]图4为试验组II的1-V曲线图；
[0020]图5为施加电场时氧空位运动方向示意图；
[0021]图6为施加电场和磁场时氧空位运动方向示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0023]—种提高钙钛矿型氧化物薄膜光电性能的方法，首先将钙钛矿型氧化物薄膜进行真空退火，从而在所述钙钛矿型氧化物薄膜中引入氧空位，再将所述钙钛矿型氧化物薄膜升温，然后对其施加电场，使氧空位在所述钙钛矿型氧化物薄膜内沿电场方向迀移，在钙钛矿型氧化物薄膜内形成氧空位梯度，最后将所述钙钛矿型氧化物薄膜降温，并在降温过程中持续施加电场，使所述氧空位梯度固定。
[0024]电场的施加方式为:在所述钙钛矿型氧化物薄膜上设置两个电极，两个所述电极与同一个电源连接，两个所述电极之间形成电场。所述电源可以选用脉冲电源。
[0025]为了使钙钛矿型氧化物薄膜中的氧空位更加集中，在对所述钙钛矿型氧化物薄膜施加电场的同时对其施加磁场，磁场方向与电场方向相交，从而使氧空位在沿电场方向迀移同时，向洛伦兹力方向偏移。
[0026]下面结合试验例和附图对本发明作进一步说明。
[0027]所述钙钛矿型氧化物A BO# La asSra2Mn03为例，首先在基片上生长一层下电极(Pt.Au等金属)，然后在生长钙钛矿氧化物LaasSrQ.2Mn03 (简写为:LSM0)，最后在LSM0上镀上和下电极一样材料的电极，再将制备出的LSM0薄膜在温度为400°C，真空度为10 3Pa的条件下真空退火2分钟，从而在钙钛矿型氧化物薄膜中引入氧空位。
[0028]将以上引入氧空位的LSMO薄膜升温到100度(温度越高，氧空位越容易迀移，但是温度太高，施加电场的时候容易把薄膜击穿，所以温度最好控制200度以下)，然后将上、下电极与同一脉冲电源连接(电场越大，氧空位移动越容易，不过也越容易将薄膜击穿。因此采用电脉冲的办法，电脉冲的幅度为30V，脉冲宽度为1ms)，从而在上、下电极之间的LSMO薄膜上形成电场；由于氧空位由于带正电，在LSMO薄膜内沿着电场方向运动。