马国斌，杨 松，徐 蕾，郭凯鑫，王 旭

(贵州大学大数据与信息工程学院，贵州省电子功能复合材料特色重点实验室，贵阳 550025)

0 引 言

近年来，多铁材料因其在功能材料与器件领域和光电应用方面的巨大价值逐渐成为研究热门[1-4]。BiFeO3(BFO)是一种单相多铁材料，具有极性空间群R3c的钙钛矿结构。在室温下，BFO表现为具有反铁磁性和具有高居里温度的铁电体[5]。早在20世纪60年代以前，Chynoweth[6]就在实验室发现一种铁电体的“体光伏效应”(bulk photovoltaic effect, BPE)。有研究表明由BPE引入的开路电压可能比铁电体本身的带隙更大[7]，且受到其极化状态的影响[8]，这使其可以在光电领域有很多利用价值。但是一般铁电体都有良好的介电性和较大的能带，且由于缺陷的存在，使得它们具有较大的漏电流，从而限制了其应用。据报道A、B位掺杂能够有效减少氧空位的生成、提高薄膜质量、减小漏电流。Yan等[9]在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了La掺杂的BFO薄膜，降低了其漏电流密度，改善了铁电性能。Yang等[10]在Mn掺杂BFO薄膜中也发现了漏电流密度的减小及铁电性增强。

一般来说，光学带隙和太阳光谱相匹配会使得光电转换率提高，光学带隙小的材料可以吸收更多光子并转化为自由载流子，能大幅提升光伏性能。Azam等[11]通过Al掺杂使得BFO的光学带隙减小。同样地，Irfan等[12]通过Sm 和 Mn共掺杂BFO薄膜获得了更小的光学带隙。目前Gd3+、Co3+共掺杂的BFO薄膜鲜有报道，本文采用溶胶凝胶法制备了Bi0.85Gd0.15Fe1-xCoxO3(x=0, 0.04, 0.08, 0.12)薄膜，分析了其对BFO的铁电、铁磁性能及光学带隙的影响。

1 实 验

1.1 样品制备

采用溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si和氧化铟锡(indium tin oxide, ITO)玻璃衬底上制备Bi0.85Gd0.15Fe1-xCoxO3(x=0, 0.04, 0.08, 0.12)薄膜。……