Colossal Ferroelectric Photovoltaic Effect in Inequivalent Double-Perovskite Bi2FeMnO6 Thin Films

化学 钙钛矿(结构) 铁电性 光伏系统 薄膜 凝聚态物理 光电子学 纳米技术 结晶学 电介质 物理 电气工程 工程类 材料科学
作者
Xudong Liu,Jie Tu,Yue‐Wen Fang,Guoqiang Xi,Hangren Li,Rong Wu,X. G. Liu,Dong-Fei Lu,Jiushe He,Junwei Zhang,Jianjun Tian,Linxing Zhang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (20): 13934-13948 被引量:9
标识
DOI:10.1021/jacs.4c01702
摘要

Double perovskite films have been extensively studied for ferroelectric order, ferromagnetic order, and photovoltaic effects. The customized ion combinations and ordered ionic arrangements provide unique opportunities for bandgap engineering. Here, a synergistic strategy to induce chemical strain and charge compensation through inequivalent element substitution is proposed. A-site substitution of the barium ion is used to modify the chemical valence and defect density of the two B-site elements in Bi2FeMnO6 double perovskite epitaxial thin films. We dramatically increased the ferroelectric photovoltaic effect to ∼135.67 μA/cm2 from 30.62 μA/cm2, which is the highest in ferroelectric thin films with a thickness of less than 100 nm under white-light LED irradiation. More importantly, the ferroelectric polarization can effectively improve the photovoltaic efficiency of more than 5 times. High-resolution HAADF-STEM, synchrotron-based X-ray diffraction and absorption spectroscopy, and DFT calculations collectively demonstrate that inequivalent ion plays a dual role of chemical strain (+1.92 and −1.04 GPa) and charge balance, thereby introducing lattice distortion effects. The reduction of the oxygen vacancy density and the competing Jahn–Teller distortion of the oxygen octahedron are the main phenomena of the change in electron–orbital hybridization, which also leads to enhanced ferroelectric polarization values and optical absorption. The inequivalent strategy can be extended to other double perovskite systems and applied to other functional materials, such as photocatalysis for efficient defect control.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
dde发布了新的文献求助10
刚刚
dde发布了新的文献求助10
刚刚
dde发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
1秒前
dde发布了新的文献求助10
2秒前
dde发布了新的文献求助10
2秒前
dde发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
dde发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
dde发布了新的文献求助10
2秒前
脑洞疼应助56789采纳,获得10
2秒前
dde发布了新的文献求助10
2秒前
dde发布了新的文献求助10
3秒前
dde发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
dde发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
dde发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
孔明发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
dde发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
dde发布了新的文献求助10
4秒前
dde发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
dde发布了新的文献求助10
4秒前
dde发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
dde发布了新的文献求助10
5秒前
dde发布了新的文献求助10
5秒前
5433完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6506795
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8300414
关于积分的说明 17719045
捐赠科研通 5607383
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2920931
邀请新用户注册赠送积分活动 1898117
关于科研通互助平台的介绍 1760536