摘要: 随着全球低碳与可持续发展理念的推进，对绿色环保的新型能源材料的需求日益剧增。目前主流的传统光电材料为硅基材料，工艺复杂、成本高，且加工过程中产生的污染不可忽视，逐渐落后于“物联网”以及高集成度的可穿戴设备的发展要求。可见，探索新型无... 展开 随着全球低碳与可持续发展理念的推进，对绿色环保的新型能源材料的需求日益剧增。目前主流的传统光电材料为硅基材料，工艺复杂、成本高，且加工过程中产生的污染不可忽视，逐渐落后于“物联网”以及高集成度的可穿戴设备的发展要求。可见，探索新型无污染、低成本、且具有良好的光电转换性能的材料是很有必要的。如今，可见光光电探测器是光通信网络、环境传感、数据存储中最重要的组件之一。其中铁电氧化物BiFeO3（BFO）凭借其无铅环保、多铁性及优良的光电性能得到了广泛的关注。 本论文以BFO为主要研究对象，围绕如何提高BFO基薄膜的光电探测性能这一主要目标展开。首先介绍了目前制约BFO薄膜光电探测性能的主要问题以及针对这种问题的解决思路。其次，以机器学习计算结果为理论基础，选择合适的阳离子对BFO的Fe位进行部分取代，优化薄膜的光电性能。再次，选择合适的空穴传输层与BFO基薄膜匹配，研究异质结对薄膜光电探测性能的影响；引入还原氧化石墨烯（RGO）与BFO基异质结构建三层结构，探究二维材料对异质结光电探测器件的影响。 本文的主要创新点包括： （1）采用机器学习辅助实验合成。通过机器学习预测了采用贵金属Ir、Pd、Rh部分取代BFO薄膜中的Fe元素，最有利于提升BFO光电转换性能。以此为理论基础，制备BiFe1-xPdxO3（BFPO）薄膜，并验证其良好的可见光响应特性。实验表明，Pd掺杂BFO可调控薄膜氧空位浓度，抑制Fe3+的氧化；BFPO薄膜的最佳光电流上升时间（τr）和光电流下降时间（τd）分别为11.16ms和8.43ms。 （2）选择NiO作为空穴传输层、结合二维材料RGO，合成了BFO/NiO/RGO三层薄膜结构的可见光探测器。结果表明RGO可促进电荷收集，最终有助于BFO/NiO/RGO结构的光电响应性能的提高。优化后的τr和τdamp;nbsp;分别降至16.01ms和11.76ms，该性能领先于同类BFO基光电探测器件。为实现高速可见光探测奠定良好的基础。 收起