Photoresponsive polar LuMnO3 and nonpolar LaFeO3 oxides in non-centrosymmetric structures

Resumen

La baja eficiencia es un factor limitante en algunas aplicaciones fotovoltaicas. En este contexto, los materiales ferroeléctricos están recibiendo un nuevo interés. El motivo es que algunas propiedades únicas que muestran pueden contribuir a resolver algunos de los cuellos de botella actuales en las aplicaciones relacionadas con la fotovoltaica. Por ejemplo, la presencia de un campo eléctrico interno (despolarización) que se extiende por todo el material y la presencia de efecto fotovoltaico másico (BPE, por sus siglas en inglés) asociado a su carácter no centrosimétrico inherente pueden ayudar a aumentar la eficiencia en la conversión fotovoltaica. Mientras que el primero puede conducir a una extracción de carga más eficiente, el segundo pueda ayudar a aumentar el voltaje en circuito abierto (Voc) consiguiendo valores mayores que la banda prohibida de los materiales semiconductores involucrados. En los últimos años, la investigación de BPE en ferroeléctricos se ha centrado principalmente en el estudio de BiFeO3 con una banda prohibida de 2.7 eV, lo que implica una capacidad de respuesta limitada en el rango visible. Obviamente, los ferroeléctricos con un ancho de banda más estrecho podrían mostrar mayor eficiencia y BPE puede presentar un beneficio adicional. Entre esos materiales, una familia de materiales potencialmente interesantes son las manganitas hexagonales h-ReMnO3 (Re = Lu, Y, etc.), que al tener una banda prohibida más estrecha (≈ 1.5 eV) absorben una mayor parte del espectro visible. En h-ReMnO3, el BPE aún no había sido estudiado en detalle, y este es el primer objetivo de esta tesis. La no centrosimetría que da lugar al BPE puede ser inherente del material pero también puede generarse mediante la ingeniería de dispositivos adecuados. En este caso el LaFeO3 no polar de banda prohibida ≈ 2,4 eV es un buen candidato y también a centrado parte de las investigaciones de la presente tesis._x000D_ Con estos objetivos en mente, hemos estudiado sistemáticamente la respuesta fotovoltaica de monocristales y películas delgadas de LuMnO3 en su fase hexagonal con el objetivo de identificar indicios de BPE y evaluar su contribución a su respuesta fotovoltaica. En la presente tesis, las propiedades de transporte bajo iluminación y sin ella de heteroestructuras que contienen películas delgadas de LaFeO3 intercaladas entre electrodos asimétricos han brindado la oportunidad de identificar el papel de las intercaras de LaFeO3 en sus propiedades fotovoltaicas.

Fecha de lectura	27 oct 2022
Idioma original	Inglés
Supervisor	Fontcuberta Griñó, Josep (Director/a) & Fina Martinez, Ignasi (Director/a)