Influência da temperatura de cristalização sobre a corrente de fuga e a resposta fotovoltaica de filmes finos de BiFeO3

Abstract

A ferrita de bismuto (BiFeO3) é um material multiferroico com propriedades fotovoltaicas com potencial para desenvolver novos conceitos de dispositivos fotovoltaicos além da tecnologia do silício, apesar da baixa eficiência de conversão de energia fotovoltaica. Neste trabalho, filmes finos de BiFeO3 foram preparados com objetivo de estudar o efeito da temperatura de cristalização sobre as suas propriedades elétricas e fotovoltaicas. O estudo foi conduzido com base em medidas de corrente-voltagem (I-V) e corrente fotovoltaica em função do tempo I(t) obtidas no escuro e sob iluminação com luz monocromática verde (λ = 532 nm) para amostras cristalizadas a 580, 600, 620 e 640 °C por 30 min, e para um diodo semicondutor comercial. As curvas I-V indicaram um comportamento semicondutor típico para o diodo comercial e um mecanismo ôhmico de condução para campos elétricos abaixo de 25 kV/cm para todos os filmes estudados no escuro e sob iluminação. As correntes fotovoltaicas obtidas para os filmes de BiFeO3 cristalizados a 580 e 600 °C foram I(t)>0, enquanto para os filmes cristalizados a 620 e 640 °C foram I(t)<0, sugerindo um comportamento semicondutor do tipo-p e tipo-n, respectivamente.

Bismuth ferrite (BiFeO3) is a multiferroic material with potential photovoltaic properties to develop new concepts for photovoltaic devices beyond silicon technology despite its low photovoltaic energy conversion efficiency. In this work, BiFeO3 thin films were prepared to study the effect of crystallization temperature on their electrical and photovoltaic properties. The study was conducted based on current-voltage (I-V) and photovoltaic current as a function of time 𝐼(𝑡) measurements obtained in the dark and under illumination with monochromatic green light (λ = 532 nm) for samples crystallized at 580, 600, 620, and 640 °C for 30 min, and for a commercial semiconductor diode. The I-V curves indicated a typical semiconductor behavior for the commercial diode and an ohmic conduction mechanism for electric fields below 25 kV/cm for all films studied in the dark and under illumination. The photovoltaic currents obtained for the BiFeO3 filmscrystallized at 580 and 600 °C were 𝐼(𝑡) > 0, while for the films crystallized at 620 and 640 °C they were 𝐼(𝑡) < 0, suggesting a p-type and n-type semiconductor behavior, respectively.