近日，我院赵世峰教授课题组在铁电材料光电转化领域取得新进展，题目为“Ferroelectric photovoltaic response engineering by lattice strain derived from local metal ion dipoles”研究成果在国际光学领域Top期刊《Optics Letters》（《光学快报》）上发表，（论文链接：https://doi.org/10.1364/OL.485829）。该期刊是美国光学学会（Optical Society of America，OSA）旗下物理-光学科学著名国际期刊，1977年创刊，涉及的研究主题覆盖光学科学各个领域，是光学领域最具代表性、认可度高、非常具有口碑的国际权威期刊。这是我校以及内蒙古自治区首次以第一完成单位在该期刊发表学术论文。
图1 论文首页
在全球能源危机和环境污染的双重背景下，零碳能源——光能的利用为清洁能源产业注入长期的发展动力。当前，传统的PN结太阳能电池依赖界面效应分离光生载流子，使得光电转换效率达到瓶颈。因此，具有体效应的铁电材料成为人们探索光电转换的热点。
该工作提出一种晶格应变工程策略，将(Mg2/3Nb1/3)3+离子组引入BiFeO3晶格中，通过构建局域金属离子偶极来突破通常情况下铁电、带隙和漏电三者之间的权衡关系，实现光伏性能的有效调控。
图2：薄膜的结构表征及局域金属离子偶极构建示意图
结果表明，通过晶格应变工程使BiFe0.94(Mg2/3Nb1/3)0.06O3薄膜获得了优异的开路电压和短路电流，光电流响应比纯BFO薄膜提高了20倍以上，表现出优异的光伏性能，为提升铁电光伏性能提供了新思路。
图3：薄膜的光伏性能
2022级博士研究生刘亚平为论文的第一作者，赵世峰教授为该论文的通讯作者，内蒙古大学为该论文的唯一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、内蒙古自然科学基金重点项目、内蒙古自治区高校创新团队发展计划和内蒙古自治区草原英才创新团队项目经费的资助。
主要作者简介：刘亚平，2022级物理学博士研究生，主要从事铁电光伏效应的晶格动力学研究，以第一作者在应用物理顶级期刊Applied Physics Letters和光学顶级期刊Optics Letters发表学术论文2篇，获得内蒙古大学校长励学奖和内蒙古大学优秀硕士论文奖；赵世峰，内蒙古物理科学与技术学院教授，博士生导师。以通讯作者在国际著名刊物发表研究论文120余篇,授权发明专利15件，主持973课题、国家基金面上项目等国家级项目6项，主持内蒙古自然基金重点、杰青项目等省部级项目6项，曾获得内蒙古自治区自然科学二等奖、首届内蒙古自治区青年创新人才奖、内蒙古自治区青年科技奖，入选内蒙古自治区草原英才、新世纪321人才第一层次、高等学校青年科技英才等人才计划，是内蒙古自治区草原英才创新团队“稀土微纳米功能材料与器件”和内蒙古自治区高等学校创新团队“电介质与固态制冷”的负责人。
