Génération de courant photovoltaïque efficace aux murs de domaine ferroelectriques

Nous élucidons le mécanisme d'un nouvel effet photovoltaïque observé qui se produit dans des ferroélectriques avec des structures de domaine périodiques. Sous une illumination suffisamment forte, les murs de domaine fonctionnent comme des générateurs à l'échelle nanométrique de courant photovoltaïque. Les étapes dans la fonction de potentiel électrostatique permettent d'accumuler des électrons et des trous de part et d'autre des murs tout en réduisant localement la concentration des porteurs de charge opposés. En conséquence, le taux de recombinaison adjacent aux murs est réduit, ce qui entraîne un courant de diffusion net. En circuit ouvert, les photovoltages pour les murs de domaine ordonnés périodiquement sont additifs et des tensions beaucoup plus grandes que la largeur de bande peuvent être générées. L'efficacité quantique interne pour les murs de domaine individuels peut être étonnamment élevée, atteignant près de 10 % pour les photons au-dessus de la largeur de bande. Bien que nous ayons trouvé l'effet dans des films de BiFeO(3), il devrait se produire dans tout système avec un potentiel périodique similaire.