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用于光学应用的外延铁电氧化物薄膜

DOI：10.1063/1.5046559 期刊：Applied Physics Reviews 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 铁电材料是非中心对称的晶体材料，具有可通过电场调控的自发极化特性。这类材料对电场的依赖性光学响应使其在调制器、光束偏转器等光学器件中具有重要应用价值。随着器件微型化趋势的不可阻挡，集成薄膜光学器件的概念推动了铁电薄膜在单晶衬底上的集成应用。这些结构不仅展现出优异的电光调制特性、有趣的应变相关带隙与折射率特性，还为太阳能收集提供了广阔前景。本文综述了用于光学应用的铁电（FE）外延薄膜研究进展：首先阐明FE薄膜材料在集成电光调制器中的优势，继而揭示外延应变可增强薄膜的铁电性能与光学功能；随后介绍FE薄膜材料体系的某些光伏功能特性；最后重点展示了几种利用上述光学效应的薄膜器件。
作者： D. Sando，Yurong Yang，Charles Paillard，B. Dkhil，L. Bellaiche，V. Nagarajan
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

回顾外延铁电氧化物薄膜在光学应用方面的研究工作，重点关注其电光调制特性、应变依赖的带隙和折射率以及光伏功能。

研究成果

该综述指出，铁电薄膜为集成光学、光子学及太阳能收集提供了独特的光学功能特性。研究强调了应变工程提升这些功能的潜力，以及铁电材料在光伏应用中突破肖克利-奎伊瑟极限的前景。论文还概述了该领域未来研究与器件开发的方向。

研究不足

该综述重点指出了薄膜波导结构中的光学损耗挑战，包括畴界或孪晶界散射、表面与界面粗糙度以及带隙缺陷态的影响。同时提到实现单畴薄膜的困难，以及光学特性对生长条件和衬底选择的敏感性。

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