Nd掺杂BiFeO₃铁电薄膜

极化增强203.9%

通过铁电极化调控异质结能带弯曲与电荷转移，显著增强光电转化效率。

Liu, Lei · 游道通 · Yang, Zhiyong · Junfeng, Peng · Xingwang, Long · Jianbang, Chen · Ren, Zhicong

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

光电流增强倍数 (vs BiVO₄)

{'zh': '13.15', 'en': '13.15'}

光电流增强倍数 (vs BVO/BFO)

{'zh': '2.23', 'en': '2.23'}

正极化光电流增强

{'zh': '203.9', 'en': '203.9'} %

CEA检测范围

{'zh': '1 pg/mL to 0.1 mg/mL', 'en': '1 pg/mL to 0.1 mg/mL'}

CEA检出限

{'zh': '1.91', 'en': '1.91'} pg/mL

技术优势

光电流高一个数量级

Nd掺杂抑制了氧空位，增强了铁电性，协同异质结内建电场，使零偏压光电流比纯BiVO₄提高了13.15倍。

极化还能再增强两倍

外部正极化调控能带弯曲，使光电流在原有基础上再提升203.9%，提供了一种可复现的性能放大手段。

长期工作不衰减

极化调控不仅增强信号，还使电极在长时间光照下保持优异稳定性，满足了实际检测对可靠性的要求。

应用场景

• 肿瘤标志物检测：替代传统ELISA，实现无外加电源、超宽浓度范围的即时检测。
• 光电化学传感：用铁电体替代普通半导体，从根本上提升自驱动光电流和信噪比。
• 免标记免疫传感：直接利用光电流变化检测抗原，省去二抗标记和复杂信号放大步骤。
• 铁电光电极：以极化态调控能带弯曲和电荷分离，作为新一代光电转换核心部件。
• 自供电传感界面：实现零偏压检测，使便携式设备无需电池或外部电源即可运行。