On the Interaction of the Photovoltaic Response With Ferroelectric and Magnetic Domains: Magnetoelectric Control of the Photovoltaic Response in BiFeO3 Thin Films
Sobre a Interação da Resposta Fotovoltaica com Domínios Ferroelétricos e Magnéticos: Controle Magnetoelétrico da Resposta Fotovoltaica em Filmes Finos de BiFeO₃
Autores:
- Luciano Cardoso Dias,
- Eduardo Astrath Volnistem, *
- Maurício Mazur, *
- Fernanda Barbieri,
- Karina Midori Endo,
- Ana Carolina Ferreira,
- Mariele Noemi da Silva Diaz,
- Taiana Gabriela Moretti Bonadio, *
- Ricardo Yoshimitsu Miyahara, *
- Tania Toyomi Tominaga, *
- Gustavo Sanguino Dias, *
- Luiz Fernando Cótica, *
- Ivair Aparecido dos Santos, *
- José Antonio Eiras,
- Valdirlei Fernandes Freitas *
* Pesquisador NAPI EZC
Publicado 24 de março de 2026
Abstract
In the search for innovative photovoltaic solutions, bismuth ferrite (BiFeO3) has received significant attention due to the possibility of simultaneous use of its photovoltaic (PV), ferroelectric, and magnetic properties. Furthermore, the possibility of controlling photovoltaic responses through the orientation of ferroelectric and magnetic domains by external fields gives great potential to devices made up of BiFeO3 thin films. This paper investigates PV responses of BiFeO3-based devices under the influence of the different ferroelectric and magnetic domain orientations. We have found a strong correlation polarization/magnetization states with PV. This relation gives rise to a huge increment in photogeneration that goes up to about 7-fold higher than in pristine samples. Thus, BiFeO3-based photovoltaic devices can be highlighted as tunable, multifunctional, and amplifiable systems by electric and magnetic stimuli.
Resumo
Na busca por soluções fotovoltaicas inovadoras, a ferrita de bismuto (BiFeO₃) tem recebido atenção significativa devido à possibilidade de uso simultâneo de suas propriedades fotovoltaicas (FV), ferroelétricas e magnéticas. Além disso, a possibilidade de controlar respostas fotovoltaicas por meio da orientação de domínios ferroelétricos e magnéticos através de campos externos confere grande potencial a dispositivos constituídos por filmes finos de BiFeO₃. Este trabalho investiga as respostas fotovoltaicas de dispositivos baseados em BiFeO₃ sob a influência de diferentes orientações de domínios ferroelétricos e magnéticos. Foi encontrada uma forte correlação entre os estados de polarização/magnetização e a resposta fotovoltaica. Essa relação resulta em um grande aumento na fotogeração, alcançando valores cerca de sete vezes superiores aos observados em amostras pristine. Assim, dispositivos fotovoltaicos baseados em BiFeO₃ destacam-se como sistemas ajustáveis, multifuncionais e amplificáveis por estímulos elétricos e magnéticos.
Essa pesquisa
contribui para as seguintes ODS:
