平面钛酸钡薄膜中的强体光伏效应

体光伏效应（BPE）导致由非对称材料产生光电流。尽管因其能够产生高于带隙（$E_g$）的光电压而备受关注，但由于产生的光电流较低，它被认为是一种微弱效应。在此，我们展示了通过在外延生长于不同衬底上引起的应变与生长取向简单地调控其基本铁电性质，在简单平面 BaTiO$_3$（BTO）薄膜中利用 BPE 可实现极高的光响应。我们发现响应度（$R_{\rm SC}$）对铁电极化（$P$）呈现非单调依赖，并获得了高达约 10$^{-2}$ 1/V 的极高 BPE 系数（$\beta$），据我们所知，这是迄今为止标准平面 BTO 薄膜报道的最高值。我们表明，基于第一性原理的体材料 BPE 标准描述无法解释我们薄膜中观察到的光电流趋势，因此提出了一种新机制，阐明了铁电薄膜中 $P$ 与响应度之间的基本关系。我们的结果表明，通过协同优化体结构、光吸收与电极-吸收层界面性质，可在标准平面薄膜几何中实现铁电光伏的实用化应用。