利用氮氧化钛薄膜优化平面金属-半导体界面的热电子收集
介观与纳米尺度物理
2018-07-11 v1 材料科学
摘要
理解金属-半导体界面对于光催化与亚带隙太阳能收集至关重要，其中亚带隙光子可被激发并抽取至半导体中。本工作中，我们比较了 Au/TiO2 与氮氧化钛/TiO2-x 界面的电子抽取效率，后者中自发形成的氧化物层（TiO2-x）构成了金属-半导体接触。采用时间分辨泵浦-探测光谱研究两种情形下的电子复合速率。不同于 Au/TiO2 中纳秒级复合寿命，我们在 TiON 体系中发现了电子弛豫的瓶颈，并用陷阱介导复合模型加以解释。利用该模型，我们研究了母体薄膜中氧含量对弛豫动力学的可调性。优化薄膜（TiO0.5N0.5）表现出最高的载流子抽取效率、最慢的陷阱捕获以及可观的到达表面氧化物的热电子群体。我们的结果展示了氧在增强电子收集与延长电子寿命方面的积极作用，仅利用氮氧化钛的天然氧化物即可提供优化的金属-半导体界面。
引用
@article{arxiv.1807.03702,
title = {Optimizing hot electron harvesting at planar metal-semiconductor interfaces with titanium oxynitride thin films},
author = {Brock Doiron and Yi Li and Andrei Mihai and Stefano Dal Forno and Sarah Fearn and Lesley F. Cohen and Neil M. Alford and Johannes Lischner and Peter Petrov and Stefan A. Maier and Rupert F. Oulton},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.03702},
year = {2018}
}
备注
21 words, 5 figures + 4 supplementary figures