通过致密 TiO$_2$ 薄层对水分解中 III-V 族纳米线的稳健保护
介观与纳米尺度物理
2020-12-17 v1 化学物理
摘要
具有合适能带结构和高光捕获能力的窄带隙 III-V 族半导体纳米线（NWs）是高效低成本太阳能水分解系统的理想选择。然而，由于其纳米尺度尺寸，它们比薄膜对应物遭受更严重的电解质溶液腐蚀。因此，短期耐久性是将这些纳米线用于实际水分解应用的主要障碍。在此，我们首次证明通过原子层沉积沉积的约 7 nm 厚致密 TiO 薄层可对 III-V 族纳米线提供稳健保护。受保护的 GaAs 纳米线在环境大气中储存 14 个月后保持其光致发光强度的 91.4%，这表明 TiO 层无针孔。作为水分解的光阴极，它们表现出比未保护对应物大 45% 的光电流密度和 91% 的高法拉第效率，并且还能在窄带隙 III-V 族纳米线光电电极中保持创纪录的长时间高度稳定性能；在强酸电解质溶液（pH = 1）中经过 67 小时光电化学稳定性测试反应后，它们未显示出明显的腐蚀迹象，这与未保护纳米线在 35 小时后完全失效形成鲜明对比。这些发现为增强基于 III-V 族纳米线的光电电极的稳定性和性能提供了有效途径，这对太阳能水分解系统的实际应用极为重要。
引用
@article{arxiv.2012.09149,
title = {Robust Protection of III-V Nanowires in Water Splitting by a Thin Compact TiO$_2$ Layer},
author = {Fan Cui and Yunyan Zhang and H. Aruni Fonseka and Premrudee Promdet and Ali Imran Channa and Mingqing Wang and Xueming Xia and Sanjayan Sathasivam and Hezhuang Liu and Ivan P. Parkin and Hui Yang and Ting Li and Kwang-Leong Choy and Jiang Wu and Chris Blackman and Ana M. Sanchez and Huiyun Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.09149},
year = {2020}
}
备注
27 pages, 5 figures