揭示赤铁矿界面的掺杂偏析效应
材料科学
2021-05-24 v1
摘要
理解赤铁矿光阳极中原子结构修饰的效应，对于合理设计高效功能化方案至关重要。近来发现，利用 Sn/Sb 偏析进行界面修饰可显著提高赤铁矿的光催化效率。然而，在原子层面上对这些修饰的不同电子效应的理解仍然缺乏。本通讯描述了两种不同掺杂剂——Sn 和 Sb——在赤铁矿的固-固（晶界）与固-液（表面）界面上的偏析效应。在 ab-initio（第一性原理）方法中，我们定量提取了掺杂导致的多晶界面势垒降低，其引起晶粒间电子传输的增加。同时，掺杂剂在赤铁矿表面的偏析导致氧空位形成能的降低。此类空位导致了实验观察到的平带电位的上升。对两类界面上掺杂剂电子效应的理解，解释了经掺杂偏析界面修饰的赤铁矿的实验峰值效率，也为不同更高效率应用的界面控制与设计提供了可能。
引用
@article{arxiv.2105.00993,
title = {Unveiling the dopant segregation effect at hematite interfaces},
author = {Felipe Crasto de Lima and Gabriel R. Schleder and João B. Souza Junior and Flavio L. Souza and Fabrício B. Destro and Roberto H. Miwa and Edson R. Leite and Adalberto Fazzio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.00993},
year = {2021}
}