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J-GLOBAL ID：201202204853682774   整理番号：12A0623459

効率的光電気化学的水分解を目指してのヘマタイト超薄膜作製のための同形的テンプレートとしてのGa₂O₃下層

A Ga₂O₃ underlayer as an isomorphic template for ultrathin hematite films toward efficient photoelectrochemical water splitting

著者 (7件)： HISATOMI Takashi (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne, CHE) ,  BRILLET Jeremie (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne, CHE) ,  CORNUZ Maurin (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne, CHE) ,  LE FORMAL Florian (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne, CHE) ,  TETREAULT Nicolas (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne, CHE) ,  SIVULA Kevin (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne, CHE) ,  GRAETZEL Michael (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne, CHE)
資料名： Faraday Discussions  (Faraday Discussions)
巻： 155  ページ： 223-232  発行年： 2012年 
JST資料番号： C0377A  ISSN： 1359-6640  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 光電気化学的水分解反応のためのヘマタイト光アノードは,きわめて薄い膜として作製することが多い。これは,光励起キャリアの拡散長が短いため,電荷再結合を最小にするためである。しかし,基板との構造的相互作用によって引き起こされる結晶性の低さのため,超薄膜のヘマタイト光アノードを製作する可能性は否定的である。本研究では導電性基板上にヘマタイト層を堆積する前に,同形(コランダム型)構造テンプレートとしてGa₂O₃超薄膜下層を原子層堆積した。その結果,光電気化学的水分解の光電流の開始電圧は0.2V低くなり,改善された。Ga₂O₃下層の恩恵はその下層の厚さが2nmのときもっとも顕著であった。厚さが2nmより薄いときは結晶性が悪く,Ga₂O₃下層はヘマタイト層形成のテンプレートとして有効に働かなかった。一方,下層の厚さが2nmより厚くなるとヘマタイトの光電気化学的パフォーマンスは低下した。これは大きな伝導バンドオフセットでGa₂O₃下層がヘマタイトから導電性基板への電子注入を妨げるためと考えられる。Ga₂O₃下層を挿入したときの光電気化学的パフォーマンスはヘマタイト層が厚さが薄いときほど有意に増大した。これはヘマタイト超薄膜の結晶性の改善によって説明できる。Ga₂O₃下層の挿入法はSb-ドープSnO₂ナノ粒子を担持した粗い導電性基板に対しても適用でき,光電流を1.4倍増大させることができた。これらの結果から,Ga₂O₃下層は,高度に粗い基板と極端に薄いヘマタイト吸着剤からなるホスト-ゲスト型ナノ複合体の開発に有効利用されるであろう。

シソーラス用語： *分解反応 ,  *光電気化学 ,  *赤鉄鉱 ,  *超薄膜 ,  *酸化ガリウム ,  光電流 ,  ナノ複合材料 ,  表面改質
準シソーラス用語： ナノ複合体 ,  ヘマタイト ,  *水分解

分類 (3件)： 光化学反応  (CB08020F) ,  電気化学反応  (CB07050F) ,  酸化物薄膜  (BK14050P)

タイトルに関連する用語 (7件)： 光電気化学 ,  水分解 ,  ヘマタイト ,  薄膜作製 ,  テンプレート ,  Ga2O3 ,  下層