電気化学的ドーピングによって誘導されたTiO2ナノチューブ配列における高キャリア密度とキャパシタンス

本論文では、Ti箔サンプルの陽極酸化によって形成された垂直方向に整列したTiO2ナノチューブ配列の電子的充電および導電特性について説明します。得られた膜は、約10μmの長さ、22nmの壁厚、および56nmの孔径を持つ垂直方向に整列したナノチューブで構成され、インピーダンス分光法とサイクリックボルタンメトリーを用いて分析されます。電気化学的条件によって、二つのかなり異なる電子挙動が観察されます。強アルカリ性媒体中のナノチューブ配列サンプルは、色素増感型太陽電池で使用されるナノ粒子状TiO2膜の挙動に類似した振る舞いを示し、化学キャパシタンスと電子導電率がバイアス電圧とともに指数関数的に増加し、フェルミ準位の変位を示唆しています。酸性媒体中のナノチューブ配列サンプル、または強い負のバイアスを受けたアルカリ性媒体中のサンプルは、キャパシタンスと導電率の大幅な増加を示し、フェルミ準位のピン止めを示しています。これらの対照的な挙動は、TiO2のプロトン挿入に起因すると考えられます。我々の結果は、スーパーキャパシタ、色素増感型太陽電池、ガス感知を含む応用のための秩序ある金属酸化物ナノ構造の電子特性を制御するルートを示唆しています。