特徴サイズ、膜厚、およびシリコンドーピングが太陽水分解用のナノ構造ヘマタイト光陽極の性能に与える影響

大気圧化学蒸着（APCVD）によって調製されたナノ構造ヘマタイトからなる光陽極は、太陽水分解のベンチマークを設定してきました。ここでは、重要な合成パラメーターを変化させ、光陽極の性能を探ることで、この有望なシステムを徹底的に調査し、その操作に影響を与える主要な要因を特定します。膜厚を変化させることで、成長が線形であることを示します。600 nmまでの膜では電子輸送に関する懸念はありませんが、膜のバルク部分と比較して、フッ素ドープスズ酸化物との界面近くのヘマタイト内で光生成キャリアの再結合率が高くなることがわかりました。薄膜のナノポーラス樹状構造の形成メカニズムは、基板成長温度を変化させた結果に基づいて議論されます。膜の観察された特徴サイズは、この温度とシリコンドーパント前駆体（TEOS）の存在に強く依存することがわかります。ラマンおよびメスバウアー実験は、温度とドーピングが結晶性と最終的に光性能にどのように影響するかを明らかにします。また、インピーダンス分光法を用いて異常に高いドナー密度の証拠を見つけ、ポリクリスタリンヘマタイト光陽極のナノサイズの特徴内に空間電荷場が形成されることを可能にします。