이 팀은 풍부하고 안정적이며 저렴한 적철광 (α-Fe2O3)이라는 특정 금속 산화물에 중점을 두어 광전기 화학 물 분할을위한 매력적인 재료입니다. 그러나, 적철광의 성능은 짧은 캐리어 확산 길이에 의해 제한되었으며, 이는 전극 표면에 도달하기 전에 광 생성 전하 운반체가 빠르게 재조합하여 효율을 감소 시킨다는 것을 의미한다.
이러한 도전을 해결하기 위해, 연구원들은 적철광 광 전극에 얇은 갈륨 산화물 (GA2O3)의 원자 층 증착 (ALD)을 포함하는 독특한 표면 처리를 사용 하였다. 이 처리는 기본적으로 적철광의 표면 특성 및 캐리어 역학을 변화시켜 캐리어 확산 길이를 효과적으로 확장시켰다.
결과는 놀랍습니다. 처리 된 적철광 광 전극은 광전류 밀도의 거의 6 배 증가를 보여 주었으며, 이는 물을 효율적으로 분할하는 능력이 크게 향상되었습니다. 이러한 향상은 개선 된 전하 캐리어 분리 및 수송뿐만 아니라 GA2O3 층으로부터 발생하는 증가 된 광 흡수에 기인한다.
연구자들은 고급 특성화 기술과 이론 모델링을 사용 하여이 향상된 성능의 메커니즘을 추가로 분석했습니다. 그들은 전자 밴드 구조, 전하 캐리어 역학 및 계면 특성에 대한 통찰력을 얻었으며, 이는 처리 조건을 최적화하고 훨씬 더 효율적인 광전자를 설계하기위한 귀중한 지침을 제공했습니다.
표면 화학을 조작하고 적철광과 GA2O3 사이의 상승 효과를 활용함으로써,이 연구는 태양 물 분할을위한 금속 산화물 광전질의 성능을 향상시키는 유망한 경로를 제공합니다. 이번 연구 결과는 비용 효율적이고 확장 가능한 태양 광 연료 기술을 개발하기위한 지속적인 노력에 기여하여 지속 가능하고 탄소 중립적 인 미래에 대한 희망을 제공합니다.
