Achieving Record High External Quantum Efficiency >86.7% in Solar‐Blind Photoelectrochemical Photodetection

光探测 材料科学 半导体 光电探测器 响应度 光电子学 纳米技术 量子效率 异质结 带隙 纳米颗粒 纳米线 单层
作者
Xin Liu,Danhao Wang,Pengfei Shao,Haiding Sun,Shi Fang,Yang Kang,Kun Liang,Hongfeng Jia,Yuanmin Luo,Junjun Xue,Jin Wang,Ting Zhi,Dunjun Chen,Bin Liu,Shibing Long,Rong Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (28) 被引量:44
标识
DOI:10.1002/adfm.202201604
摘要

Abstract Controlling interfacial and surface carrier dynamics associated with nanostructured semiconductors is the key to achieving outperforming electrical and optical characteristics in photoelectrochemical (PEC) devices. A strategy for surface renovation by loading a co‐catalyst (functional nanoparticles or layers) can unambiguously empower the device with superior surface property. In this work, a PEC‐type solar‐blind photodetector based on wide‐bandgap p‐AlGaN nanowires is reported on which Rh–Cr 2 O 3 hybrid structures are rationally loaded. Impressively, the external quantum efficiency of the devices is strikingly boosted from 28.8% to 86.7%, while a record‐high responsivity of 178.3 mA W −1 is achieved, exhibiting one of the highest values among PEC photodetectors. Both experimental insights and theoretical modeling reveal that the initial decoration of Rh nanoparticles facilitate the interfacial carrier transfer and separation while optimizing the hydrogen adsorption energy. After subsequent incorporation of the amorphous Cr 2 O 3 layer, which acts as a molecular sieve, not only can the side reaction over Rh be effectively suppressed, but also the interfacial carrier dynamics and surface chemical reactivity are further boosted, thus contributing to more favorable PEC processes. The work offers a unique synergetic strategy to optimize the surface property of semiconductors for boosting photoresponse performance in aqueous environments for future bio‐ or chemical‐related sensing applications.
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