An In0.42Ga0.58N tunnel junction nanowire photocathode monolithically integrated on a nonplanar Si wafer

光电阴极 材料科学 光电流 纳米线 光电子学 薄脆饼 半导体 带隙 能量转换效率 分解水 量子隧道 氮化物 光电导性 量子效率 电子 纳米技术 光催化 图层(电子) 物理 量子力学 催化作用 化学 生物化学
作者
Yongjie Wang,Srinivas Vanka,Jiseok Gim,Yuanpeng Wu,Ronglei Fan,Yazhou Zhang,Jinwen Shi,Mingrong Shen,Robert Hovden,Zetian Mi
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:57: 405-413 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2018.12.067
摘要

Group III-nitride semiconductors exhibit many ideal characteristics for solar water splitting, including a tunable energy bandgap across nearly the entire solar spectrum and suitable band edge positions for water oxidation and proton reduction under visible and near-infrared light irradiation. To date, however, the best reported energy conversion efficiency for III-nitride semiconductor photocathodes is still below 1%. Here we report on the demonstration of a relatively efficient p-type In0.42Ga0.58N photocathode, which is monolithically integrated on an n-type nonplanar Si wafer through a GaN nanowire tunnel junction. The open pillar design, together with the nonplanar Si wafer can significantly maximize light trapping, whereas the tunnel junction reduces the interfacial resistance and enhances the extraction of photo-generated electrons. In addition, photodeposited Pt nanoparticles on InGaN nanowire surfaces significantly improve the cathodic performance. The nanowire photocathode exhibits a photocurrent density of 12.3 mA cm−2 at 0 V vs. RHE and an onset potential of 0.79 V vs. RHE under AM 1.5 G one-sun illumination. The maximum applied bias photon-to-current efficiency reaches 4% at ~0.52 V vs. RHE, which is one order of magnitude higher than the previously reported values for III-nitride photocathodes. Significantly, no performance degradation was measured for over 30 h solar water splitting with a steady photocurrent density ~12 mA cm−2 without using any extra surface protection, which is attributed to the spontaneous formation of N-terminated surfaces of InGaN nanowires to protect against photocorrosion.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
CC发布了新的文献求助10
刚刚
JamesPei应助英俊奇异果采纳,获得10
1秒前
吕德华完成签到,获得积分10
2秒前
隐形曼青应助江河采纳,获得10
2秒前
科研通AI2S应助UUSee采纳,获得10
2秒前
脑洞疼应助敏感静采纳,获得10
6秒前
Garrett完成签到 ,获得积分10
7秒前
布洛芬完成签到,获得积分10
8秒前
jeff发布了新的文献求助20
8秒前
Abner应助热心的幻姬采纳,获得10
9秒前
阿楷完成签到,获得积分10
11秒前
威武鞅完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
Acc完成签到,获得积分10
11秒前
huhu完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
Yu发布了新的文献求助10
14秒前
小马甲应助CC采纳,获得30
15秒前
huhu发布了新的文献求助10
15秒前
WFLLL完成签到,获得积分10
15秒前
宅心仁厚完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
17秒前
加油呀发布了新的文献求助10
18秒前
不呐呐完成签到,获得积分10
19秒前
沃茸完成签到,获得积分10
20秒前
杨文彬发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
huohua完成签到,获得积分10
21秒前
visage发布了新的文献求助10
22秒前
wanci应助摩登兄弟采纳,获得10
24秒前
研友_yLpYkn完成签到,获得积分10
24秒前
zho应助feng采纳,获得10
26秒前
沃茸发布了新的文献求助10
26秒前
maox1aoxin应助jeff采纳,获得20
26秒前
ailashi完成签到,获得积分20
27秒前
自信的冬日完成签到,获得积分10
27秒前
benben055完成签到,获得积分10
28秒前
欣慰土豆完成签到 ,获得积分10
28秒前
29秒前
高分求助中
求助这个网站里的问题集 1000
Floxuridine; Third Edition 1000
Models of Teaching(The 10th Edition,第10版!)《教学模式》(第10版!) 800
La décision juridictionnelle 800
Rechtsphilosophie und Rechtstheorie 800
Nonlocal Integral Equation Continuum Models: Nonstandard Symmetric Interaction Neighborhoods and Finite Element Discretizations 600
Academic entitlement: Adapting the equity preference questionnaire for a university setting 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 免疫学 细胞生物学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2872686
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2481157
关于积分的说明 6721419
捐赠科研通 2166968
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1151187
版权声明 585720
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 565145