SiOx Interfacial Engineering of UV/Ozone Oxidation for an Efficient Water-Reduction Metal–Insulator–Semiconductor Silicon Photocathode

光电阴极 光电流 材料科学 半导体 双层 光电子学 分解水 氧化物 带材弯曲 费米能级 纳米技术 化学工程 催化作用 化学 光催化 冶金 电子 生物化学 物理 量子力学 工程类
作者
Chenxiao Jiang,Siqin Zhou,Jinlu Han,Guancai Xie,Jian Gong,Juan Zhang
出处
期刊:ACS Catalysis 卷期号:: 17945-17957
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c05792
摘要

A metal–insulator–semiconductor (MIS) structure is an attractive interfacial structure for efficient photoelectrochemical (PEC) water-splitting reactions. However, developing a cost-effective and highly active photoelectrode for the PEC water-splitting reaction is still a major challenge. In this study, we use an easy-to-operate and economical UV/ozone (UV/O3) oxidation process to prepare ultrathin SiOx oxide as an insulating layer, which is integrated with the bilayer non-precious-metal collector Al/Ni serving as the catalyst and the p-Si semiconductor to obtain a cost-effective and efficient MIS structure photocathode. The outcomes demonstrate that the ultrathin SiOx insulation layer significantly improves the PEC hydrogen evolution reaction (HER), through comparing the photovoltage and photocurrent density of the MIS system. The inner metal Al in the bilayer collector Al/Ni regulates the degree of band bending at the semiconductor–metal interface. Additionally, the presence of the ultrathin Al2O3 insulation layer effectively reduces Fermi-level pinning, which promotes the efficient transfer of photoelectrons to electrolytes. These were confirmed through photoelectric performance testing of the MIS system. The generation of a photocurrent of 15 mA cm–2 at a potential level of 0 V (vs reversible hydrogen electrode) has been obtained by optimizing the thickness of the SiOx and bilayer non-precious-metal collector. This study presents an economical and efficient strategy for enhancing PEC-HER performance in silicon-based photocathodes using an MIS structure.
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
1秒前
1秒前
2秒前
Li完成签到 ,获得积分10
3秒前
Chao发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
Lucas应助123采纳,获得10
7秒前
HP发布了新的文献求助10
8秒前
Jenny发布了新的文献求助10
9秒前
Demon发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
太阳完成签到,获得积分20
11秒前
11秒前
wjq发布了新的文献求助10
12秒前
隐形的长颈鹿完成签到,获得积分10
12秒前
WuFen发布了新的文献求助20
12秒前
13秒前
13秒前
豆子发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
今后应助123木头人采纳,获得30
13秒前
小鹿完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
太阳发布了新的文献求助10
13秒前
Yiy完成签到 ,获得积分0
13秒前
15秒前
16秒前
张三完成签到,获得积分10
17秒前
闫闫发布了新的文献求助10
17秒前
到家了发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
17秒前
17秒前
mw完成签到,获得积分10
17秒前
dxtmm完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
19秒前
香蕉觅云应助知性的傲易采纳,获得10
19秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Foreign Policy of the French Second Empire: A Bibliography 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
Classics in Total Synthesis IV 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3146022
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2797382
关于积分的说明 7824093
捐赠科研通 2453743
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1305846
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 627593
版权声明 601491