单晶GaN衬底树枝状GaN-ZnO纳米线

II型结叠加空位调控

通过Au辅助CVD在导电GaN单晶衬底上构筑树枝状(GaN)₁₋ₓ(ZnO)ₓ/GaN异质结阵列，并经Ar退火调制缺陷，同时利用II型异质结与空位复合体协同提升电荷分离。

Li, Jing · Chen, Lixin · Zhe, Hua · Liu, Baodan

Applied Surface Science 2024

具体参数

光电流密度（优化光阳极）

{'zh': '0.25', 'en': '0.25'} mA cm⁻²

光电流密度（CoPi修饰后）

{'zh': '0.45', 'en': '0.45'} mA cm⁻²

技术优势

电荷分离改善

树枝状(GaN)₁₋ₓ(ZnO)ₓ/GaN阵列形成II型异质结，促进光生电子和空穴的空间分离，从而抑制复合。

空位缺陷可控

Ar退火处理可降低表面氧空位密度，同时提高O_N-V_Ga复合空位密度，两者均有利于提升光电化学性能。

CoPi修饰增流

CoPi助催化剂修饰将光电流密度从0.25 mA cm⁻²提升至0.45 mA cm⁻²（1.23 V vs. RHE），提升幅度达80%。

应用场景

• 光电化学水分解：该光阳极直接用于光电化学水分解制氢，无需外部偏压辅助。
• 光催化：异质结与空位调控增强光生载流子分离，可用于光催化降解或有机合成。
• 人工光合作用：模拟自然光合作用，利用太阳能将水分解为氢气和氧气。
• 氢能全产业链：作为制氢端光阳极，为氢能产业链提供绿色氢气来源。