Objectif
Les matériaux photocatalytiques tels que le BiVO4 présentent un grand intérêt, par exemple pour la dissociation de l'eau. Les états de défauts électroniques et la passivation de surface constituent des facteurs limitants importants. Les matériaux photocatalytiques peuvent être appliqués sous forme de poudres, de couches poreuses ou de films minces, ce qui rend encore difficile leur caractérisation photoélectrique simple et sans contact.
Solution
La spectroscopie SPV en modes CC (sonde de Kelvin, mesure de la différence de potentiel de contact : DCPD) et CA (modulée) est une méthode sans contact et hautement sensible permettant de détecter des signaux SPV très faibles liés à la séparation de charges sous excitation d'états de défaut pour des échantillons de poudre, de matériaux poreux et de films minces [1].
Exemple d'application
La figure 1 montre les spectres de l'amplitude SPV modulée pour un film mince, une couche poreuse et une poudre de BiVO4 (voir également [2]). Le début de la bande interdite du BiVO4 (2,5 eV), les paramètres énergétiques des queues exponentielles et les transitions liées aux défauts peuvent être bien mesurés. La figure 2 présente les spectres DCPD de couches poreuses de BiVO4 décorées de V13O15 avec et sans cocatalyseur passivant à base de phosphate de cobalt (Co-Pi) (voir également [3]).
Références
[1] Th. Dittrich, S. Fengler, « Surface photovoltage analysis of photoactive materials », World Scientific, 2020.
[2] S. Fengler, et al., « Caractérisation de poudres de BiVO4 et de couches déposées par pulvérisation à froid de gaz à l'aide de techniques de phototension de surface », Catalysis Today 321 (2019) 34.
[3] H. Ren, et al., « Manipulation du transport de charge par du V13O16 métallique déposé sur un catalyseur photoélectrochimique à base de vanadate de bismuth », Adv. Mater. (2019) 1807204.
Fig. 1: Viewgraphs and spectra of the modulated SPV amplitudes for a BiVO4 thin film (black), porous layer (red) and powder (blue). Band gap is marked.
Fig. 2: DCPD spectra of porous BiVO4 layers decorated with V13O15 with (red) and without (blue) a cobalt phosphate cocatalyst.
Solutions et secteurs industriels associés: Couches épitaxiées et couches minces
