目的
BiVO4などの光触媒材料は、例えば水の分解などにおいて大きな関心を集めている。電子欠陥状態や表面パッシベーションは、重要な制限要因である。光触媒材料は粉末、多孔質層、または薄膜として適用されるため、こうした材料の簡便かつ非接触での光電気的特性評価は依然として困難である。
解決策
直流（ケルビンプローブ、接触電位差測定：DCPD）および交流（変調）モードにおけるSPV分光法は、非接触かつ高感度な手法であり、粉末、多孔質、および薄膜試料において、欠陥状態の励起に伴う電荷分離に関連する極めて微弱なSPV信号を検出することが可能である[1]。
応用例
図1は、BiVO4薄膜、多孔質層、および粉末の変調SPV振幅スペクトルを示している（[2]も参照）。BiVO4のバンドギャップの開始点（2.5 eV）、指数関数的テールのエネルギーパラメータ、および欠陥に関連する遷移を良好に測定することができる。 図2は、V13O15で修飾した多孔質BiVO4層について、パッシベーション用コバルトリン酸塩（Co-Pi）共触媒の有無によるDCPDスペクトルを示している（[3]も参照）。
参考文献
[1] Th. Dittrich, S. Fengler, 「光活性材料の表面光起電力解析」, World Scientific, 2020.
[2] S. Fengler 他、「表面光起電力法による BiVO4 粉末および低温ガス溶射膜の特性評価」、Catalysis Today 321 (2019) 34.
[3] H. Ren 他、「バナジウム酸ビスマス光電気化学触媒上に担持された金属性V13O16による電荷輸送の制御」、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.
関連ソリューションおよび業界: エピタキシャル層と薄膜
