광촉매 물질(TiO2) 연구 및 모니터링

목적

TiO₂와 같은 광촉매 물질은 산업 폐수 정화나 물 분해와 같은 분야에서 큰 관심을 받고 있습니다. 방향성 전하 이동 현상을 규명하는 것은 결함 상태, 결함 밴드 및 도핑의 역할을 더 깊이 이해하고 기술을 제어하는 데 중요합니다.

해결 방안

직류(Kelvin probe, 접촉 전위차 측정, DCPD) 및 교류(변조) 모드에서의 SPV 분광법은 선택적 방향성 전하 분리[1]에 대한 정보를 제공하며, 표면에서 도핑이 밴드 벤딩, 재결합 손실 및 스캐빈저(전자 또는 정공을 수용하는 물질)에 미치는 영향을 조사할 수 있게 해줍니다.

응용 예

TiO_2는 환원 또는 산화 분위기에서 열처리를 통해 n형 및 p형으로 도핑될 수 있음이 밝혀졌습니다(그림 1, 자세한 내용은 [2] 참조). 그림 2는 TiO₂ 분말을 냉기 분무하여 증착한 후 TiO₂의 결함 및 밴드 갭 전이의 증착 온도 의존성을 보여줍니다(자세한 내용은 [3] 참조). 질소 도입으로 인한 TiO₂의 결함 밴드 변화와 전하 이동에 미치는 영향은 [4]에서 연구되었습니다.

참조

[1] Th. Dittrich, S. Fengler, “광활성 물질의 표면 광전압 분석”, World Scientific, 2020.

[2] M. K. Nowotny 외, “실온에서 이산화티타늄의 p형 반도체 특성 관찰”, Materials Letters 64 (2010) 928.

[3] I. Hermann-Geppert 외, “광유도 물 산화를 위한 냉기 분사 TiO₂ 기반 전극”, ECS Transactions 58 (2014) 21.

[4] R. Beranek 외, „광전류 및 표면 광전압 연구를 통한 질소 개질 TiO_₂ 광촉매의 전자 구조 탐구”, Chem. Phys. 339 (2007) 11.