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Optimierung von p-GaP-Halbleitermaterialien zur photoelektrochemischen Wasserspaltung

Fertig, Dominic :
Optimierung von p-GaP-Halbleitermaterialien zur photoelektrochemischen Wasserspaltung.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2015)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Optimierung von p-GaP-Halbleitermaterialien zur photoelektrochemischen Wasserspaltung
Language: German
Abstract:

In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen zur Charakterisierung und Optimierung der oberflächenphysikalischen Eigenschaften von p-dotierten Galliumphosphid-Einkristallen zur Anwendung als photoelektrochemische Zelle für die Wasserspaltung unternommen. Charakterisiert wurden die Proben unter Ultrahochvakuumbedingungen (UHV) mittels elektronenspektroskopischer Messmethoden, wie XPS, UPS, IPES und AES, sowie durch Beugung langsamer Elektronen (LEED). Zur Bestimmung der Effizienz der Zelle wurden Cyclovoltammetriemessungen (CV) mit verschiedenen Elektrolyten durchgeführt. Um die Grenzfläche im Bezug auf Bandanpassung, Transporteigenschaften und Stabilität gegenüber dem Elektrolyten weiter zu optimieren, wurden verschiedene dünne Schichten Zinkoxid, Zinndioxid und Galliumnitrid durch RF-Magnetron-Sputtern und reaktives Sputtern abgeschieden. Zudem wurde durch Aufbringen von Platinpartikeln als Katalysator via physikalischer Dampfabscheidung (PVD) versucht, die photoelektrochemische Wasserspaltungsreaktion zu beschleunigen. Hierbei ist es gelungen, einen großen Teil der Resultate aus den oberflächenphysikalischen Messungen auf das Verhalten in der Photoelektrochemie zu übertragen. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen auf eine starke Abhängigkeit von der Art der Oberflächenpräparation, der Rekonstruktion in den verschiedenen Kristallorientierungen und den damit einhergehenden Oberflächenzuständen schließen.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In the present work investigations of p-doped gallium phosphide single cristal surface for characterizing and optimizing the physical propertiess as a device for photoelectrochemical water splitting were conducted. The samples have been characterized under ultra high vacuum conditions (UHV) using photoelectron spectroscopy like XPS, UPS, IPES and AES as well as low energy electron diffraction (LEED). To determine the efficiency of the photoelectrochemical cell, cyclo-voltammetric measurements (CV) with different electrolytes were obtained. For further optimization of the interface by means of band alignment, transport properties and stability against the electrolyte, various thin films of zinc oxide, tin dioxide and gallium nitride have been deposited by RF-magnetron sputtering and reactive sputtering techniques. Additionally the attempt was made to evaporate platinum particles via physical vapor deposition (PVD), to enhance the photoelectrochemical water splitting reaction. In this respect it was possible, to correlate the surface physical properties to the behavior in the photoelectrochemistry. These findings indicate a strong dependence on the surface preparation and reconstruction in different crystal orientations with respect to surface states.English
Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: p-GaP, gallium phosphide, photoelectrochemical water splitting, XPS, UPS, IPES, CV, LEED
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
p-GaP, gallium phosphide, photoelectrochemical water splitting, XPS, UPS, IPES, CV, LEEDEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences
11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science
11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science > Surface Science
Date Deposited: 20 Oct 2015 08:35
Last Modified: 20 Oct 2015 08:35
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-50091
Referees: Jaegermann, Prof. Wolfram and Elsäßer, Prof. Wolfgang
Refereed: 17 September 2015
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/5009
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