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  5. Limitation of Fermi level shifts by polaron defect states in hematite photoelectrodes
 
  • Details
2018
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Limitation of Fermi level shifts by polaron defect states in hematite photoelectrodes

File(s)
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Hauptpublikation
s41467-018-06838-2.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 757.34 KB
TUDa URI
tuda/7620
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-197979
DOI
10.26083/tuprints-00019797
Autor:innen
Lohaus, Christian
Klein, Andreas ORCID 0000-0001-7463-1495
Jaegermann, Wolfram
Kurzbeschreibung (Abstract)

The optical band gap is a major selection criterion for an absorber in photocatalytic water splitting. Due to its ideal value hematite has been intensively investigated without reaching the expectation, yet. In this work, the Fermi level positions in hematite due to doping and contact formation are investigated. An upper boundary for the Fermi level position at 1.8 eV above the valence band maximum due to the formation of polarons is identified. This results in a different concept of the effective band gap for hematite which we believe is transferable to any material with competing polaron formation after optical excitation: the optical band gap of 2.2 eV deviates from an effective electronic band gap of 1.75 eV. The polaron state acts as a limit in (quasi-)Fermi level shift, restricting the potential of charge transfer reactions. Additionally, it has led to an incorrect determination of the band edge positions of hematite in electrochemical contacts.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Oberflächenforschung
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Nature Communications
Jahrgang der Zeitschrift
9
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
2041-1723
Verlag
Springer Nature
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2018
Verlags-DOI
10.1038/s41467-018-06838-2
PPN
495611603

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