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  5. Interaction of Water with Atomic Layer Deposited Titanium Dioxide on p‐Si Photocathode: Modeling of Photoelectrochemical Interfaces in Ultrahigh Vacuum with Cryo‐Photoelectron Spectroscopy
 
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2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Interaction of Water with Atomic Layer Deposited Titanium Dioxide on p‐Si Photocathode: Modeling of Photoelectrochemical Interfaces in Ultrahigh Vacuum with Cryo‐Photoelectron Spectroscopy

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TUDa URI
tuda/7825
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-201410
DOI
10.26083/tuprints-00020141
Autor:innen
Cottre, Thorsten ORCID 0000-0001-7302-2022
Fingerle, Mathias
Kranz, Melanie
Mayer, Thomas ORCID 0000-0001-6301-9196
Kaiser, Bernhard
Jaegermann, Wolfram ORCID 0000-0003-3677-4481
Kurzbeschreibung (Abstract)

This study combines cryo‐photoelectron spectroscopy and electrochemical analysis techniques to investigate the p‐Si/SiO₂/TiO₂/H₂O system in the context of water‐splitting. Atomic layer deposition is used for the preparation of a TiO₂ thin film coating for a p‐Si/SiO₂ photocathode. First, an interface experiment is performed to study the contact properties of the interface between p‐Si/SiO₂ and TiO₂. For the p‐Si/TiO₂ heterojunction, a downward band bending of 0.3 eV is found for the p‐Si toward the interface. Second, a water adsorption experiment is conducted, which allows the investigation of the surface chemistry of the TiO₂ coating in contact to water. A direct correlation between the amount of surface hydroxide species, formed due to water dissociation, and Ti³⁺ defect state density is found. Furthermore, a surface water species can be identified in addition to the commonly found bulk molecular water. Together with the results from a Mott–Schottky analysis, a complete energy level alignment can be constructed.

Freie Schlagworte

atomic layer depositi...

energy band diagrams

photoelectron spectro...

water adsorption

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Oberflächenforschung
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Advanced Materials Interfaces
Jahrgang der Zeitschrift
8
Heftnummer der Zeitschrift
11
ISSN
2196-7350
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1002/admi.202002257
PPN
519282094
Artikel-ID
2002257

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