Hematitové fotoanody s plně kontrolovatelnou texturou vhodné pro zvýšení efektivity solárního rozkladu vody

Vrstvy hematitu Fe₂O₃ jsou perspektivní pro aplikace tenkovrstvých fotoanod pro solární rozklad vody. Elektrická vodivost je pro tento materiál anizotropní s největší vodivostí ve směru kolmém na rovinu (110). Byla vyvinuta metoda pro kontrolu orientace krystalických zrn při depozici hematitových vrstev pulzním reaktivním naprašováním ze železného terče ve směsi plynů argonu a kyslíku. Byly použity různé frekvence a režim pulzování reaktivního magnetronového naprašovacího systému pracující s vysokým výkonem v pulzu HIPIMS. Ukázalo se, že texturu hematitových Fe₂O₃ vrstev lze spolehlivě a reprodukovatelně regulovat frekvencí pulzování výboje a velikostí výkonu v pulzu. Vlastnosti těchto vrstev byly měřeny pomocí rentgenové difrakce, Mössbauerovy spektroskopie, elektronové mikroskopie, fotoelektronové spektroskopie a fotoelektrochemického měření. Přesná kontrola depozičních podmínek umožnila vytvořit vrstvy hematitové fotoanody mající texturu podél rovin (110) a (104) s odlišnými fotoproudy 0,65 a 0,02 mA cm^-2.

Vztah mezi texturou vyjádřenou úhlem Q a fotoelektrochemickou aktivitou vrstev vyjádřenou velikostí fotoproudu.

¹Regional Centre of Advanced Technologies and Materials, Joint Laboratory of Optics and Departments of Experimental Physics and Physical Chemistry, Faculty of Science, Palacky University, 17 listopadu 1192/12, 771 46 Olomouc, Czech Republic
²Department of Materials Science and Engineering, University of Erlangen-Nuremberg, Martensstrasse 7, D-91058 Erlangen, Germany
³ Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Na Slovance 2, 14800 Prague, Czech Republic