ساخت و مشخصه يابي لايه‌هاي نازك متخلخل BiVO4: تأثير نقص‌هاي ساختاري بر خواص فوتوالكتروشيميايي

در اين تحقيق، لايه هاي نازك متخلخل BiVO4 به ضخامت حدود 1/3 ميكرومتر به كمك روش افشانۀ پايروليز پالسي بر روي بستر رساناي شفاف ITO تهيه شد. بررسي الگوي پراش پرتو X، نشان داده كه اين لايه ها ساختار چهار وجهي شيلايت داشته و ميانگين اندازۀ بلورك هاي آن حدود16nmتخمين زده شد. بر اساس تحليل نتايج طيف جذب اپتيكي در محدودۀ مرئي-فرابنفش، لايه هاي ساخته شده داراي شكاف نواري برابر با 2/47eV~ به دست آمد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) به خوبي ساختار متخلخل لايه ها را نشان ميدهد. اندازه متوسط تخلخل هاي سطح لايه برابر با 162nm~ و قطر متوسط رگه هاي BiVO4 برابر با 208nm~ تعيين شد. با استفاده از عمليات احياي الكتروشيميايي، نقص هاي اكسيژن در لايه ها ايجاد شده و تاثير آن بر خواص الكترو/فوتوالكتروشيميايي آنها مورد برررسي قرار گرفت. نتايج اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) نشان داد كه در اثر عمليات احيا، ظرفيت خازني مربوط به حالت هاي سطحي بيش از 6 برابر افزايش يافته كه به معني فرار الكترون هاي سطحي است. مقاومت انتقال بار و ظرفيت لايۀ هلمهولتز به ترتيب تقريباً 2 برابر و 0/4 برابر مقادير به دست آمده درمقايسه با حالت قبل از احيا به دست آمد، كه مبين فرار الكترون ها از لايۀ متناظر با حالت هاي سطحي به لايۀ هلمهولتز است. با رسم نمودار منفي فاز بر حسب لگاريتم بسامد اعمالي و با توجه به بسامدي كه نمودار بيشينه مي شود، مشخص شد كه طول عمر مؤثر حامل هاي بار بعد از عمليات احياي الكتروشيميايي به حدود 25ms رسيده كه تقريباً به 2 برابر مقدار آن در حالت قبل از عمل احيا، افزايش مي‌يابد.