ساخت و مشخصه یابی لایه های نازک متخلخل BiVO4: تاثیر نقص های ساختاری بر خواص فوتوالکتروشیمیایی

در این تحقیق، لایه های نازک متخلخل BiVO4 به ضخامت حدود 1/3 میکرومتر به کمک روش افشانه پایرولیز پالسی بر روی بستر رسانای شفاف ITO تهیه شد. بررسی الگوی پراش پرتو X، نشان داده که این لایه ها ساختار چهار وجهی شیلایت داشته و میانگین اندازه بلورک های آن حدودnm  16 تخمین زده شد. بر اساس تحلیل نتایج طیف جذب اپتیکی در محدوده مریی-فرابنفش، لایه های ساخته شده دارای شکاف نواری برابر با eV 2/47~ به دست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) به خوبی ساختار متخلخل لایه ها را نشان میدهد. اندازه متوسط تخلخل های سطح لایه برابر باnm  162~ و قطر متوسط رگه های BiVO4 برابر با nm 208~ تعیین شد. با استفاده از عملیات احیای الکتروشیمیایی، نقص های اکسیژن در لایه ها ایجاد شده و تاثیر آن بر خواص الکترو/فوتوالکتروشیمیایی آنها مورد برررسی قرار گرفت. نتایج اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) نشان داد که در اثر عملیات احیا، ظرفیت خازنی مربوط به حالت های سطحی بیش از 6 برابر افزایش یافته که به معنی فرار الکترون های سطحی است. مقاومت انتقال بار و ظرفیت لایه هلمهولتز به ترتیب تقریبا 2 برابر و 0/4 برابر مقادیر به دست آمده درمقایسه با حالت قبل از احیا به دست آمد، که مبین فرار الکترون ها از لایه متناظر با حالت های سطحی به لایه هلمهولتز است. با رسم نمودار منفی فاز بر حسب لگاریتم بسامد اعمالی و با توجه به بسامدی که نمودار بیشینه می شود، مشخص شد که طول عمر موثر حامل های بار بعد از عملیات احیای الکتروشیمیایی به حدود ms 25 رسیده که تقریبا به 2 برابر مقدار آن در حالت قبل از عمل احیا، افزایش می یابد