Вышедшие номера
Долгоживущие центры фотокатализа, создаваемые в ZnO резонансным возбуждением экситона
Переводная версия: 10.1134/S1063783419110398
РФФИ , 18-03-00754
Титов В.В. 1, Лисаченко А.А. 1, Акопян И.Х. 1, Лабзовская М.Э. 1, Новиков Б.В. 1
1Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: vv.titov@gmail.com, a.lisachenko@spbu.ru, irina-akopyan@yandex.ru, xrul@mail.ru, bono1933@mail.ru
Поступила в редакцию: 25 июня 2019 г.
Выставление онлайн: 20 октября 2019 г.

ZnO является, наряду с TiO2 основным фотокатализатором для широкого класса окислительно-восстановительных реакций, используемых для преобразования световой энергии в химическую и очистки окружающей среды. Показано, что создание в ZnO поверхностных собственных дефектов - вакансий в анионной и катионной подрешетках (центры F-типа и V-типа) позволяет создать долгоживущие (до 103 s) центры фотокатализа и таким образом принципиально (в десятки раз) увеличить величину квантового выхода реакций. Медленные поверхностные состояния - центры фотокатализа - создаются диффузией электронов и дырок, генерируемых при межзонных переходах в объеме фотоактивированного образца. Однако эффективность переноса резко снижается из-за рекомбинации носителей заряда и потерь при преодолении поверхностного барьера Шоттки. В настоящей работе для снижения указанных потерь при переносе энергии на поверхность использованы нейтральные носители энергии - экситоны. Высокая (60 meV) энергия связи экситона в ZnO позволяет ему без распада перемещаться при комнатной температуре. Потери энергии экситона на излучение в наших экспериментах эффективно снижены формированием поверхностной 2D-структуры. Полученные результаты подтверждают высокую эффективность экситонного канала образования поверхностных долгоживущих F- и V-центров фотокатализа в процессах фотоадсорбции и фотодесорбции кислорода, имитирующих полный цикл окислительно-восстановительной фотокаталитической реакции. Ключевые слова: ZnO, экситоны, кислород, фотоадсорбция, фотодесорбция, поверхностные долгоживущие центры, 2D-структура.
  1. U. Ozgur, Ya.I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M.A. Reshchikov. J. Appl. Phys. 98, 041301 (2005)
  2. J.R. Sanchez-Valencia, M. Alcaire, P. Romero-Gomez, A.R. Gonzalez-Elipe, A. Barranco. J. Phys. Chem. C 118, 18, 9852 (2014)
  3. C. Jagadish, S. Pearton. Zinc Oxide: Bulk, Thin Films and Nanostructures, Elsevier (2006). 590 с
  4. C. Klingshirn, J. Fallert, H. Zhou, J. Sartor, C. Thiele, F. Maier-Flaig, D. Schneider, H. Kalt. Phys. Status Solidi B 247, 6, 1424 (2010)
  5. Norbert H. Nickel, Evgenii Terukov. Zinc Oxide --- A Material for Micro- and Optoelectronic Applications. Springer (2005)
  6. V.V. Titov, A.A. Lisachenko, I.Kh. Akopyan, M.E. Labzowskaya, B.V. Novikov. J. Lumin. 195, 153 (2018)
  7. I.V. Blashkov, L.L. Basov, A.A. Lisachenko. J. Phys. Chem. C 121, 51, 28364 (2017)
  8. A.A. Lisachenko. J. Photochem. Photobiology A 354, 47 (2018)
  9. A.A. Lisachenko. Physica B: Condens. Matter 404, 23, 4842 (2009)
  10. A.A. Lisachenko. Phys. Low-Dim. Struct. 7/8, 1 (2000)
  11. V.E. Drozd, V.V. Titov, I.A. Kasatkin, L.L.Basov, A.A. Lisachenko, O.L. Stroyuk, S.Y. Kuchmiy. Thin Solid Films 573, 128-133 (2014)
  12. A.A. Lisachenko. J. Photochem. Photobiology A 196, 127 (2008)
  13. Y. Wang, B. Yang, N. Can, P.D. Tounsend. J. Appl. Phys. 109, 053508 (2011)
  14. П.А. Родный, К.А. Черненко, A. Zolotarjovs, L. Grigorjeva, Е.И. Горохова, И.Д. Веневцев. ФТТ 58, 10, 1982 (2016)
  15. U. Pal, R. Melendrez, V. Chernov, M. Barboza-Flores. Appl. Phys. Lett. 89, 183118 (2006)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.