Fotoëlektrochemie
Fotoëlektrochemieis dié tak vanelektrochemiewat werk metelektrodeswat uithalfgeleiersbestaan.[1]
Indien hierdie elektrodes aan lig blootgestel word kanfotonsgeabsorbeer en hulle energie vir elektrodereaksies gebruik word wat sonder lig nie plaas sou vind nie. Dit beteken dat die tegniek ook as 'n tak van diefotochemiebeskou kan word.
Fotoëlektrochemiese selle kan assonsellegebruik word. Hulle stoor egter die geoeste energie as chemiese energie en is dus sonsel enbatteryin een. Dit is baie aantreklik vanweë die inkonstantheid van die sonkrag. Ongelukkig is daar egter probleme wat deur fotokorrosie veroorsaak word en wat die lewensduur en die doeltreffendheid van fotoëlektrochmiese selle nadelig beïnvloed.
Die aansluiting in 'n elektroliet[wysig|wysig bron]
Metale[wysig|wysig bron]
Wanneer 'n metaaleletrode in 'n elektroliet gedompel word, word twee dubbellae aan die vloeistofkant van die aansluiting geskep. Daar is 'n rigiede Helmholtz-laag van ione met 'n lading wat die teenoorgestelde van die elektrode s'n is. Verder weg is daar 'n meer diffuse Gouy-Chapman-laag.[2]
Halfgeleiers[wysig|wysig bron]
Aan die metaalkant bereik die potensiaal vinnig sy grootmaatwaarde omdat die konsentrasie ladingdraers baie groot is (ong. 1022cm-3). Indien die elektrode 'n halfgeleier (SC) is, is dit egter nie die geval nie. In intrinsieke halfgeleiers kan die konsentrasie van ladingsdraers so laag as 1011cm-3wees, en selfs in gedoteerde halfgeleiers is dit tipies nie hoër as 1015-1016cm-3nie. As gevolg daarvan word die lading van elektrolietione of ander gelaaide spesies wat op/by die halfgeleier se oppervlak bestaanbinnedie halfgeleier gekompenseer. Hierdeur ontstaan 'n gelaaide gebied binne die halfgeleier wat die ruimteladingslaag genoem word. Dit word gekenmerk deur 'n potensiaalval φSC,lading QSC,kapasiteit CSC,en dikte LSC.Die bestaan van die ruimteladingslaag in halfgeleiers veroorsaak die verskille tussen die gedrag van SC-elektrodes en metaalelektrodes.[2]
Bandbuiging[wysig|wysig bron]
Wanneer 'n halfgleierelektrode in 'n elektroliet ondergedompel word word 'n ewewig gevorm. Die redokspotensiaal van die oplossing en die Fermivlak van die halfgeleier word gelykgemaak. Dit veroorsaak 'n ruimteladingslaag in die halfgeleier. In hierdie laag verander die energievlakke van die geleidingsband en die valensband. Dit word bandbuiging genoem. Deur hierdie buiging kan die minderheidsladingsdragers van die meerderheidsdrager geskei word, soos dit ook ook in 'n p-n-aansluiting van 'n diode gebeur. Dis dieminderheidsladingsdragerswat na die oppervlak van die halfgeleier beweeg en met die elektroliet kan reageer.
Indien 'n sekere uitwendige elektriese potensiaal aangelê word kan die buiging reggetrek word. Hierdie potensiaal word die platbandpotensiaal genoem.
Eksterne potensiale[wysig|wysig bron]
Uitputting[wysig|wysig bron]
Drie toestande van die ruimteladingslaag kan onderskei word: uitputting, inversie en akkumulasie. Uitputting vind plaas wanneer die lading in die ruimteladinglaag van die geïoniseerde atome van donors of akseptors afkomstig is. In die geval van 'n n-tipe SC is QSC> 0 en die potensiaalval φSC< 0, aangesien die geïoniseerde donoratome positief gelaai is,. In p-tipe halfgeleiers is dit andersom: die akseptors is negatief gelaai. Dan QSC< 0 en die potensiaalval φSC> 0.[2]
Inversie[wysig|wysig bron]
Dit kan egter gewysig word deur 'n eksterne potensiaal Eekstaan te bring. Wanneer in die n-tipe geval die positiewe lading QSCtoeneem en die potensiaalval φSCmeer negatief word bereik die ruimteladinglaag sy inversietoestand. In hierdie geval word die lading deur die mobiele minderheidsdraers gevorm, in hierdie geval die gate h+.In p-tipe halfgeleiers is dit andersom.[2]
Akkumulasie[wysig|wysig bron]
Die akkumulasietoestand word bereik as die lading in die ruimteladingslaag uit meerderheiddraers bestaan. Dan word QSC<0 negatief vir n-tipe halfgeleiers, en φSC> 0 en die bande buig nou in die teenoorgestelde rigting.[2]
Platbandpotensiaal[wysig|wysig bron]
By die oorgang van positief na negatief: φSC= 0, is die buiging van die bande opgehef. So 'n staat word verkry word deur die platbandpotensiaal Eekst=Epbaan te lê.[2]
Verwysings[wysig|wysig bron]
- ↑Giulia Selvolini, Giovanna Marrazza (2023).2 - Sensor principles and basic designs, In Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Fundamentals of Sensor Technology.Woodhead Publishing. pp. 17–43.doi:10.1016/B978-0-323-88431-0.00018-1.ISBN9780323884310.
{{cite book}}:AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link) - ↑2,02,12,22,32,42,5Jackowska, Krystyna and Krysiński, Paweł. (2020)."10 Semiconductors electrochemistry and photoelectrochemistry: fundamentals". In: Applied Electrochemistry.Berlin, Boston: De Gruyter. pp. 205–240.doi:10.1515/9783110600834-011.
{{cite book}}:AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
