p-type (100) Si substrate

PEC 연구에서 평면 기준 시료 및 출발 물질로 사용되는 기본 보론 도핑 (100) 단결정 Si 웨이퍼. 상용 p-type (100) Si, 비저항 10–15 Ω·cm, 두께 500 μm; 자연 산화막이 없는 표면이 요구됨 (매 측정 전 5 M HF 전처리) (see Sim et al., J. Mater. Chem. A (2013), Experimental).

AM 1.5G / 100 mW cm⁻² 조건, 1 M HClO₄ 전해질에서의 평면 기준값 (see Sim et al., J. Mater. Chem. A (2013), Table 1):

• 한계 전류 34.1 mA cm⁻²
• J @ 0 V vs RHE = 0.25 mA cm⁻²
• 개시 전위 0.13 V vs RHE
• 태양광-수소 변환 효율 0.03%

metal-assisted-chemical-etching을 통해 이 웨이퍼는 silicon-nanowire-photocathode로 변환된다.

전사된 TMD 광음극의 기판으로서 (paper_061, 2016)

4인치 p-Si 웨이퍼는 전사된 MoS₂ 광음극의 광흡수 기판으로도 사용된다 (see Kwon et al., Energy Environ. Sci. (2016)). 비처리 p-Si 기준 시료 (0.5 M H₂SO₄, AM 1.5G): 개시 전위 −0.28 V vs RHE (1 mA cm⁻² 기준), 그리고 Rct (p-Si/전해질) = 4809.89 Ω·cm² — 2H-MoS₂-thermolytic-film이 n-MoS₂-p-Si-photocathode에서 개시 전위를 0.445 V 향상시키는 것을 평가하는 기준값 (see Kwon et al., Energy Environ. Sci. (2016), Fig. 3a, Table 1).

TiO₂-NR 반사방지 광음극의 평면 기판으로서 (paper_063, 2016)

평면 p-Si 웨이퍼는 paper_063의 루타일 TiO₂-nanorod-passivation-layer 하부 흡수층으로도 사용된다 (0.5 M H₂SO₄, AM 1.5G, 1 sun). 비처리 평면 Si (시료 S₁): 개시 전위 ~0.75 V vs RHE, 포화 전류 ~32 mA cm⁻² (see Andoshe et al., J. Mater. Chem. A (2016), Fig. 4a) — TiO₂ NR층이 이를 Pt-TiO₂-NR-Si-photocathode에서 Jsc 40 mA cm⁻²로 향상시키는 기준값. 참고: 비처리 p-Si에 Pt를 직접 증착한 경우 (S₄)는 수 분 내에 광부식이 발생하며, 이것이 TiO₂ 패시베이션층의 도입 동기가 됨 (Fig. 5).

폴리도파민-CNS 광음극의 기판으로서 (paper_099, 2018)

평면 p-Si 광음극은 폴리도파민 유래 polydopamine-CNS 조촉매의 지지체로도 활용된다 (1 M HClO₄, pH 0, AM 1.5G): 비처리 Si 개시 전위 −0.17 V vs RHE, CNS층 도입 후 +0.21 V로 향상 (see An et al., Bull. Korean Chem. Soc. (2018), Fig. 4a). CNS층은 Si 표면의 자연 산화막 형성도 억제한다.