在光电化学装置中使用的半导体结构（例如，薄膜，金属丝，颗粒）通常用纳米颗粒修饰，这些纳米颗粒催化燃料形成反应，包括水氧化，析氢或二氧化碳还原。为了获得高性能，纳米粒子催化剂必须与下面的吸光半导体形成电荷-载流子选择性接触，在阻止相反的载流子收集的同时，促进空穴或电子转移。尽管此类选择性接触在光电化学能量转换和存储中起着关键作用，但对底层纳米级界面的了解却很少，因为直接测量其性质非常困难，尤其是在操作条件下。近日，俄勒冈大学Shannon W. Boettcher等使用n-Si/Ni光阳极模型系统和电势传感原子力显微镜，测量了界面电子转移过程，并绘制了在纳米半导体/催化剂界面上光电化学析氧过程中产生的光电压。作者发现在器件运作过程中，当周围的高势垒区域开发时，通过纳米级尺寸相关的夹断效应，可以增强低肖特基势垒n-Si/Ni接触孔的选择性。该工作证明了在实际的光电化学条件下进行接触性能的纳米级操作测量的能力，以及控制电子和空穴流经半导体/催化剂结的流量的设计原理，该原理与不同的光电化学装置相关。
Forrest A. L. Laskowski, Shannon W. Boettcher*, et al. Nanoscale semiconductor/catalyst interfaces in photoelectrochemistry. Nat. Mater., 2019
DOI: 10.1038/s41563-019-0488-z
