MXene材料纳米片材料是一种二维材料，展现了非常高的导电性，并且具有可调节功函的特性。武汉大学刘胜、华南理工大学王文亮、李国强等在InGaN和Si界面之间加入MXene层，实现了改善界面性质和调控光电性能。通过在InGaN和Si界面上加入MXene层，实现了低达75 mV的起始电势。这个数值比之前报道的InGaN/Si体系的各种数值更高，此外这种MXene作用的InGaN/Si体系中在1.23 V中展现了提高的光电流密度（7.27 mA/cm²），这比之前的InGaN/Si结构光电极的数据高10倍。作者分析了其中的机理，认为MXene修饰的InGaN/Si结构形成了II类能带异质结结构，并且在MXene/Si界面上形成了Ohmic接触作用，说明MXene在电荷传输过程中起到较好的效果。MXene结构在光电极中体现了双重作用：在半导体/Si界面上的导电性提高，因此总体的空穴传输速率提高到82 %；并且光电极在体现了更高的稳定性。

本文要点：

（1）制备方法。将Ti₃AlC₂进行刻蚀处理，去除层间的Al结构，得到深绿色胶体粒子分散液，通过测试发现材料为3.5 nm厚、1~3 μm大小的片层结构，表面具有大量-OH官能团，使得材料展现出亲水性。将得到的MXene通过旋涂方法负载到n型Si晶体上，获得50 nm厚度的MXene材料。通过MBE生长方法在MXene上得到55 nm宽 330 nm长的InGaN纳米棒。

（2）对InGaN/MXene光阳极的光电性能进行表征。首先在Si上旋涂不同覆盖度的MXene材料，再生长InGaN纳米棒。通过系统的考察负载MXene量，实现了对光电性能的改变，再MXene的负载量为12 μg，得到了最高的光电性质，当负载量更多的时候，光电性质降低。当复合材料电极中不加入MXene的时候，电极的光电转换效率为0.24 %（0.73 V）；当加入MXene后，电极的光电转换效率为2.36 %（0.63 V）。

        对光电极的电荷传输性能进行测试：通过UPS测试发现，MXene的功函为4.62 eV，InGaN/MXene的功函为3.24 eV。通过SKPM（scanning Kelvin probe microscopy）测试发现，MXene的功函为4.74 eV。

参考文献

Jing Lin; Yuefeng Yu; Zhijie Zhang; Fangliang Gao; Sheng Liu*; Wenliang Wang*; Guoqiang Li*

A Novel Approach for Achieving High‐Efficiency Photoelectrochemical Water Oxidation in InGaN Nanorods Grown on Si System: MXene Nanosheets as Multifunctional Interfacial Modifier

Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1910479. 

DOI：10.1002/adfm.201910479

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910479