III-砷或III-磷半导体长期以来一直用作太阳能转换的光吸收剂，这主要是由于其可广泛调节的光谱吸收，高量子效率以及易于与许多不同的III-V和IV族材料集成的缘故。但是，III-Vs和其他易受腐蚀的材料用于光电化学反应，包括光阳极反应和光阴极反应仍然受到限制，因为据预测，其组成的所有范围都会在酸性或碱性水介质中发生主动溶解。

有鉴于此，耶鲁大学胡澍和美国加利福尼亚州理工学院Nathan S. Lewis等人，报道了串联式平面Si/NW阵列GaAs光电阳极用作腐蚀敏感PEC器件的耐缺陷设计的模型系统。

本文要点

1）通过选择性区域金属有机化学气相沉积（MOCVD）将GaAs纳米线阵列生长到光活性平面硅衬底上。在这种串联的、平面上垂直导线阵列吸收体上涂覆一层非晶态TiO₂ (a-TiO₂)稳定层的原子层沉积(ALD)，然后再沉积一层NiOx电催化剂层。

2）串联的平面Si/纳米线GaAs/a-TiO₂/NiOx光电阳极在1.0 M KOH（aq）中持续太阳驱动水氧化600 h以上，而没有明显的光电流衰减。在> 600 h的光阳极操作过程中，纳米线的形态和结构完整性得以保留，这证实了通过在自钝化和绝缘衬底上离散化吸收体的结构来缓解和隔离纳米级缺陷的好处。

3）测试600 h后，表征了光电阳极的纳米形貌和组成，揭示了其自限腐蚀行为。它为开发高效但不稳定的吸收材料(如III-V型材料)成为耐缺陷、耐腐蚀的光阳极提供了一种有前景的方法。

参考文献：

Xin Shen et al. Defect-Tolerant TiO₂-Coated and Discretized Photoanodes for >600 h of Stable Photoelectrochemical Water Oxidation. ACS Energy Lett., 2021.

DOI: 10.1021/acsenergylett.0c02521

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02521