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Bicontinuous Oxide Heteroepitaxy with Enhanced Photoconductivity
具有光電導強化之雙連續氧化物異質磊晶結構
Pao-Wen Shao, Yi-Xian Wu, Wei-Han Chen, Mojue Zhang, Minyi Dai, Yen-Chien Kuo, Shang-Hsien Hsieh, Yi-Cheng Tang, Po-Liang Liu, Pu Yu, Yuang Chen, Rong Huang, Chia-Hao Chen, Ju-Hung Hsu, Yi-Chun Chen, Jia-Mian Hu*, and Ying-Hao Chu*
2023/09/07
在這項研究中，我們展示了一種雙連續結構的氧化鎳（NiO）和二氧化錫（SnO2）異質磊晶奈米複合材料，這種自組裝氧化物系統的奈米結構可以通過控制兩者的濃度來調控成奈米柱或雙連續結構，我們使用TEM和能量散射X光譜學來證實這種蜿蜒組成分佈的生長模式，且觀察到的結果與第一原則計算的預測具有一致性。利用相場模擬的方法了解3D微結構的形成，並找出關鍵的熱力學參數，用以預測不同濃度下SnO2:NiO奈米複合材料的微結構形態。此外，在宏觀和微觀上展示了雙連續SnO2:NiO奈米複合材料的光伏性能有顯著增強的結果，藉由同步輻射中心TLS09A1光束線的協助，驗證了由於第二型異質結構中的能帶彎曲，光生電子會累積在SnO2同時電洞會聚集在NiO上，由於空乏區的大小約29.8nm跟疇的大小相似，使得雙連續結構的具有高介面/體積比，形成有效的載子傳輸路徑，展現了三維奈米複合材料強電荷交互作用的優勢，同時，雙滲透系統(double-percolated)在複雜氧化物系統中的應用也透過自行架構的光電導AFM得到了證實，擴展了自組裝氧化物系統在垂直排列的奈米複合物(VANs)中的電子介面的實際應用層面，這項研究為自組裝氧化物的新穎太陽能電池和光電檢測器開發，提供了一個重要的研究方向。