Влияние параметров осаждения на морфологию поверхности и фотокаталитические свойства тонких пленок WO3, полученных методом магнетронного распыления при скользящем угле осаждения

Аннотация

Возрастающая потребность в возобновляемых источниках энергии стимулирует активные исследования фотоэлектрохимического (ФЭХ) расщепления воды для производства водорода.  Триоксид вольфрама (WO₃) является перспективным материалом для фотоанода благодаря своей химической стабильности, оптимальной ширине запрещенной зоны (~2,4–2,8 эВ) и высокой поглощающей способности в видимом диапазоне. Однако его эффективность ограничивается малой длиной диффузии дырок и высокой скоростью рекомбинации фотогенерированных носителей заряда. В данной работе исследуется влияние скорости вращения подложки при магнетронном распылении на морфологию и ФЭХ свойства тонких пленок WO₃ с применением метода осаждения при скользящем угле (glancing angle deposition) для формирования наноструктурированной поверхности, улучшающей поглощение света.

Анализ сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) показал, что пленки, осажденные без вращения подложки, обладают большей пористостью, что способствует повышенному поглощению света и улучшению транспорта заряда. В результате такие пленки имеют более высокую плотность фототока и улучшенные электрохимические характеристики. Полученные результаты демонстрируют важность выбора параметров осаждения для оптимизации свойств WO₃ в ФЭХ приложениях.

Проведенное нами исследование вносит вклад в развитие методов формирования тонкопленочных материалов, способствуя созданию более эффективных систем для расщепления воды с целью генерации водорода.