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反应性高功率脉冲磁控溅射沉积的氧化铜光阴极的光电化学稳定性

DOI：10.1016/j.cattod.2018.11.034 期刊：Catalysis Today 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 氧化铜薄膜通过反应式高功率脉冲磁控溅射（r-HIPIMS）沉积在带有SnO2:F（FTO）涂层的玻璃基板上。采用射频（RF）索博列夫斯基探针分析脉冲磁控放电过程，用于测量基底上离子通量密度的时间分辨特性。研究分析了脉冲放电的电流和电压波形，发现脉冲磁控放电在稳定后以自溅射模式运行，且放电电流保持稳定或略有增长。X射线衍射（XRD）表明，沉积态氧化铜薄膜具有一定结晶度，经550°C空气退火后结晶性进一步提高。退火后薄膜中通常存在CuO与Cu2O晶?；旌舷?，少数情况下检测到CuO0.96相。退火处理后的薄膜呈现p型导电性，在阴极区表现出较高的光电流。其中1200 nm厚度的薄膜在-500 mV（vs. Ag/AgCl）电位下测得最高光电流密度ip≈1.1 mA·cm?2。
作者： Z. Hubi?ka，M. Zlámal，M. ?ada，?. Kment，J. Krysa
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究通过反应式高功率脉冲磁控溅射沉积的氧化铜光阴极在太阳能水分解中的光电化学稳定性。

研究成果

在FTO玻璃上通过反应式高功率脉冲磁控溅射(r-HIPIMS)沉积的氧化铜半导体薄膜在PEC测试中表现出p型导电性，并在阴极区显示出相对较高的光电流。当氧气流量QO2=20 sccm时检测到最高光电流。最佳制备的氧化铜薄膜约含50% Cu2O和50% CuO晶粒。结果表明，为获得更好稳定性，需要在氧化铜薄膜表面沉积?；げ?。

研究不足

由于暴露于电解液中的氧化铜会发生光腐蚀和分解，因此氧化铜薄膜的稳定性低于采用溶胶-凝胶法和电化学法制备的类似薄膜。通过施加保护层可进一步提高膜层稳定性。

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