A study of interfacial reactions at iii-v semiconductor/electrolyte interfaces corrosion and redox transfer
Etude des réactions aux interfaces semi-conducteurs III-V/électrolyte : corrosion et transfert rédox.
Résumé
The object of these is a comparative study of the photoelectrochemical behavior of gaas and inp. In a first part we study the mechanism of corrosion of the two materials by injection of holes coming from the material (effect of the light) or from a strongly oxidizing solution (in the dark). In a second part, we consider the effect of the presence of a redox torque on the transfer of loads (stabilization process) and on the position of the energy bands at equilibrium (notion of height of barrel). Experimentally, the study is based on measurements of direct current (electrode type p), quantum rendemantle, and band displacement of the semiconductor as a function of the flow of holes injected on electrodes type n and p of different doping. The use of photocapacite spectroscopy allows to follow the evolution of the state distribution with the solution. Regarding the corrosion of semiconductors iii-v, we propose a complete reaction mechanism whose kinetics of each step has been determined. The results mainly show (i) that there is an increase in corrosion kinetics with doping due to a change in surface potential, (ii) that there is a relationship between the pH of the solution and the corrosion kinetics because of the evolution of the distribution of states and surface chemistry, and (iii) that the difference between inp and gaas comes essentially from the energetical position of states. In a redox solution the results show that the stabilization process of the photoanodes depends on the nature of the species put in solution, the best results being obtained with torques that modify the chemistry of the surface. Finally we discuss the balancing of the interface in terms of interfacial kinetics
L'objet de la these consiste en un etude comparee du comportement photoelectrochimique de gaas et inp. Dans une premiere partie on etudie le mecanisme de corrosion des deux materiaux par injection de trous venant depuis le materiau (effet de la lumiere) ou depuis une solution fortement oxydante (dans le noir). Dans une seconde partie on considere l'effet de la presence d'un couple redox sur le transfert de charges (processus de stabilisation) et sur la position des bandes d'energie a l'equilibre (notion de hauteur de barriere). Experimentalement l'etude repose sur des mesures de courant direct (electrode de type p), de rendemant quantique, de deplacement des bandes du semi-conducteur en fonction du flux de trous injectes sur des electrodes de type n et p de differents dopages. L'utilisation de la spectroscopie de photocapacite permet de suivre l'evolution de la distribution des etats avec la solution. En ce qui concerne la corrosion des semiconducteurs iii-v, on propose un mecanisme reactionnel complet dont la cinetique de chacune des etapes a ete determinee. Les resultats montrent principalement (i) qu'il existe une augmentation de la cinetique de corrosion avec le dopage a cause d'une modification du potentiel de surface, (ii) qu'il y a une relation entre le ph de la solution et la cinetique de corrosion a cause de l'evolution de la distribution des etats et de la chimie de surface, et (iii) que la difference entre inp et gaas provient essentiellement de la position energetique des etats. Dans une solution redox les resultats montrent que le processus de stabilisation des photoanodes depend de la nature des especes mises en solution, les meilleurs resultats etant obtenus avec des couples qui modifient la chimie de la surface. Enfin on discute la mise a l'equilibre de l'interface en terme de cinetique interfaciale
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|---|
| Licence |
