Přejít k obsahu


HiPIMS Deposition of Ta–O–N Coatings for Water Splitting Application

Citace:
ČAPEK, J., BATKOVÁ, Š., HOUŠKA, J., ČERSTVÝ, R., HAVIAR, S., DUCHOŇ, T. HiPIMS Deposition of Ta–O–N Coatings for Water Splitting Application. Perugia, Itálie, 2018.
Druh: PŘEDNÁŠKA, POSTER
Jazyk publikace: eng
Anglický název: HiPIMS Deposition of Ta–O–N Coatings for Water Splitting Application
Rok vydání: 2018
Autoři: Ing. Jiří Čapek Ph.D. , Ing. Šárka Batková , Doc. Ing. Jiří Houška Ph.D. , Ing. Radomír Čerstvý , RNDr. Stanislav Haviar Ph.D. , Tomáš Duchoň
Abstrakt CZ: Ta–O–N je velmi slibný materiál pro rozklad vody na H2 a O2. Nicméně je stále velkou výzvou připravit Ta–O–N elektrody vykazující účinný rozklad vody. V této práci nejprve demonstrujeme, že vysokovýkonové pulzní magnetronové naprašování je vhodnou technikou pro přípravu vrstev Ta–O–N s řízeným poměrem kyslíku k dusíku a tedy i s jejich řízenými vlastnostmi. Šířka zakázaného pásu může být laděna pro účinnou absorpci viditelného světla při zachování vhodného zarovnání zakázaného pásu vzhledem k redoxním potenciálům pro rozklad vody. Následně se zaměřujeme na optimalizaci struktury povlaků s ohledem na transport generovaných dvojic elektronů a děr. K tomuto účelu byly vrstvy Ta–O–N buď připraveny za zvýšené teploty substrátu, nebo žíhány ve vakuové peci. Z provedených rentgenových difrakčních analýz vyplývá, že vrstvy připravené při zvýšených teplotách jsou tvořeny směsí oxidů a/nebo nitridů, zatímco žíhané vrstvy (s optimálním poměrem O/N) jsou charakterizovány jednou fází TaON. Navíc výsledná fáze TaON může být velmi dobře texturovaná, když se použije správná mezivrstva.
Abstrakt EN: Ta–O–N is a very promising material for visible light water splitting into H2 and O2. However, it is still a big challenge to prepare Ta–O–N electrodes exhibiting efficient water splitting performance. In this work we first demonstrate that high-power impulse magnetron sputtering is a suitable technique for deposition of Ta–O–N coatings with a controllable oxygen to nitrogen ratio and thus their properties. The band gap width of the coatings can be tuned for an effective visible light absorption at preserved proper band gap alignment with respect to the water splitting reactions. Subsequently, we focus on an optimization of the structure of the coatings with respect to the transport of the generated electron-hole pairs. For this purpose, the Ta–O–N coatings were either prepared at an elevated substrate temperature or annealed in a vacuum furnace after the deposition. The carried out X-ray diffraction analyses indicate that the coatings prepared at the elevated temperatures consist of a mixture of oxides and/or nitrides, while the annealed coatings (with a proper O/N ratio) are characterized by a single TaON phase. Moreover, the resulting TaON phase can be highly textured when a proper seeding layer is used. This structure is very promising for the water splitting application.
Klíčová slova

Zpět

Patička