Tenkovrstvé materiály na bázi Cu-O připravované pomocí HiPIMS pro rozklad vody

Abstract

Tato práce se zabývá přípravou tenkých vrstev materiálu Cu2O pomocí vysokovýkonového pulsního magnetronového naprašování (HiPIMS) pro fotokatalytické aplikace s důrazem na fotoelektrochemický rozklad vody. Nejprve jsou diskutovány rozdíly mezi HiPIMS a stejnosměrným magnetronovým naprašováním (DCMS). Uvedené jsou změny struktury a textury vrstvy připravované za různých parciálních tlaků kyslíku O2, teplot substrátu a nebo způsobené žíháním. V případě hodnoty O2 = 0,30 Pa vznikal během procesu HiPIMS cílený jednofázový materiál Cu2O. Při těchto podmínkách byl materiál připraven na substrát bez dodatečného ohřevu, ale i na substrát vyhřívaný během depozice na 400 C. Na takto vyhřátém křemíkovém substrátu navíc roste nanostrukturovaná vrstva. Zakázaný pás Cu2O připraveného pomocí HiPIMS je přibližně 2,5 eV. Dále je v práci diskutována příprava vrstev Cu2O na elektrody s vodivou vrstvou FTO a vliv O2, teploty substrátu, tloušťky vrstvy a teploty žíhání na fotoelektrochemické vlastnosti vrstev. Míru fotoaktivity nejvíce ovlivňuje teplota žíhání, která má velký vliv na krystalinitu vrstvy, která zase příhodně ovlivňuje fotoelektrochemické charakteristiky vrstvy. Krystalinitu ovlivňuje i teplota substrátu během depozice. Z pohledu fotoelektrochemických vlastností je výhodný vyšší obsah kyslíku ve vrstvě, než odpovídá jednofázovému Cu2O a tloušťka vrstvy přibližně 200 nm. Vrstva s největší fotoaktivitou měla fotoproud 0,36 mA/cm2 na potenciálu 0,13 V vs. RHE.