Если совместить полупроводник с широкой запрещённой зоной (1) и полупроводник с достаточно узкой запрещённой зоной (2) и более отрицательным уровнем зоны проводимости (ЗП), то электроны из этой зоны могут перейти из (2) в (1). Ширина запрещённой зоны CdS составляет 2,4 Эв, и его зона проводимости лежит на 0,5 эВ ниже, чем для TiO2. Если применять массивы нанотрубок с гетероструктурами ядро/оболочка на основе CdS/TiO2, то можно гарантировать высокий поверхностный контакт между фотоанодом и электролитом, эффективное разделение зарядов и зарядовый перенос.
Авторы опубликованной статьи применили необычный, на первый взгляд, подход. Они использовали электрохимическое осаждение CdS на фольгу анодированного титана из раствора CdCl2 и S в ДМСО. После синтеза образцы тщательно промывались как ДМСО, так и дистиллированной водой; затем электроды отжигались при 400˚С в течение 1 часа. На рисунке 1 представлены FESEM-изображения массива нанотрубок TiO2. На рисунке 2 представлена рентгенограмма исходной подложки Ti/TiO2.
Как было показано учёными (рис.3, 8), оптимальные условия заполнения каналов покрытия из TiO2 – ток 5В и выдержка в течение 30 минут. При больших временах или более высоких значениях напряжения CdS осаждается на поверхности слоя TiO2, а не внутри нанотрубок, что не может способствовать увеличению плотности тока. На рисунке 5 представлена рентгенограмма полученного при данных условиях образца.
Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии было показано, что соотношение Cd/S близко к 1, однако на поверхности присутствуют малые количества сульфата кадмия, образовавшегося, по всей видимости, в результате электролиза, а также углерода. Было показано также, что поверхность TiO2 покрыта не полностью (рис.4, таблица 1).
Вольт-амперные характеристики полученных образцов представлены на рисунках 6, 7, 9.
В заключение стоит отметить, что группе учёных удалось значительно увеличить плотность фототока. Если исследования в данной области будет продолжены, то, возможно, в скором времени машины будут ездить не с бензиновым двигателем, а с водородным.
