Progress in understanding electron-transfer reactions at semiconductor/liquid interfaces

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 102, Issue 25, 1998, Pages 4843-4855

  Lewis, Nathan S ^a  

^a California Institute of Technology   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 11644305378     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9803586     Document Type: Article

References (98)

1. Wrighton, M. S. Acc. Chem. Res. 1979, 12, 303.
2. Tan, M. X.; Laibinis, P. E.; Nguyen, S. T.; Kesselman, J. M.; Stanton, C. E.; Lewis, N. S. Prog. Inorg. Chem. 1994, 41, 21.
3. Heller, A. Acc. Chem. Res. 1981, 14, 154.
4. Rajeshwar, K.; Singh, P.; DuBow, J. Electrochim. Acta 1978, 23, 1117.
5. Gerischer, H.; Beck, F. Z. Phys. Chem., N. F. 1957, 13, 389.
6. Lewis, N. S. Annu. Rev. Phys. Chem. 1991, 42, 543.
7. Royea, W. J.; Fajardo, A. M.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 11152.
8. Rosenwaks, Y.; Thacker, B. R.; Nozik, A. J.; Ellingson, R. J.; Burr, K. C.; Tang, C. L. J. Phys. Chem. 1994, 98, 2739.
9. Miller, R. J. D.; McLendon, G.; Nozik, A. J.; Schmickler, W.; Willig, F. Surface Electron-Transfer Processes; VCH Publishers: New York, 1995.
10. Gerischer, H. In Solar Energy Conversion. Solid-State Physics Aspects; B. O. Seraphin, Ed.; Springer-Verlag: Berlin, 1979; Vol. 31.
11. Sze, S. M. Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed.; Wiley: New York, 1981.
12. Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications; Wiley: New York, 1980.
13. Chidsey, C. E. D. Science 1991, 251, 919.
14. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265.
15. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1965, 43, 679.
16. Marcus, R. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 1964, 15, 155.
17. Marcus, R. A. J. Phys. Chem. 1963, 67, 853.
18. Marcus, R. A. J. Phys. Chem. 1991, 95, 2010.
19. Kittel, C. Introduction to Solid State Physics, 6th ed.; Wiley: New York, 1986.
20. Morrison, S. R. Electrochemistry at Semiconductor and Oxidized Metal Electrodes; Plenum: New York, 1980.
21. Gerischer, H. J. Phys. Chem. 1991, 95, 1356.
22. Marcus, R. A. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4152.
23. -1, are obtained from either method.
24. Pomykal, K. E.; Fajardo, A. M.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. 1996, 100, 3652.
25. Smalley, J. F.; Feldberg, S. W.; Chidsey, C. E. D.; Linford, M. R.; Newton, M. D.; Liu, Y. P. J. Phys. Chem. 1995, 99, 13141.
26. Smith, B. B.; Nozik, A. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2459.
27. Bowler, B. E.; Raphael, A. L.; Gray, H. B. Prog. Inorg. Chem. 1990, 38, 259.
28. Terrettaz, S.; Becka, A. M.; Traub, M. J.; Fettinger, J. C.; Miller, C. J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 11216.
29. Evenor, M.; Gottesfeld, S.; Harzion, Z.; Huppert, D.; Feldberg, S. W. J. Phys. Chem. 1984, 88, 6213.
30. Hollingsworth, R. E.; Sites, J. R. J. Appl. Phys. 1982, 53, 5357.
31. Smandek, B.; Chmiel, G.; Gerischer, H. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem. 1989, 93, 1094.
32. Rosenwaks, Y.; Shapira, Y.; Huppert, D. Phys. Rev. B 1992, 45, 9108.
33. Kauffman, J. F.; Richmond, G. L. J. Appl. Phys. 1993, 73, 1912.
34. Ramakrishna, S.; Rangarajan, S. K. J. Phys. Chem. 1995, 99, 12631.
35. Krüger, O.; Jung, C.; Gajewski, H. J. Phys. Chem. 1994, 98, 12653.
36. Evenor, M.; Huppert, D.; Gottesfeld, S. J. Electrochem. Soc. 1986, 133, 296.
37. Parkinson, B. A.; Heller, A.; Miller, B. Appl. Phys. Lett. 1978, 33, 521.
38. Ryba, G. N.; Kenyon, C. N.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. 1993, 97, 13814.
39. Wang, D.; Buontempo, J.; Li, Z. W.; Miller, R. J. D. Chem. Phys. Lett. 1995, 232, 1.
40. Ellis, A. B.; Bolts, J. M.; Kaiser, S. W.; Wrighton, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 2848.
41. Tan, M. X.; Newcomb, C.; Kumar, A.; Lunt, S. R.; Sailor, M. J.; Tufts, B. J.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. 1991, 95, 10133.
42. Rosenwaks, Y.; Thacker, B. R.; Ahrenkiel, R. K.; Nozik, A. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 10096.
43. Nozik, A. J. Paper PHYS 11. Presented at the 211th National Meeting of the American Chemical Society, New Orleans, LA, March 1996.
44. Casagrande, L. G.; Lewis, N. S. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 5793.
45. Kohl, P. A.; Bard, A. J. J. Electrochem. Soc. 1979, 126, 59.
46. Bard, A. J.; Bocarsly, A. B.; Fan, F.-R. F.; Walton, E. G.; Wrighton, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 3671.
47. Kunst, M.; Werner, A. J. Appl. Phys. 1985, 58, 2236.
48. Messer, B.; Tributsch, H. Chem. Phys. Lett. 1987, 142, 546.
49. Warman, J. M.; de Haas, M. P.; van Hovell tot Westerflier, S. W. F. M.; Binsma, J. J. M.; Kolar, Z. I. J. Phys. Chem. 1989, 93, 5895.
50. Swanson, R. M.; Beckwith, S. K.; Crane, R. A.; Eades, W. D.; Kwark, Y. H.; Sinton, R. A.; Swirhun, S. E. IEEE Trans. Electron Devices 1984, ED-31, 661.
51. Forbes, M. D. E.; Lewis, N. S. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 3682.
52. Kawai, T.; Tributsch, H.; Sakata, T. Chem. Phys. Lett. 1980, 69, 336.
53. Harzion, Z.; Huppert, D.; Gottesfeld, S.; Croitoru, N. J. Electroanal. Chem. 1983, 150, 571.
54. Prybyla, S.; Struve, W. S.; Parkinson, B. A. J. Electrochem. Soc. 1984, 131, 1587.
55. Norton, A. P.; Bernasek, S. L.; Bocarsly, A. B. J. Phys. Chem. 1988, 92, 6009.
56. Cook, R. L.; MacDuff, R. C.; Sammells, A. F. J. Electrochem. Soc. 1989, 136, 1468.
57. Ramsden, J. J.; Tóth-Boconádi, R. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1990, 86, 1527.
58. Kenyon, C. N.; Ryba, G. N.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. 1993, 97, 12928.
59. Willig, F. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem. 1988, 92, 1312.
60. Reichman, J. Appl. Phys. Lett. 1980, 36, 574.
61. Gärtner, W. W. Phys. Rev. 1959, 116, 84.
62. Kumar, A.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. 1990, 94, 6002.
63. Such a process is not, however, an advantage for collection of minority carriers that have to cross the solid/liquid contact to avoid recombination.
64. Freund, T.; Morrison, S. R. Surf. Sci. 1968, 9, 119.
65. Morrison, S. R. Surf. Sci. 1969, 15, 363.
66. Koval, C. A.; Howard, J. N. Chem. Rev. 1992, 92, 411.
67. Fajardo, A. M.; Lewis, N. S. Science 1996, 274, 969.
68. Pomykal, K. E.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2476.
69. Fajardo, A. M.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 11136.
70. Gronet, C. M.; Lewis, N. S.; Cogan, G.; Gibbons, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983, 80, 1152.
71. Rosenbluth, M. L.; Lieber, C. M.; Lewis, N. S. Appl. Phys. Lett. 1984, 45, 423.
72. Lewis, N. S. J. Electrochem. Soc. 1984, 131, 2496.
73. Rosenbluth, M. L.; Lewis, N. S. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 4689.
74. Nagasubramanian, G.; Wheeler, B. L.; Fan, F.-R. F.; Bard, A. J. J. Electrochem. Soc. 1982, 129, 1742.
75. Nagasubramanian, G.; Wheeler, B. L.; Hope, G. A.; Bard, A. J. J. Electrochem. Soc. 1983, 130, 385.
76. Nagasubramanian, G.; Wheeler, B. L.; Bard, A. J. J. Electrochem. Soc. 1983, 130, 1680.
77. Tomkiewicz, M. Electrochim. Acta 1990, 35, 1631.
78. Heben, M. J.; Kumar, A.; Zheng, C.; Lewis, N. S. Nature 1989, 340, 621.
79. Bocarsly, A. B.; Bookbinder, D. C.; Dominey, R. N.; Lewis, N. S.; Wrighton, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 3683.
80. Laser, D.; Bard, A. J. J. Phys. Chem. 1976, 80, 459.
81. Dominey, R. N.; Lewis, N. S.; Wrighton, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 1261.
82. Koval, C. A.; Austermann, R. L. J. Electrochem. Soc. 1985, 132, 2656.
83. Horrocks, B. R.; Mirkin, M. V.; Bard, A. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 9106.
84. Uhlendorf, I.; Reineke-Koch, R.; Memming, R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 4930.
85. Meier, A.; Kocha, S. S.; Hanna, M. C.; Nozik, A. J.; Siemoneit, K.; Reineke-Koch, R.; Memming, R. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7038.
86. Nozik, A. J. Personal communication.
87. Bansal, A.; Tan, M. X.; Tufts, B. J.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. 1993, 97, 7309.
88. Kumar, A.; Lewis, N. S. Appl. Phys. Lett. 1990, 56, 1919.
89. Lieber, C. M.; Gronet, C. M.; Lewis, N. S. Nature 1984, 307, 533.
90. Tan, M. X.; Kenyon, C. N.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. 1994, 98, 4959.
91. Tan, M. X.; Kenyon, C. N.; Krüger, O.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2830.
92. Krüger, O.; Kenyon, C. N.; Tan, M. X.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2840.
93. Kenyon, C. N.; Tan, M. X.; Kruger, O.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2850.
94. Gu, Y.; Waldeck, D. H. J. Phys. Chem. 1996, 100, 9573.
95. Although there appear to have been no direct measurements to date of the behavior in the Marcus inverted region for nonadsorbing, outer-sphere redox couples, several interesting sets of experiments do seem to suggest that this type of behavior will apply to the semiconductor/liquid contact: (a) Nakabayashi, S.; Itoh, K.; Fujishima, A.; Honda, K. J. Phys. Chem. 1983, 87, 5301.
96. (b) Moser, J. E.; Grätzel, M. Chem. Phys. 1993, 176, 493.
97. (c) Lu, H.; Prieskorn, J. N.; Hupp, J. T. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4927.
98. (d) Heimer, T. A.; Bignozzi, C. A.; Meyer, G. J. J. Phys. Chem. 1993, 97, 11987.