Kelvin probe force microscopy of nanocrystalline TiO2 photoelectrodes

Beilstein Journal of Nanotechnology

Volumn 4, Issue 1, 2013, Pages 418-428

  Henning, Alex ^a,b   Günzburger, Gino ^a   Jöhr, Res ^a   Rosenwaks, Yossi ^b   Bozic Weber, Biljana ^a   Housecroft, Catherine E ^a   Constable, Edwin C ^a   Meyer, Ernst ^a   Glatzel, Thilo ^a  

^a UNIVERSITY OF BASEL   (Switzerland)

^b TEL AVIV UNIVERSITY   (Israel)

Author keywords

Atomic force microscopy (AFM); Dye sensitized solar cells (DSC); Kelvin probe force microscopy (KPFM); Surface photovoltage (SPV); Titanium dioxide (TiO2)

Indexed keywords

DYE-SENSITIZED SOLAR CELL; DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS; KELVIN PROBE FORCE MICROSCOPY; MICROSCOPIC INHOMOGENEITIES; MICROSCOPIC WORK FUNCTION; SPECTRAL SENSITIZATION; SURFACE PHOTOVOLTAGES; TIO;

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; ENERGY GAP; PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS; PROBES; SINTERING; SOLAR CELLS; SURFACE POTENTIAL; SURFACE PROPERTIES; WORK FUNCTION;

TITANIUM DIOXIDE;

EID: 84885140296     PISSN: None     EISSN: 21904286     Source Type: Journal    
DOI: 10.3762/bjnano.4.49     Document Type: Article

References (65)

1. O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737-740. doi:10.1038/353737a0
2. Green, M. A.; Emery, K.; Hishikawa, Y.; Warta, W.; Dunlop, E. D. Prog. Photovoltaics 2012, 20, 606-614. doi:10.1002/pip.2267
3. Wang, H.; Liu, M.; Yan, C.; Bell, J. Beilstein J. Nanotechnol. 2012, 3, 378-387. doi:10.3762/bjnano.3.44
4. Motta, N. Beilstein J. Nanotechnol. 2012, 3, 351-352. doi:10.3762/bjnano.3.40
5. Kaneko, M.; Ueno, H.; Nemoto, J. Beilstein J. Nanotechnol. 2011, 2, 127-134. doi:10.3762/bjnano.2.15
6. Bora, T.; Kyaw, H. H.; Sarkar, S.; Pal, S. K.; Dutta, J. Beilstein J. Nanotechnol. 2011, 2, 681-690. doi:10.3762/bjnano.2.73
7. Wang, M.; Chamberland, N.; Breau, L.; Moser, J.-E.; Humphry-Baker, R.; Marsan, B.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Nat. Chem. 2010, 2, 385-389. doi:10.1038/nchem.610
8. Wang, M.; Xu, M.; Shi, D.; Li, R.; Gao, F.; Zhang, G.; Yi, Z.; Humphry-Baker, R.; Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Adv. Mater. 2008, 20, 4460-4463. doi:10.1002/adma.200801178
9. Alonso-Vante, N.; Nierengarten, J.; Sauvage, J. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1994, 1649-1654. doi:10.1039/DT9940001649
10. Constable, E. C.; Redondo Hernandez, A.; Housecroft, C. E.; Neuburger, M.; Schaffner, S. Dalton Trans. 2009, 6634-6644. doi:10.1039/B901346F
11. Bozic-Weber, B.; Constable, E. C.; Hostettler, N.; Housecroft, C. E.; Schmitt, R.; Schönhofer, E. Chem. Commun. 2012, 48, 5727-5729. doi:10.1039/C2CC31729J
12. Bozic-Weber, B.; Brauchli, S. Y.; Constable, E. C.; Fürer, S. O.; Housecroft, C. E.; Wright, I. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 4500-4504. doi:10.1039/c3cp50562f
13. Bozic-Weber, B.; Constable, E. C.; Housecroft, C. E. Coord. Chem. Rev. 2013, in press. doi:10.1016/j.ccr.2013.05.019
14. Yella, A.; Lee, H.-W.; Tsao, H. N.; Yi, C.; Chandiran, A. K.; Nazeeruddin, M. K.; Diau, E. W.-G.; Yeh, C.-Y.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Science 2011, 334, 629-634. doi:10.1126/science.1209688
15. Nicholson, P. G.; Castro, F. A. Nanotechnology 2010, 21, 1-26. doi:10.1088/0957-4484/21/49/492001
16. Shen, Q.; Ogomi, Y.; Park, B.-w.; Inoue, T.; Pandey, S. S.; Miyamoto, A.; Fujita, S.; Katayama, K.; Toyoda, T.; Hayase, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 4605-4613. doi:10.1039/c2cp23522f
17. Graaf, H.; Maedler, C.; Kehr, M.; Baumgaertel, T.; Oekermann, T. Phys. Status Solidi A 2009, 206, 2709-2714. doi:10.1002/pssa.200925294
18. Kronik, L.; Shapira, Y. Surf. Sci. Rep. 1999, 37, 1-206. doi:10.1016/S0167-5729(99)00002-3
19. Kronik, L.; Shapira, Y. Surf. Interface Anal. 2001, 31, 954-965. doi:10.1002/sia.1132
20. Schroder, D. K. Meas. Sci. Technol. 2001, 12, 16-31. doi:10.1088/0957-0233/12/3/202
21. Cahen, D.; Hodes, G.; Graetzel, M.; Guillemoles, J. F.; Riess, I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2053-2059. doi:10.1021/jp993187t
22. Lenzmann, F.; Krueger, J.; Burnside, S.; Brooks, K.; Grätzel, M.; Gal, D.; Rühle, S.; Cahen, D. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6347-6352. doi:10.1021/jp010380q
23. Beranek, R.; Neumann, B.; Sakthivel, S.; Janczarek, M.; Dittrich, T.; Tributsch, H.; Kisch, H. Chem. Phys. 2007, 339, 11-19. doi:10.1016/j.chemphys.2007.05.022
24. Yang, J.; Warren, D. S.; Gordon, K. C.; McQuillan, A. J. J. Appl. Phys. 2007, 101, 023714. doi:10.1063/1.2432106
25. Rühle, S.; Greenshtein, M.; Chen, S. G.; Merson, A.; Pizem, H.; Sukenik, C. S.; Cahen, D.; Zaban, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18907-18913. doi:10.1021/jp0514123
26. Duzhko, V.; Timoshenko, V. Y.; Koch, F.; Dittrich, T. Phys. Rev. B 2001, 64, 075204. doi:10.1103/PhysRevB.64.075204
27. Rothschild, A.; Levakov, A.; Shapira, Y.; Ashkenasy, N.; Komem, Y. Surf. Sci. 2003, 532-535, 456-460. doi:10.1016/S0039-6028(03)00154-7
28. Liu, Y.; Scully, S. R.; McGehee, M. D.; Liu, J.; Luscombe, C. K.; Fréchet, J. M. J.; Shaheen, S. E.; Ginley, D. S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3257-3261. doi:10.1021/jp056576y
29. Warren, D. S.; Shapira, Y.; Kisch, H.; McQuillan, A. J. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14286-14289. doi:10.1021/jp0753934
30. Weaver, J. M. R.; Wickramasinghe, H. K. J. Vac. Sci. Technol., B 1991, 9, 1562-1565. doi:10.1116/1.585424
31. Saraf, S.; Shikler, R.; Yang, J.; Rosenwaks, Y. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2586-2588. doi:10.1063/1.1468275
32. Streicher, F.; Sadewasser, S.; Lux-Steiner, M. C. Rev. Sci. Instrum. 2009, 80, 013907. doi:10.1063/1.3072661
33. Nonnenmacher, M.; O'Boyle, M. P.; Wickramasinghe, H. K. Appl. Phys. Lett. 1991, 58, 2921-2923. doi:10.1063/1.105227
34. Glatzel, T. Measuring Atomic-Scale Variations of the Electrostatic Force. In Kelvin Probe Force Microscopy; Sadewasser, S.; Glatzel, T., Eds.; Springer Series in Surface Sciences, Vol. 48; Springer: Berlin Heidelberg, 2011; pp 289-327.
35. Milde, P.; Zerweck, U.; Eng, L. M.; Abel, M.; Giovanelli, L.; Nony, L.; Mossoyan, M.; Porte, L.; Loppacher, C. Nanotechnology 2008, 19, 305501. doi:10.1088/0957-4484/19/30/305501
36. Glatzel, T.; Zimmerli, L.; Koch, S.; Kawai, S.; Meyer, E. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 063303. doi:10.1063/1.3080614
37. Kittelmann, M.; Rahe, P.; Gourdon, A.; Kühnle, A. ACS Nano 2012, 6, 7406-7411. doi:10.1021/nn3025942
38. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Grätzel, M.; Nazeeruddin, M. K. Nano Lett. 2007, 7, 3189-3195. doi:10.1021/nl071835b
39. Sakaguchi, S.; Pandey, S. S.; Okada, K.; Yamaguchi, Y.; Hayase, S. Appl. Phys. Expr. 2008, 1, 105001. doi:10.1143/APEX.1.105001
40. Pandey, S. S.; Sakaguchi, S.; Yamaguchi, Y.; Hayase, S. Org. Electron. 2010, 11, 419-426. doi:10.1016/j.orgel.2009.11.021
41. Hiehata, K.; Sasahara, A.; Onishi, H. Nanotechnology 2007, 18, 084007. doi:10.1088/0957-4484/18/8/084007
42. Ikeda, M.; Koide, N.; Han, L.; Sasahara, A.; Onishi, H. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 6961-6967. doi:10.1021/jp077065+
43. Bozic-Weber, B.; Constable, E. C.; Housecroft, C. E.; Kopecky, P.; Neuburger, M.; Zampese, J. A. Dalton Trans. 2011, 40, 12584-12594. doi:10.1039/C1DT11052G
44. Tan, M.; Wang, G.; Zhang, L. J. Appl. Phys. 1996, 80, 1186-1189. doi:10.1063/1.363727
45. Lagowski, J.; Balestra, C. L.; Gatos, H. C. Surf. Sci. 1972, 29, 203-212. doi:10.1016/0039-6028(72)90080-5
46. Schwarzburg, K.; Willig, F. Appl. Phys. Lett. 1991, 58, 2520-2522. doi:10.1063/1.104839
47. Moss, T. S. Optical properties of semi-conductors; Butterworths scientific publications and Academic Press: London and New York, 1959.
48. Kavan, L. Chem. Rec. 2012, 12, 131-142. doi:10.1002/tcr.201100012
49. Howe, R. F.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1985, 89, 4495-4499. doi:10.1021/j100267a018
50. Peter, L. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2630-2642. doi:10.1039/B617073K
51. Levy, B.; Liu, W.; Gilbert, S. E. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 1810-1816. doi:10.1021/jp962105n
52. Kron, G.; Rau, U.; Werner, J. H. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 13258-13261. doi:10.1021/jp036039i
53. Kronik, L.; Ashkenasy, N.; Leibovitch, M.; Fefer, E.; Shapira, Y.; Gorer, S.; Hodes, G. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 1748-1754. doi:10.1149/1.1838552
54. Dittrich, T.; Duzhko, V.; Koch, F.; Kytin, V.; Rappich, J. Phys. Rev. B 2002, 65, 155319. doi:10.1103/PhysRevB.65.155319
55. Dittrich, T. Phys. Status Solidi A 2000, 182, 447-455. doi:10.1002/1521-396X(200011)182:1<447::AID-PSSA447>3.0.CO;2-G
56. Bonhôte, P.; Moser, J.-E.; Humphry-Baker, R.; Vlachopoulos, N.; Zakeeruddin, S. M.; Walder, L.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1324-1336. doi:10.1021/ja981742j
57. Nelson, J. Phys. Rev. B 1999, 59, 15374-15380. doi:10.1103/PhysRevB.59.15374
58. Timoshenko, V. Y.; Kashkarov, P. K.; Matveeva, A. B.; Konstantinova, E. A.; Flietner, H.; Dittrich, T. Thin Solid Films 1996, 276, 216-218. doi:10.1016/0040-6090(95)08056-2
59. Cohen, R.; Bastide, S.; Cahen, D.; Libman, J.; Shanzer, A.; Rosenwaks, Y. Opt. Mater. 1998, 9, 394-400. doi:10.1016/S0925-3467(97)00065-7
60. Lee, K. E.; Gomez, M. A.; Elouatik, S.; Demopoulos, G. P. Langmuir 2010, 26, 9575-9583. doi:10.1021/la100137u
61. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6054-6061. doi:10.1021/jp911663k
62. Natan, A.; Zidon, Y.; Shapira, Y.; Kronik, L. Phys. Rev. B 2006, 73, 193310. doi:10.1103/PhysRevB.73.193310
63. Fantacci, S.; De Angelis, F.; Selloni, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4381-4387. doi:10.1021/ja0207910
64. Miyashita, M.; Sunahara, K.; Nishikawa, T.; Uemura, Y.; Koumura, N.; Hara, K.; Mori, A.; Abe, T.; Suzuki, E.; Mori, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17874-17881. doi:10.1021/ja803534u
65. Sommerhalter, C.; Matthes, T. W.; Glatzel, T.; Jäger-Waldau, A.; Lux-Steiner, M. C. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 286. doi:10.1063/1.124357