Charge transport at Ti-doped hematite (001)/aqueous interfaces

Chemistry of Materials

Volumn 27, Issue 5, 2015, Pages 1665-1673

  Chatman, Shawn ^a,b   Pearce, Carolyn I ^a,c   Rosso, Kevin M ^a  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^c UNIVERSITY OF MANCHESTER   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARRIER CONCENTRATION; FERMI LEVEL; HEMATITE; INTERFACE STATES; PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS; SEMICONDUCTOR DOPING; SOLVENTS; SURFACE STATES;

CONCENTRATION-DEPENDENT; ELECTRODE/ELECTROLYTE INTERFACES; EPITAXIAL THIN FILMS; FLAT-BAND POTENTIALS; PHOTOELECTROCHEMICALS; ROOM-TEMPERATURE RESISTIVITY; SMALL POLARON HOPPING; TEMPERATURE-DEPENDENT RESISTIVITY;

ACTIVATION ENERGY;

EID: 84924389861     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm504451j     Document Type: Article

References (89)

1. Braun, A.; Sivula, K.; Bora, D. K.; Zhu, J.; Zhang, L.; Grátzel, M.; Guo, J.; Constable, E. C. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 16870-16875
2. Dotan, H.; Sivula, K.; Grátzel, M.; Rothschild, A.; Warren, S. C. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 958-964
3. Sivula, K.; Le Formal, F.; Grátzel, M. ChemSusChem 2011, 4, 432-449
4. Barroso, M.; Mesa, C. A.; Pendlebury, S. R.; Cowan, A. J.; Hisatomi, T.; Sivula, K.; Grátzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 15640-15645
5. Kronawitter, C. X.; Zegkinoglou, I.; Shen, S. H.; Liao, P.; Cho, I. S.; Zandi, O.; Liu, Y. S.; Lashgari, K.; Westin, G.; Guo, J. H.; Himpsel, F. J.; Carter, E. A.; Zheng, X. L.; Hamann, T. W.; Koel, B. E.; Mao, S. S.; Vayssieres, L. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3100-3121
6. Dias, P.; Lopes, T.; Andrade, L.; Mendes, A. J. Power Sources 2014, 272, 567-580
7. Lopes, T.; Andrade, L.; Le Formal, F.; Gratzel, M.; Sivula, K.; Mendes, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 16515-16523
8. Boudoire, F.; Toth, R.; Heier, J.; Braun, A.; Constable, E. C. Appl. Surf. Sci. 2014, 305, 62-66
9. Liu, Z.; Wang, K.; Xiao, L.; Chen, X.; Ren, X.; Lu, J.; Zhuang, L. RSC Adv. 2014, 4, 37701-37704
10. Marelli, M.; Naldoni, A.; Minguzzi, A.; Allieta, M.; Virgili, T.; Scavia, G.; Recchia, S.; Psaro, R.; Dal Santo, V. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 11997-12004
11. Rosso, K. M.; Smith, D. M. A.; Dupuis, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 6455-6466
12. Zhao, B.; Kaspar, T. C.; Droubay, T. C.; McCloy, J.; Bowden, M. E.; Shutthanandan, V.; Heald, S. M.; Chambers, S. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011, 84, 245325
13. van Daal, H. J.; J, B. A. Phys. Rev. 1967, 158, 736-747
14. Zhou, F.; Kotru, S.; Pandey, R. K. Thin Solid Films 2002, 408, 33-36
15. Schuey, R. T. Semiconducting Ore Minerals; Elsevier: Amsterdam, 1975; Vol. 4.
16. Glasscock, J. A.; Barnes, P. R. F.; Plumb, I. C.; Bendavid, A.; Martin, P. J. Thin Solid Films 2008, 516, 1716-1724
17. Droubay, T.; Rosso, K. M.; Heald, S. M.; McCready, D. E.; Wang, C. M.; Chambers, S. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2007, 75, 104412
18. Iordanova, N.; Dupuis, M.; Rosso, K. M. J. Chem. Phys. 2005, 122, 144305
19. Nakau, T. J. Phys. Soc. Jpn. 1960, 15, 727-727
20. Kerisit, S.; Rosso, K. M. Geochim. Cosmochim. Acta 2006, 70, 1888-1903
21. Kerisit, S.; Rosso, K. M. J. Chem. Phys. 2007, 127, 124706-10
22. Eggleston, C. M.; Stack, A. G.; Rosso, K. M.; Higgins, S. R.; Bice, A. M.; Boese, S. W.; Pribyl, R. D.; Nichols, J. J. Geochim. Cosmochim. Acta 2003, 67, 985-1000
23. Balko, B. A.; Clarkson, K. M. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, E85-E91
24. Kennedy, J. H.; Frese, K. W., Jr. J. Electrochem. Soc. 1978, 125, 723-726
25. Liao, P.; Toroker, M. C.; Carter, E. A. Nano Lett. 2011, 11, 1775-1781
26. Sieber, K. D.; Sanchez, C.; Turner, J. E.; Somorjai, G. A. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1985, 81, 1263-1274
27. Sanchez, C.; Sieber, K. D.; Somorjai, G. A. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1988, 252, 269-290
28. Sanchez, C.; Hendewerk, M.; Sieber, K. D.; Somorjai, G. A. J. Solid State Chem. 1986, 61, 47-55
29. Aroutiounian, V. M.; Arakelyan, V. M.; Shahnazaryan, G. E.; Stepanyan, G. M.; Khachaturyan, E. A.; Wang, H.; Turner, J. A. Sol. Energy 2006, 80, 1098-1111
30. Aroutiounian, V. M.; Arakelyan, V. M.; Shahnazaryan, G. E.; Hovhannisyan, H. R.; Wang, H.; Turner, J. A. Sol. Energy 2007, 81, 1369-1376
31. Arutyunyan, V. M.; Arakelyan, V. M.; Shakhnazaryan, G. E.; Stepanyan, G. M.; Turner, J. A.; Khaselev, O. Russ. J. Electrochem. 2002, 38, 378-383
32. Morin, F. J. Phys. Rev. 1951, 83, 1005-1010
33. Chambers, S. A. J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 264004
34. Ginley, D. S.; Butler, M. A. J. Appl. Phys. 1977, 48, 2019-2021
35. Dai, Z.; Naramoto, H.; Narumi, K.; Yamamoto, S.; Miyashita, A. J. Appl. Phys. 1999, 85, 7433-7437
36. Neamen, D. An Introduction to Semiconductor Devices; McGraw-Hill: New York, 2006.
37. Sze, S. M.; Ng, K. K. Physics of Semiconductor Devices, 3 rd ed.; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, 2007.
38. Zarzycki, P.; Chatman, S.; Preočanin, T.; Rosso, K. M. Langmuir 2011, 27, 7986-7990
39. Chatman, S.; Zarzycki, P.; Rosso, K. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 13911-13921
40. Chatman, S.; Zarzycki, P.; Rosso, K. M. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 1550-1559
41. Chatman, S.; Zarzycki, P.; Preočanin, T.; Rosso, K. M. J. Colloid Interface Sci. 2013, 391, 125-134
42. Boily, J. F.; Chatman, S.; Rosso, K. M. Geochim. Cosmochim. Acta 2011, 71, 4113-4124
43. Sivula, K. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 1624-1633
44. Le Formal, F.; Tétreault, N.; Cornuz, M.; Moehl, T.; Grátzel, M.; Sivula, K. Chem. Sci. 2011, 2, 737-743
45. Mayer, M. T.; Lin, Y.; Yuan, G.; Wang, D. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1558-1566
46. Mayer, M. T.; Du, C.; Wang, D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12406-12409
47. Pearce, C. I.; Henderson, C. M. B.; Pattrick, R. A. D.; van der Laan, G.; Vaughan, D. J. Am. Mineral. 2006, 91, 880-893
48. Chambers, S. A.; Droubay, T. C.; Wang, C. M.; Rosso, K. M.; Heald, S. M.; Schwartz, D. A.; Kittilstved, K. R.; Gamelin, D. R. Mater. Today 2006, 9, 28-35
49. Dou, J.; Navarrete, L.; Kale, P.; Padmini, P.; Pandey, R. K.; Guo, H.; Gupta, A.; Schad, R. J. Appl. Phys. 2007, 101, 053908-053903
50. Glasscock, J. A.; Barnes, P. R. F.; Plumb, I. C.; Savvides, N. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 16477-16488
51. Takada, Y.; Nakanishi, M.; Fujii, T.; Takada, J. J. Magn. Magn. Mater. 2007, 310, 2108-2110
52. Zunger, A. Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 57-59
53. Eggleston, C. M.; Shankle, A. J. A.; Moyer, A. J.; Cesar, I.; Grátzel, M. Aquat. Sci. 2009, 71, 151-159
54. Austin, I. G.; Mott, N. F. Adv. Phys. 1969, 18, 41-102
55. Gardner, R. F. G.; Sweett, F.; Tanner, D. W. J. Phys. Chem. Solids 1963, 24, 1175-1181
56. Gardner, R. F. G.; Sweett, F.; Tanner, D. W. J. Phys. Chem. Solids 1963, 24, 1183-1186 IN1-IN2, 1187-1196
57. Goodenough, J. B. Metallic Oxides. In Progress in Solid State Chemistry; Reiss, H., Ed.; Pergamon Press: Oxford, 1971; Vol. 5.
58. Gharibi, E.; Hbika, A.; Dupre, B.; Gleitzer, C. Eur. J. Solid State Inorg. Chem. 1990, 27, 647-658
59. Anz, S. J.; Fajardo, A. M.; Royea, W. J.; Lewis, N. S.; Morris, A. J. Semiconductor Photoelectrochemistry. In Characterization of Materials; John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, New Jersey, 2012.
60. Tan, M. X.; Laibinis, P. E.; Nguyen, S. T.; Kesselman, J. M.; Stanton, C. E.; Lewis, N. S. Principles and Applications of Semiconductor Photoelectrochemistry. In Progress in Inorganic Chemistry; John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, New Jersey, 1994; Vol. 41, pp 21-144.
61. Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6446-6473
62. Grátzel, M. Nature 2001, 414, 338-344
63. Hankin, A.; Alexander, J. C.; Kelsall, G. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 16176-16186
64. Zarzycki, P.; Rosso, K. M.; Chatman, S.; Preočanin, T.; Kallay, N.; Piasecki, W. Croat. Chem. Acta 2010, 83, 457-474
65. Pourbaix, M. Atlas of Electrochemical Eqilibria in Aqueous Solutions; National Association of Corrosion Engineers: Houston, TX, 1974.
66. Quinn, R. K.; Nasby, R. D.; Baughman, R. J. Mater. Res. Bull. 1976, 11, 1011-1020
67. Yun, K. S.; Wilhelm, S. M.; Kapusta, S.; Hackerman, N. J. Electrochem. Soc. 1980, 127, 85-90
68. Kleiman-Shwarsctein, A.; Huda, M. N.; Walsh, A.; Yan, Y. F.; Stucky, G. D.; Hu, Y. S.; Al-Jassim, M. M.; McFarland, E. W. Chem. Mater. 2010, 22, 510-517
69. Myamlin, V. A.; Pleskov, Y. V. Electrochemistry of Semiconductors; Plenum Press: New York, 1967.
70. Goossens, A. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1991, 317, 27-42
71. Dean, M. H.; Stimming, U. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1987, 228, 135-151
72. Dean, M. H.; Stimming, U. J. Phys. Chem. 1989, 93, 8053-8059
73. Danzfuss, B.; Stimming, U. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1984, 164, 89-119
74. Wilhelm, S. M.; Yun, K. S.; Ballenger, L. W.; Hackerman, N. J. Electrochem. Soc. 1979, 126, 419-424
75. Horowitz, G. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1983, 159, 421-436
76. Móllers, F.; Tolle, H. J.; Memming, R. J. Electrochem. Soc. 1974, 121, 1160-1167
77. Dare-Edwards, M. P.; Goodenough, J. B.; Hamnett, A.; Nicholson, N. D. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1981, 77, 643-661
78. Gissler, W.; Memming, R. J. Electrochem. Soc. 1977, 124, 1710-1714
79. Klahr, B.; Gimenez, S.; Fabregat-Santiago, F.; Hamann, T.; Bisquert, J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4294-4302
80. Zhang, M.; Luo, W.; Zhang, N.; Li, Z.; Yu, T.; Zou, Z. Electrochem. Commun. 2012, 23, 41-43
81. Leduc, J.; Ahmed, S. M. J. Phys. Chem. 1988, 92, 6661-6665
82. Kallay, N.; Preočanin, T. J. Colloid Interface Sci. 2008, 318, 290-295
83. Preočanin, T.; Čop, A.; Kallay, N. J. Colloid Interface Sci. 2006, 299, 772-776
84. Yanina, S. V.; Rosso, K. M. Science 2008, 320, 218-222
85. Gerischer, H. Electrochim. Acta 1989, 34, 1005-1009
86. Levine, S.; Robinson, K.; Fawcett, W. R. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1974, 54, 237-252
87. Fawcett, W. R.; Levine, S. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1973, 43, 175-184
88. Barton, A. F. M.; McConnel, S. R. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1979, 75, 971-983
89. McKone, J. R.; Lewis, N. S.; Gray, H. B. Chem. Mater. 2013, 26, 407-414