Surface Passivation of GaN Nanowires for Enhanced Photoelectrochemical Water-Splitting

Nano Letters

Volumn 17, Issue 3, 2017, Pages 1520-1528

  Varadhan, Purushothaman ^a   Fu, Hui Chun ^a   Priante, Davide ^a   Retamal, Jose Ramon Duran ^a   Zhao, Chao ^a   Ebaid, Mohamed ^a   Ng, Tien Khee ^a   Ajia, Idirs ^a   Mitra, Somak ^a   Roqan, Iman S ^a   Ooi, Boon S ^a   He, Jr Hau ^a  

^a KING ABDULLAH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Saudi Arabia)

Author keywords

III Nitrides; nanowires; photoelectrochemical water splitting; solar fuel; surface passivation

Indexed keywords

CONVERSION EFFICIENCY; ELECTROCHEMISTRY; ELECTROLYTES; GALLIUM NITRIDE; HYDROGEN PRODUCTION; INTERFACE STATES; INTERFACES (MATERIALS); NANOSTRUCTURES; NANOWIRES; PASSIVATION; SOLAR POWER GENERATION; SURFACE STATES; WIDE BAND GAP SEMICONDUCTORS;

III-NITRIDE; INCIDENT PHOTON-TO-CURRENT CONVERSION EFFICIENCIES; PHOTOELECTROCHEMICAL APPLICATIONS; PHOTOELECTROCHEMICAL WATER SPLITTING; SEMICONDUCTOR ELECTROLYTE INTERFACES; SOLAR FUELS; SOLAR-TO-HYDROGEN CONVERSIONS; SURFACE PASSIVATION;

SURFACE TREATMENT;

EID: 85014956906     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04559     Document Type: Article

References (49)

1. Gratzel, M. Nature 2001, 414, 338-344 10.1038/35104607
2. Tilley, S. D.; Gratzel, M. Energy Procedia 2012, 22, 1-2 10.1016/j.egypro.2012.05.230
3. Ohashi, K.; Mccann, J.; Bockris, J. O. M. Nature 1977, 266, 610-611 10.1038/266610a0
4. Wang, H. P.; Lin, T. Y.; Hsu, C. W.; Tsai, M. L.; Huang, C. H.; Wei, W. R.; Huang, M. Y.; Chien, Y. J.; Yang, P. C.; Liu, C. W.; Chou, L. J.; He, J. H. ACS Nano 2013, 7, 9325-9335 10.1021/nn404015y
5. Lien, D. H.; Retamal, J. R. D.; Ke, J. J.; Kang, C. F.; He, J. H. Nanoscale 2015, 7, 19874-19884 10.1039/C5NR06494E
6. Retamal, J. R. D.; Chen, C. Y.; Lien, D. H.; Huang, M. R. S.; Lin, C. A.; Liu, C. P.; He, J. H. ACS Photonics 2014, 1, 354-359 10.1021/ph4001108
7. Chen, M. W.; Retamal, J. R. D.; Chen, C. Y.; He, J. H. IEEE Electron Device Lett. 2012, 33, 411-413 10.1109/LED.2011.2180012
8. Chen, C. Y.; Retamal, J. R. D.; Wu, I. W.; Lien, D. H.; Chen, M. W.; Ding, Y.; Chueh, Y. L.; Wu, C. I.; He, J. H. ACS Nano 2012, 6, 9366-9372 10.1021/nn205097e
9. Fan, S. Z.; AlOtaibi, B.; Woo, S. Y.; Wang, Y. J.; Botton, G. A.; Mi, Z. Nano Lett. 2015, 15, 2721-2726 10.1021/acs.nanolett.5b00535
10. AlOtaibi, B.; Fan, S.; Vanka, S.; Kibria, M. G.; Mi, Z. Nano Lett. 2015, 15, 6821-6828 10.1021/acs.nanolett.5b02671
11. Wang, Y.; AlOtaibi, B.; Chowdhury, F. A.; Fan, S.; Kibria, M. G.; Li, L.; Li, C. J.; Mi, Z. APL Mater. 2015, 3, 116106 10.1063/1.4935307
12. Kibria, M. G.; Nguyen, H. P. T.; Cui, K.; Zhao, S.; Liu, D.; Guo, H.; Trudeau, M. L.; Paradis, S.; Hakima, A. R.; Mi, Z. ACS Nano 2013, 7 ( 9 ) 7886-7893 10.1021/nn4028823
13. AlOtaibi, B.; Fan, S.; Nguyen, H. P. T.; Zhao, S.; Kibria, M. G.; Fan, S.; Mi, Z. Nano Lett. 2013, 13, 4356-4361 10.1021/nl402156e
14. Ebaid, M.; Kang, J. H.; Lim, S. H.; Ha, J. S.; Lee, J. K.; Cho, Y. H.; Ryu, S. W. Nano Energy 2015, 12, 215-223 10.1016/j.nanoen.2014.12.033
15. Zhao, C.; Ng, T. K.; Prabaswara, A.; Conroy, M.; Jahangir, S.; Frost, T.; O’Connell, J.; Holmes, J. D.; Parbrook, P. J.; Bhattacharya, P.; Ooi, B. S. Nanoscale 2015, 7, 16658-16665 10.1039/C5NR03448E
16. Khan, J. I.; Adhikari, A.; Sun, J. Y.; Priante, D.; Bose, R.; Shaheen, B. S.; Ng, T. K.; Zhao, C.; Bakr, O. M.; Ooi, B. S.; Mohammed, O. F. Small 2016, 12, 2313-2320 10.1002/smll.201503651
17. Caccamo, L.; Cocco, G.; Martin, G.; Zhou, H.; Fundling, S.; Gad, A.; Mohajerani, M. S.; Abdelfatah, M.; Estrade, S.; Peiro, F.; Dziony, W.; Bremers, H.; Hangleiter, A.; Mayrhofer, L.; Lilienkamp, G.; Moseler, M.; Daum, W.; Waag, A. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 8232-8238 10.1021/acsami.5b12583
18. Kamimura, J.; Bogdanoff, P.; Lahnemann, J.; Hauswald, C.; Geelhaar, L.; Fiechter, S.; Riechert, H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10242-10245 10.1021/ja404043k
19. AlOtaibi, B.; Harati, M.; Fan, S.; Zhao, S.; Nguyen, H. P. T.; Kibria, M. G.; Mi, Z. Nanotechnology 2013, 24, 175401 10.1088/0957-4484/24/17/175401
20. Chen, W. D.; Li, X. Q.; Duan, L. H.; Xie, X. L.; Cui, Y. D. Appl. Surf. Sci. 1996, 100-101, 592-595 10.1016/0169-4332(96)00345-5
21. Sun, M. H.; Joyce, H. J.; Gao, Q.; Tan, H. H.; Jagadish, C.; Ning, C. Z. Nano Lett. 2012, 12 ( 7 ) 3378-3384 10.1021/nl300015w
22. Tajik, N.; Haapamaki, C. M.; LaPierre, R. R. Nanotechnology 2012, 23 ( 31 ) 315703 10.1088/0957-4484/23/31/315703
23. Lin, Y. J.; Tsai, C. D.; Lyu, Y. T.; Lee, C. T. Appl. Phys. Lett. 2000, 77 ( 5 ) 687-689 10.1063/1.127086
24. Debnath, R. K.; Meijers, R.; Richter, T.; Stoica, T.; Calarco, R.; Luth, H. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 123117 10.1063/1.2715119
25. Lin, Y. J.; Tsai, C. D.; Lyu, Y. T.; Lee, C. T. Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 687-689 10.1063/1.127086
26. Hashizume, T.; Ootomo, S.; Nakasaki, R.; Oyama, S.; Kihara, M. Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 2880-2882 10.1063/1.126504
27. Scimeca, T.; Muramatsu, Y.; Oshima, M.; Oigawa, H.; Nannichi, Y. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1991, 44, 12927-12932 10.1103/PhysRevB.44.12927
28. Sugiyama, M.; Maeyama, S.; Scimeca, T.; Oshima, M.; Oigawa, H.; Nannichi, Y.; Hashizume, H. Appl. Phys. Lett. 1993, 63, 2540-2542 10.1063/1.110796
29. Li, D. S.; Sumiya, M.; Fuke, S.; Yang, D. R.; Que, D. L.; Suzuki, Y.; Fukuda, Y. J. Appl. Phys. 2001, 90, 4219-4223 10.1063/1.1402966
30. Yokoi, N.; Andoh, H.; Takai, M. Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 2578 10.1063/1.111531
31. Watkins, N. J.; Wicks, G. W.; Gao, Y. L. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 2602-2604 10.1063/1.125091
32. Mishra, M.; Krishna, T. C. S.; Aggarwal, N.; Kaur, M.; Singh, S.; Gupta, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 15201-15208 10.1039/C5CP00540J
33. Wolter, S. D.; Luther, B. P.; Waltemyer, D. L.; Onneby, C.; Mohney, S. E.; Molnar, R. J. Appl. Phys. Lett. 1997, 70, 2156-2158 10.1063/1.118944
34. Kibria, M. G.; Chowdhury, F. A.; Zhao, S.; AlOtaibi, B.; Trudeau, M. L.; Guo, H.; Mi, Z. Nat. Commun. 2015, 6, 6797 10.1038/ncomms7797
35. Hisatomi, T.; Brillet, J.; Cornuz, M.; Le Formal, F.; Tetreault, N.; Sivula, K.; Gratzel, M. Faraday Discuss. 2012, 155, 223-232 10.1039/C1FD00103E
36. Ebaid, M.; Kang, J. H.; Lim, S. H.; Cho, Y. H.; Ryu, S. W. RSC Adv. 2015, 5, 23303-23310 10.1039/C5RA01374G
37. Ebaid, M.; Kang, J. H.; Ryu, S. W. J. Electrochem. Soc. 2015, 162, H264-H270 10.1149/2.0831504jes
38. Malara, F.; Minguzzi, A.; Marelli, M.; Morandi, S.; Psaro, R.; Dal Santo, V.; Naldoni, A. ACS Catal. 2015, 5, 5292-5300 10.1021/acscatal.5b01045
39. Zhang, Z. H.; Wang, P. J. Mater. Chem. 2012, 22, 2456-2464 10.1039/C1JM14478B
40. Yang, Y.; Forster, M.; Ling, Y. C.; Wang, G. M.; Zhai, T.; Tong, Y. X.; Cowan, A. J.; Li, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 3403-3407 10.1002/anie.201510869
41. Hisatomi, T.; Kubota, J.; Domen, K. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7520-7535 10.1039/C3CS60378D
42. Upadhya, P. C.; Martinez, J. A.; Li, Q. M.; Wang, G. T.; Swartzentruber, B. S.; Taylor, A. J.; Prasankumar, R. P. Conf. Laser Electr. 2011, QTuL4 10.1364/QELS.2011.QTuL4
43. Upadhya, P. C.; Li, Q. M.; Wang, G. T.; Fischer, A. J.; Taylor, A. J.; Prasankumar, R. P. Semicond. Sci. Technol. 2010, 25, 024017 10.1088/0268-1242/25/2/024017
44. Pu, Y. C.; Kibria, M. G.; Mi, Z. T.; Zhang, J. Z. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 2649-2656 10.1021/acs.jpclett.5b00909
45. Hazari, A.; Aiello, A.; Ng, T. K.; Ooi, B. S.; Bhattacharya, P. Appl. Phys. Lett. 2015, 107, 191107 10.1063/1.4935614
46. Benaissa, M.; Sigle, W.; Ng, T. K.; El Bouayadi, R.; van Aken, P. A.; Jahangir, S.; Bhattacharya, P.; Ooi, B. S. Appl. Phys. Lett. 2015, 106, 071108 10.1063/1.4915117
47. Ng, T. K.; Gasim, A.; Cha, D.; Janjua, B.; Yang, Y.; Jahangir, S.; Zhao, C.; Bhattacharya, P.; Ooi, B. S. Proc. SPIE 2014, 898613 10.1117/12.2039627
48. Dasgupta, N. P.; Liu, C.; Andrews, S.; Prinz, F. B.; Yang, P. D. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12932-12935 10.1021/ja405680p
49. Muhammed, M. M.; Roldan, M. A.; Yamashita, Y.; Sahonta, S.-L.; Ajia, I. A.; Iizuka, K.; Kuramata, A.; Humphreys, C. J.; Roqan, I. S. Sci. Rep. 2016, 6, 29747 10.1038/srep29747