Inżynieria granic międzyfazowych w materiałach półprzewodnikowych

The properties of photoactive materials strongly depend on their surface electronic structure. Each contact of a semiconductor with other matter causes changes in this area, which allows to tune the properties of the material by modifying its surface. On the other hand, it also means that while carrying out measurements on such materials, particular attention should be paid to surface effects caused, among others, by contact with the substrate, electrolyte or surface adsorption, and not only by deliberate modification. In this study, the influence of interfacial boundaries on the properties of photoactive titanium(IV) oxide was investigated, focusing on the junctions [conductive substrate / semiconductor] and [semiconductor / modifying layer].It has been shown that the type of substrate used in the measurements has an impact on the density of electronic states and the light-induced processes in the semiconductor. The influence of surface modification with selected organic acids on the properties of titanium(IV) oxide was determined. The synthesis of NH2-MIL-125 (Ti) was carried out on the surface of modified titanium(IV) oxide and it was shown that it has the ability to sensitize TiO2 and that the type of contact between the MOF and the semiconductor surface plays a significant role.The obtained results can be the basis for further research on the influence of phase boundaries on the properties of semiconductors as well as the starting point for the surface engineering of titanium(IV) oxide.

Właściwości materiałów fotoaktywnych silnie zależą od ich powierzchniowej struktury elektronowej. Każdy kontakt półprzewodnika z inną materią powoduje zmiany w tym obszarze, co umożliwia dostosowanie właściwości materiału poprzez modyfikację jego powierzchni. Z drugiej strony sprawia to również, że podczas badania takich materiałów należy zwracać szczególną uwagę na efekty powierzchniowe wywołane m.in. kontaktem z podłożem, elektrolitem czy adsorpcją powierzchniową, a nie tylko celową modyfikacją. W niniejszej pracy zbadano wpływ granic międzyfazowych na właściwości fotoaktywnego tlenku tytanu(IV) skupiając się na złączach [podłoże przewodzące / półprzewodnik] oraz [półprzewodnik / warstwa modyfikująca].Pokazano, że rodzaj użytego w pomiarach podłoża, ma wpływ na rozkład gęstości stanów elektronowych w półprzewodniku oraz zachodzące w nim procesy indukowane światłem. Określono wpływ modyfikacji powierzchniowej wybranymi kwasami organicznymi na właściwości tlenku tytanu(IV). Przeprowadzono syntezę NH2-MIL-125(Ti) na powierzchni modyfikowanego tlenku tytanu(IV) i wykazano, że wykazuje on zdolność sensybilizacji TiO2 oraz że rodzaj kontaktu między MOF-em a powierzchnią półprzewodnika ogrywa w tym przypadku znaczącą rolę. Uzyskane wyniki mogą stanowić podstawę do dalszych badań wpływu granic fazowych na właściwości półprzewodników a także punkt wyjściowy do inżynierii powierzchni tlenku tytanu(IV).