Nanofils InGaN / GaN pour la photocatalyse de l’eau
- La photocatalyse de l'eau est un processus qui utilise la lumière pour décomposer l'eau en ses composants de base, l'hydrogène et l'oxygène,
à l'aide d'un catalyseur photochimique. Sous illumination, les photons absorbés par le catalyseur vont générer des porteurs de charge
(paires électrons trous) qui seront par la suite transportés vers les sites réactionnels afin de catalyser les réactions d'oxydation et de réduction ciblées.
Les catalyseurs utilisés dans la photocatalyse de l'eau sont généralement des matériaux semiconducteurs tels que le dioxyde de titane (TiO2)
ou d'autres oxydes métalliques
- Les alliages InGaN/GaN ont une bande interdite pouvant couvrir le domaine du visible en variant la composition d’Indium.
On estime ainsi qu’avec 50% d’Indium (Eg≈1.7 eV) il est possible de collecter une large partie du spectre solaire tout en ayant des niveaux
de bande de valence et de conduction idéalement placés pour les réactions d’oxydation et réduction de l’eau. On pourrait ainsi obtenir des
rendements théoriques de conversion solaire vers hydrogène (STH) de 10%, bien supérieurs aux oxydes métalliques.
- L’efficacité des dispositifs peut aussi être améliorée en jouant sur la morphologie du matériau. Ainsi l’utilisation de nanostructures tel
que les nanofils permet d’augmenter la surface active comparativement à une couche planaire assurant un plus grand nombre de sites disponibles
pour les réactions photoélectrochimiques. De plus la croissance de nanofils permet d’obtenir un matériau de meilleure qualité cristalline
permettant de minimiser les centres de recombinaisons non radiatifs
- La croissance de nanofils cœur-coquille GaN/InGaN est réalisée au CRHEA par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques et leur caractérisation
photoélectrochimique est effectuée en collaboration avec l’équipe Photocatalyse et Photoconversion de l’ICPEES.
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