GaN/电解液界面的原位STM研究

GaN-based materials have important applications in the fields of solid devices and photoelectrochemistry, which include a series of surface and interface reaction in nature. In this project, the structure of the GaN/electrolyte interface have been investigated by using electrochemical scanning tunneling microscope (STM) for the first time.The interfacial structure, charge transfer, and chemical reaction are revealed at the atomic/molecular level via an in situ observation. As a result, the fundamental principle for electrochemical process at the GaN/electrolyte interface are elucidated.As a comparion, the structure and structural transformation of the GaN/electrolyte interface under the laser illumination are investigated on the basis of above results. This provides an experimental basis for the potential application in photoelectrochemisty (e.g., photoelectrolysis of water, direct conversion of CO2).

GaN基材料在固体器件和光电化学领域具有重要的应用，其在本质上涉及到一系列的表界面反应。本项目以GaN/电解液界面结构的研究为主要科学问题，首次以电化学扫描隧道显微术（STM）为主要技术手段，期望通过对这一界面的原位、实时观察，从原子/分子水平上揭示GaN/电解液界面的结构、电子转移、化学反应等过程，阐明GaN/电解液界面电化学过程的基本原理。在此基础上，比较研究激光辐射下GaN/电解液界面的结构及其转化规律，为GaN材料在光电化学中的应用（如光催化分解水、CO2直接转）），奠定相应的实验基础。

GaN 作为新一代的宽禁带半导体材料有着非常独特的物理和化学特性，研究其在传感和光电化学反应中的应用，关键在于一系列表界面处的反应。本项目正是在这一背景下，研究了GaN在不同电解质中的电化学行为和半导体/溶液界面的特性, 揭示离子吸附、电极电位、激光辐射等对GaN/电解液界面反应的影响规律。另外，通过电沉积的方法在GaN电极表面进行多种金属的修饰，得到各种功能型复合纳米结构，上述研究为GaN器件制备过程中的新湿法工艺开发，以及拓展其在催化、传感、拉曼增强检测和光电探测等领域的应用奠定相应的实验基础。