L'Interface semiconducteur-éléctrolyte

I — Détérmination des positions des bandes d'énergie à la surface de TiO₂ en présence d'un hététopolyanion

D.C.P.R. — U.A. 328 C.N.R.S., I.N.P.L-E.N.S.I.C., 1, rue Grandville, 54042 Nancy Cedex, France.

Résumé

Le dioxyde de titane TiO₂ monocristallin peut être modifié dans l'obscurité de manière persistante et durable en présence de l'acide 1:12 silicotungstique en solution acide. Après modification on observe alors par voltammétrie cyclique dans l'acide sulfurique seul, une vague de surface d'un dépôt qui a les caractéristiques d'un couple oxydo-réducteur adsorbé. La position de ce couple oxydo-réducteur met en évidence de manière indirecte le déplacement des bandes d'énergie à la surface du matériau semiconducteur. Grâce aux mesures d'impédance, il est montré que le mouvement du potentiel de bandes plates de TiO₂ est progressif au cours de la modification et que le déplacement total peut dépasser 700 mV. Un décaptage très prolongé permet d'enlever le dépôt et de retrouver la distribution énergétique initiale de la surface.

Abstract

Single crystal titanium dioxyde TiO₂ has been electromodified by 1:12 silicotungstic acid in aqueous sulfuric solution. It is shown that the modification proceeds stepwise. After it is completed, a surface wave is observed is neat sulfuric acid solution by cyclic voltammetry. The location and characteristics of this redox couple indicate a surface band energy shift of TiO₂. Impedance measurements confirm this conclusion, and show that the flat band potential can be shifted by more than 700 mV is the positive direction. A prolonged etching of the modified electrode restores the naked surface and the initial flat band potential is observed again.