研究目的
研究不同GaN/水结界面处的耗尽层内建电场及其在半导体纳米线水分解中的作用，以理解晶体取向如何影响光电化学效率。
研究成果
研究表明，晶体取向显著影响GaN/水界面的费米能级局域化和势垒高度，其中m面表面能形成更高势垒，从而增强载流子分离并可能提高GaN纳米线中的光电水解效率。Ga极性界面中观察到的滞后现象表明存在复杂的界面动力学机制，值得未来深入研究。
研究不足
本研究仅限于特定的氮化镓晶面和去离子水；其他电解质或条件可能会产生不同结果。表面质量因素（如位错密度）可能影响实验结果。镓极性表面观察到的滞后现象有待进一步研究。理论对比受限于现有针对真空界面的密度泛函理论研究，而非水界面。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用电解液电反射（EER）技术分析Franz-Keldysh振荡（FKO），以测定外偏压和光照条件下GaN/水界面的内建电场和费米能级位置。使用UN+结构（未掺杂GaN覆盖于n型掺杂GaN上）确保电场均匀性。
2：样品选择与数据来源：
通过等离子体辅助分子束外延（PAMBE）在特定衬底上生长具有Ga极性、N极性和m面取向的GaN样品。电解液采用去离子水。
3：实验设备与材料清单：
设备包括特制EER腔室、卤素灯、HORIBA TRIAX550单色仪、滨松光电倍增管、PeakTech 2830函数发生器、斯坦福研究系统SR830 DSP锁相放大器、福禄克177和安捷伦34461A万用表、飞利浦X射线衍射仪MRD-Philips以及Helios NanoLab 600i FIB/SEM。材料包括GaN样品、用于接触的银浆和去离子水。
4：实验流程与操作步骤：
将样品与去离子水在EER腔室中接触，施加外偏压电压并通过调制反射率测量EER光谱。记录黑暗和光照条件下的电流-电压特性。测量后进行SEM和XRD分析以观察表面变化。
5：数据分析方法：
通过线性拟合分析FKO周期性以确定内建电场?；诘绯≈岛脱泛穸燃扑惴衙啄芗段恢谩Ｍ臣品治霾捎弥馗床饬恳匀繁？煽啃浴?/p>
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monochromator
TRIAX550
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Analyzing reflected light spectra
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lock-in amplifier
SR830 DSP
Stanford Research Systems
Measuring modulated reflectance spectra
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multimeter
177
Fluke
Measuring voltage
-
multimeter
34461A
Agilent
Measuring current
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FIB/SEM
Helios NanoLab 600i
FEI Company
Obtaining scanning electron microscope images
-
photomultiplier
Hamamatsu
Detecting light signals
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function generator
2830
PeakTech
Generating modulated voltage waveforms
-
X-ray diffractometer
MRD-Philips
Philips
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