氢气（H2）作为一种潜在的清洁能源载体，引起了研究人员的广泛关注。然而，目前使用的大部分H2仍然是由化石燃料生产。在阳光照射下，通过光电化学（PEC）水分解生产H2是一种非常有前景的策略。
基于此，瑞士苏黎世大学S. David Tilley（通讯作者）等人报道了在原子层沉积（ALD）工艺之前，利用氨溶液蚀刻热氧化的氧化亚铜（TO-Cu2O）片材以去除生长的Cu2O上的任何污染物，显着提高了光电流密度和填充因子。
对比未蚀刻的器件，蚀刻器件显示出更高的光电化学（PEC）性能以及改进的再现性。最佳样品在0 VRHE和0.5 VRHE下的光电流密度分别为-8.6 mA cm-2和-7 mA cm-2、起始电位为0.92 VRHE、填充因子为44%，代表了基于Cu2O的光电阴极系统的新记录。基于电容的分析研究表明，生长器件中的界面陷阱具有很强的pinning效应，这些陷阱通过氨溶液蚀刻去除。
此外，蚀刻过程产生了基于不同晶体取向的不同形态的Cu2O晶体。通过电子背散射衍射（EBSD）和扫描电子显微镜（SEM）研究了晶体取向的分布以及蚀刻后晶体取向与形貌的关系，高指数晶体组显示出比低指数组更高的PEC性能。
X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）揭示了Cu2O/Ga2O3界面处的金属Cu，作者认为这是限制PEC性能的主要陷阱。总之，金属Cu源于在ALD过程中生长的Cu2O样品上的CuO杂质层的还原，而从Cu2O到Cu的还原是不利的。
Crystal orientation-dependent etching and trapping in thermally-oxidised Cu2O photocathodes for water splitting. Energy Environ. Sci., 2022, DOI: 10.1039/D1EE03696C.
https://doi.org/10.1039/D1EE03696C.
