【国际论文】揭示镓表面氧化诱导的电子结构演变

        近日，由德国亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心(HZB）在科学期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》中发表了一篇名为Unravelling the Surface Oxidation-Induced Evolution of the Electronic Structure of Gallium（揭示镓表面氧化诱导的电子结构演变）的氧化镓文章。

摘要

        镓在液态金属催化剂制备中被广泛使用，其氧化物是一种众所周知的介电材料。在过去的几十年里，人们对这两种物质已经分别进行了深入研究。然而，表面氧化层对(液态)镓的化学和电子结构的影响大多还不清楚，因为热力学稳定的表面Ga₂O₃的极快形成。在这项研究中，我们结合了直接和反向光电发射，辅以扫描电子显微镜，来检查Ga和Ga氧化物(在SiOx/Si支撑物上)的表面性质，以及在逐步氧化和随后在升高的温度下还原时表面结构的演变。我们发现，在镓纳米粒子上，氧化时间依赖的自限制形成亚化学计量的Ga₂O_3−δ表面层。这种Ga₂O_3−δ的价带最大值（导带最小值）相对于费米能级位于-3.8 (±0.1) eV [1.4 (±0.2) eV]，从而导致一个电子表面能带间隙为5.2 (±0.2) eV。在超高真空条件下退火时，当使用600°C及更高温度时，Ga₂O_3−δ表面层可以有效地被移除。此项研究揭示了逐步氧化-还原如何影响镓纳米粒子的表面性质，为不同应用中这种材料类的优化提供了详细的见解。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c09324