Macroporous silicon with multiscale texture for reflection suppression and light trapping was achieved through a controllable electrochemical etching process. It was coated with TiO2 by atomic layer deposition, and used as the photoanode in photocatalytic water splitting. A conformal pn-junction was also built-in in order to split water without external bias. A 45% enhancement in photocurrent density was observed after black silicon etching. In comparison with nano-structured silicon, the etching process here has neither metal contamination nor requirement of vacuum facilities.
REFERENCES
1.
T.-H.
Her
, R. J.
Finlay
, C.
Wu
, S.
Deliwala
, and E.
Mazur
, Appl. Phys. Lett.
73
, 1673
(1998
).2.
M.
Otto
, M.
Kroll
, T.
Käsebier
, S.-M.
Lee
, M.
Putkonen
, R.
Salzer
, P. T.
Miclea
, and R. B.
Wehrspohn
, Adv. Mater.
22
, 5035
(2010
).3.
L.
Sainiemi
, V.
Jokinen
, A.
Shah
, M.
Shpak
, S.
Aura
, P.
Suvanto
, and S.
Franssila
, Adv. Mater.
23
, 122
(2011
).4.
S.
Koynov
, M. S.
Brandt
, and M.
Stutzmann
, Appl. Phys. Lett.
88
, 203107
(2006
).5.
H. M.
Branz
, V. E.
Yost
, S.
Ward
, K. M.
Jones
, B.
To
, and P.
Stradins
, Appl. Phys. Lett.
94
, 231121
(2009
).6.
F.
Toor
, H. M.
Branz
, M. R.
Page
, K. M.
Jones
, and H.-C.
Yuan
, Appl. Phys. Lett.
99
, 103501
(2011
).7.
J.
Oh
, T. G.
Deutsch
, H.-C.
Yuan
, and H. M.
Branz
, Energy Environ. Sci.
4
, 1690
(2011
).8.
V.
Lehmann
, Electrochemistry of Silicon: Instrumentation, Science, Materials and Applications
(Wiley
, Weinheim
, 2002
).9.
F.
Müller
, A.
Birner
, J.
Schilling
, U.
Gösele
, C.
Kettner
, and P.
Hänggi
, Phys. Status Solidi A
182
, 585
(2000
).10.
S.
Matthias
, F.
Müller
, J.
Schilling
, and U.
Gösele
, Appl. Phys. A
80
, 1391
(2005
).11.
A.
Langner
, M.
Knez
, F.
Müller
, and U.
Gösele
, Appl. Phys. A
93
, 399
(2008
).12.
S.
Matthias
, F.
Müller
, C.
Jamois
, R. B.
Wehrspohn
, and U.
Gösele
, Adv. Matter.
16
, 2166
(2004
).13.
A.
Fujishima
and K.
Honda
, Nature
238
, 37
(1972
).14.
M. G.
Walter
, E. L.
Warren
, J. R.
McKone
, S. W.
Boettcher
, Q.
Mi
, E. A.
Santori
, and N. S.
Lewis
, Chem. Rev.
110
, 6446
(2010
).15.
M.
Knez
, K.
Nielsch
, and L.
Niinistö
, Adv. Mater.
19
, 3425
(2007
).16.
Y. J.
Hwang
, A.
Boukai
, and P. D.
Yang
, Nano Lett.
9
, 410
(2009
).17.
J.
Shi
, Y.
Hara
, C.
Sun
, M. A.
Anderson
, and X.
Wang
, Nano Lett.
11
, 3413
(2011
).18.
S.
Matthias
, F.
Müller
, and U.
Gösele
, Appl. Phys. Lett.
87
, 224106
(2005
).19.
H.
Morisaki
, T.
Watanabe
, M.
Iwase
, and K.
Yazawa
, Appl. Phys. Lett.
29
, 338
(1976
).20.
M.
EI-Gomati
, F.
Zaggout
, H.
Jayacody
, S.
Tear
, and K.
Wilson
, Surf. Interface Anal.
37
, 901
(2005
).21.
B.
Tian
, X.
Zheng
, T. J.
Kempa
, Y.
Fang
, N.
Yu
, G.
Yu
, J.
Huang
, and C. M.
Lieber
, Nature
449
, 885
(2007
).22.
J. R.
Maiolo
, B. M.
Kayes
, M. A.
Filler
, M. C.
Putnam
, M. D.
Kelzenberg
, H. A.
Atwater
, and N. S.
Lewis
, J. Am. Chem. Soc.
129
, 12346
(2007
).23.
E. C.
Garnett
and P. D.
Yang
, J. Am. Chem. Soc.
130
, 9224
(2008
).24.
E. C.
Garnett
and P. D.
Yang
, Nano Lett.
10
, 1082
(2010
).25.
M. D.
Kelzenberg
, S. W.
Boettcher
, J. A.
Petykiewicz
, D. B.
Turner-Evans
, M. C.
Putnam
, E. L.
Warren
, J. M.
Spurgeon
, R. M.
Briggs
, N. S.
Lewis
, and H. A.
Atwater
, Nature Mater.
9
, 239
(2010
).26.
S. W.
Boettcher
, E. L.
Warren
, M. C.
Putnam
, E. A.
Santori
, D.
Turner-Evans
, M. D.
Kelzenberg
, M. G.
Walter
, J. R.
McKone
, B. S.
Brunschwig
, H. A.
Atwater
, and N. S.
Lewis
, J. Am. Chem. Soc.
133
, 1216
(2011
).27.
S. W.
Boettcher
, J. M.
Spurgeon
, M. C.
Putnam
, E. L.
Warren
, D. B.
Turner-Evans
, M. D.
Kelzenberg
, J. R.
Maiolo
, H. A.
Atwater
, and N. S.
Lewis
, Science
327
, 185
(2010
).28.
M. D.
Kelzenberg
, D. B.
Turner-Evans
, M. C.
Putnam
, S. W.
Boettcher
, R. M.
Briggs
, J. Y.
Baek
, N. S.
Lewis
, and H. A.
Atwater
, Energy Environ. Sci.
4
, 866
(2011
).29.
T. J.
Kempa
, J. F.
Cahoon
, S.-K.
Kim
, R. W.
Day
, D. C.
Bell
, H.-G.
Park
, and C. M.
Lieber
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
109
, 1407
(2012
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.