Ying-Chu Chen, Meng-Lei Lu, and Yu-Kuei Hsu*
Chem. Commun., 2026, 62, 8919-8922
國立東華大學 光電工程學系 徐裕奎教授
國立臺北科技大學 化學工程與生物科技系 陳盈竹助理教授
利用半導體光電化學（PEC）產氫是永續能源研究的核心。然而，單一材料難以同時兼顧寬光譜吸收與高效電荷分離 。傳統的 n-ZnO 核心/p型氧化物殼層結構（如 CuO 或 Cu2O）常因界面間存在巨大的價帶偏移（DEVB 分別達 1.72 eV 與 1.5 eV），形成嚴重的電洞傳輸障礙，限制了元件性能 。為突破此屏障，本研究選用具備可見光活性（能隙 2.3–2.8 eV）且與 ZnO 價帶偏移極小（僅約 0.15 eV）的 b-Bi2O3 作為 p 型配體 。團隊透過接續的水熱合成法與熱氧化製程，在 ZnO 奈米線（NW）陣列表面成功生長 Bi2O3 殼層，建構出高效的 p-n 異質結 。實驗結果顯示，經過 400°C 退火優化後的 Bi2O3/ZnO 電極，在 0.3 V (vs. Ag/AgCl) 下展現出 0.6 mA cm-2 的光電流密度，效能為純 ZnO 奈米線的三倍 。效能提升主要歸因於 p-n 結形成的寬耗盡層顯著強化了電荷分離效率，並克服了界面電洞傳輸的能障 。此研究證實了 p-Bi2O3/n-ZnO 體系在 PEC 水分解領域的應用潛力，為開發高效能光電極提供了新的設計思維 。