Involvement of Surface States in the Spectral Sensitization of Zinc Oxide Electrodes

TLDR: In this paper, the sensitization photocurrent at single crystalline ZnO electrodes in contact with an aqueous solution of crystal violet has been investigated during excitation by a 1 msec laser pulse.

Abstract: The sensitization photocurrent at single crystalline ZnO electrodes in contact with an aqueous solution of crystal violet has been investigated during excitation by a 1 msec laser pulse. The photocurrent shows relaxation phenomena which can be explained by an involvement of “surface states. They capture electrons from the excited dye molecules followed by electron injection into the conduction band or recombination” with the oxidized dye molecules. – The quantum yield for the electron injection is in the order of 2%. This relatively low value a high efficiency of the recombination via surface states. – In the presence of hydroquinone, a slight increase of the quantum observed which is attributed to a photoreduction of the excited dye molecules. The reduced crystal violet molecule can inject an electron into the conduction band from its ground state. Es wurden sensibilisierte Photostrome an einkristallinen ZnO-Elektroden im Kontakt mit wasrigen, Kristallviolett enthaltenden Elektro. Die Photostrome wahrend eines Laser-Lichtpulses von 1 msec Dauer zeigen Relaxationserscheinungen. Diese werden Einfang von Elektronen aus angeregten Farbstoffmolekulen in Oberflachenzustanden mit anschliesender Injektion dieser Elektronen in das Letiungsband oder Rekombination mit den oxidierten Molekulen erklart. – Die Quantenausbeute fur Elektroneninjektionen der Grosenordnung von 2%. Das deutet auf eine sehr grose Effektivitat der Rekombination uber Oberflachenzustande hin. – von Hydrochinon wird ein geringer Anstieg der Quantenausbeute beobachtet. Dies wird einer Photoreduktion der an Farbstoffmolekule zugeschrieben, wobei angenommen wird, das das reduzierte Kristallviolett-Molekul direkt ein Elektron in das Leitungsband injizieren kann.