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開發(fā)光驅動的能源轉換器件需要能夠在原子尺度調(diào)控固體材料的缺陷態(tài)電子結構。但是以往制備氧空穴（V_o）作為能帶間能級的方法通常非常困難，因為需要精確的控制V_o的分布和濃度。

有鑒于此，韓國首爾大學Junwoo Son等提出了在熱力學條件下逐步生長銳鈦礦相TiO₂因此在同質(zhì)結上修飾空間限域V_o的策略。

本文要點：

（1）

雖然L-TiO₂和H-TiO₂單層都表現(xiàn)為絕緣性，但是發(fā)現(xiàn)在高品質(zhì)TiO₂薄膜（H-TiO₂）頂上生長低壓和低溫（L-TiO₂）的多步驟生長的薄膜，產(chǎn)生金屬態(tài)行為（高載流子密度和高電子遷移率）。

通過多種多樣的表征，發(fā)現(xiàn)V_o層限域在界面處的4個單晶胞范圍內(nèi)，并且在低溫條件下，頂部L-TiO₂薄膜晶化。形成的2D V_o層導致形成能帶內(nèi)的中間能隙，增強光生載流子的壽命（≈300 %）和光吸收性能。

（2）

這項研究開發(fā)的合成策略實現(xiàn)了對功能缺陷結構的局部限域，展示了能帶內(nèi)的中間間隙對于光驅動催化反應動力學的重要性。

參考文獻

Minwook Yoon, Yunkyu Park, Hyeji Sim, Hee Ryeung Kwon, Yujeong Lee, Ho Won Jang, Si-Young Choi, Junwoo Son, 2D Vacancy Confinement in Anatase TiO₂ for Enhanced Photocatalytic Activities, Adv. Mater. 2025

DOI: 10.1002/adma.202413062

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202413062