Ziel dieser Arbeit war es die Tauglichkeit von kubischem Siliziumkarbid als Anoden-Material für die direkte photoelektrochemische Wasserspaltung zu untersuchen. Dabei konnte die geringe Effizienz von n-dotiertem, kubischen Siliziumkarbid für die Sauerstoffentwicklung aufgrund der erhobenen Daten(überwiegend Photoelektronenspektroskopie, Elektrochemie, Raman und UV-Vis Spektroskopie) auf grundlegende Probleme zurückgeführt werden. In erster Linie wird der erreichbare Photostrom durch den Fluss fotogenerierter Löcher zur Oberfläche begrenzt. Dabei sorgen der geringe Absorptionskoeffizient in Kombination mit der hohen Dotierung und der geringen Loch-Diffusionslänge dafür, dass nur wenige Löcher die Oberfläche erreichen um dort zur Redox Reaktion beizutragen. Die Abscheidung einer dünnen epitaktischen Siliziumkarbid Schicht mit niedrigerer Dotierkonzentration hat sich als probates Mittel erwiesen, den Photostrom signifikant zu verbessern.

Die erreichbare Photospannung sowie auftretende Rekombinationsverluste an der Oberfläche hängen überwiegend von der Oberflächenbeschaffenheit ab. Hier hat sich die Verwendung von dünnen Katalysatorschichten als vielversprechender Ansatz bewiesen, welcher allerdings noch der Optimierung bedarf, da Defektzustände an der Grenzfläche das Fermi-Level pinnen und so die Photospannung limitieren.

Le but de ce travail était d’évaluer la capacité du carbure de silicium cubique comme matériau d’anode pour le fractionnement photo-électrochimique direct de l’eau. Les données obtenues (principalement par spectroscopie de photoélectrons, électrochimie, spectrométrie Raman et spectrométrie UV-Vis) ont permis d’identifier les problèmes fondamentaux à l’origine de la faible efficacité du carbure de silicium cubique dopé n pour la production d’oxygène. Le courant photoélectrique atteignable est principalement limité par le flux de trous vers la surface du semi-conducteur, et générés par l’absorption de photon. Comme le carbure de silicium cubique possède une bande interdite de nature indirecte, le faible coefficient d’absorption combiné à un dopage élevé et à une faible longueur de diffusion des trous ont été déterminés comme des facteurs limitant. La mise en œuvre d’un film épitaxial additionnel de carbure de silicium cubique ayant un faible dopage n, a conduit à une augmentation significative du courant photoélectrique. La tension photoélectrique obtenue et les pertes dues aux recombinaisons dépendent principalement des propriétés de surface. Même si l’utilisation de jonctions enterrées entre le carbure de silicium et des films minces de catalyseurs s’est révélée prometteuse pour l’amélioration des deux propriétés, une optimisation soigneuse est nécessaire car la forte densité d’états d’interface liés à des défauts limitent considérablement la tension photoélectrique.