传统的Si、GaAs类的光电材料虽然具有优异的光电化学性能，但其价格昂贵和稳定性差等缺点限制了其进一步应用，而金属氧化物半导体以其化学稳定性好、资源丰富和易制备等优点受到了广泛关注。开发此类新型材料需遵循三个指导原则：
1. 拥有吸收可见光的窄带隙；
2. 较高的光生电子-空穴分离和迁移效率；
3. 较高的水分子氧化或还原效率。
这需要我们对材料的基础电子结构、表界面化学性质等进行充分理解，从而有针对性地利用物理化学方法实现材料性能的精准调控。例如，以TiO2和Fe2O3为代表的经典二元金属氧化物半导体在过去几十年里得到了大量的研究，但较低的太阳能转换效率制约了其大规模应用。本课题组将从电子结构的角度出发，设计和理解新型材料。目前研究对象包括Cu基和Bi基三元氧化物，例如CuWO4、CuFeO2、BaBiO3等，利用Cu 3d或者Bi 6s轨道与O 2p 轨道的杂化提高光生电子-空穴分离和迁移效率。我们的研究基于深入理解材料的电子结构，通过掺杂调控材料导电性、构筑异质结形成内建电场等方法，进一步研究光电化学过程中固液界面的能带弯曲、光生载流子输运和界面电荷转移等机理，为开发优异的光电材料提供深层次指导。
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