质eterojunction）作为一种关键的，是研究的焦点。它不仅本文华算科技将系统梳理的定义、分类、核心公式、分析方法及其应用策略是什么、为什么重要、怎么研究、怎么用好异质结DOI：按半导体能带结构划分，根据两种半导体的导带（CB）、价带（VB）相对位置，异质结可分为三大基础类型，这是判断其核心性能的首要依据：
半导体 SI-1 的导带高于 SI-2，价带低于 SI-2，光生电子和空穴会同时转移到其中一种半导体，虽易被光激发，但整体氧化还原能力较弱。
SI-1 的导带高于 SI-2，价带低于 SI-2 的导带且高于 SI-2 的价带，电子和空穴会分别转移到不同半导体，是光催化中应用最广的类型，还可进一步细分。
SI-1 的价带高于 SI-2 的导带，形成 “能带交叠”，载流子转移路径复杂，目前应用场景较少。
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O-scheme 异质结：Z-scheme 异质结：S-scheme 异质结：（）O型异质结，（）Z型异质结，（）S型异质结。DOI：研究异质结时，需通过公式量化 “能带位置”“载流子转移驱动力” 和 “活性物种生成能力”，这些公式是判断异质结类型、评估性能的核心工具。
半导体的导带底（ECB）决定了其能否生成特定活性物种，计算公式基于 “真空能级” 和 “电化学势”：
其中，为半导体的电子亲和能（eV），为真空能级与标准氢电极（NHE）的电势差（约 4.5 eV），为半导体的禁带宽度（eV）。
通过 XPS 可以测量价带谱和二次电子截止边，从而计算出电离能Eg。再结合通过其他方法测得的带隙，可以确定材料的电子亲和能，并最终推导出价带顶和导带底的绝对能量位置。
光催化反应中，・OH、・O₂⁻等活性物种的生成是反应发生的前提，其生成电势需与异质结的能带位置匹配，核心公式如下：
标准电势：
・标准电势：
DOI10.1002/admi.202500191
异质结为什么重要？
降低光生载流子复合率：调节氧化还原能力：异质结在保留各组分优势的同时，还能产生新功能：优化电子结构、促进底物富集、调节微环境。
：准确判断异质结类型、追踪载流子转移路径，是研究其性能的关键。
《Classification and Characterization Methods for Heterojunctions》中，作者详细介绍了实验表征手段用于识别异质结类型。下面我们将结合期刊的这项工作进行说明，，覆盖 “表面观测”“动态追踪”“理论验证” 三大维度。
1.表面载流子分布：金属离子光沉积法
直接证据：金属离子光沉积法识别BiOI中电子/空穴富集区。DOI：10.1002/admi.2025001912.
2.载流子转移方向：原位X射线光电子能谱
直接证据：原位XPS分析Zn–CeO₂/g–C₃N₄异质结。DOI：10.1002/admi.202500191
3.载流子动态行为：SPV与TAS
通过测量光激发产生的表面电压，分析载流子分离效率。如 CdS/CP-2 异质结的 SPV 信号显示，其电子填充寿命比纯 CdS 长，证明载流子分离更高效。
通过 “泵浦光激发 + 探测光追踪”，捕捉载流子的时间分布。如 BiOBr/NiFe-LDH 异质结的 fs-TAS（飞秒瞬态吸收）显示，0.5-1 ps 内电子从 BiOBr 转移到 NiFe-LDH，验证了 Z-scheme 结构。
4.阴极发光光谱（CL）
阴极荧光光谱（CL）分析ZnO/ZnS异质结。DOI：10.1002/admi.202500191
5.自由基间接推断
通过自由基生成判断异质结类型。DOI：10.1002/admi.202500191
6.密度泛函理论（DFT）
DFT计算SiH/GaSe与SiH/InSe能带结构。DOI：10.1002/admi.202500191
7.开尔文探针力显微镜（KPFM）
KPFM分析SnS₂/COF异质结表面电势变化。DOI：10.1002/admi.202500191
如何用好异质结？
1.O-scheme 异质结：优先用于 “需精准调控反应路径” 场景
直接证据：TiO₂/AgBr O–scheme异质结用于甲烷氧化。DOI：10.1002/admi.202500191
二者均保留强还原导带和强氧化价带，S-scheme 因无需中间介质更易制备，是当前主流，核心应用包括：
如 AgBr/Ti₃C₂Tₓ/BiOBr Z-scheme 异质结，能同时生成・OH 和・O₂⁻，对四溴双酚 A（TBBPA）的降解率达 98%，比单一 BiOBr 提升 60%。
CO₂还原：ZnIn₂S₄/g–C₃N₄ S–scheme用于CO₂还原。DOI：10.1002/admi.202500191
TiO₂-NC/Cu₂O S-scheme 异质结（NC 为氮掺杂碳层），既解决了 Cu₂O 的光腐蚀问题，又通过内建电场降低载流子复合率，产氢效率比纯 Cu₂O 提升 8 倍。
生物医药：FeOCl/FeOOH S–scheme用于癌症治疗。DOI：10.1002/admi.202500191
总结