Ge nanoclusters (NCs), synthesized by ion implantation and annealing up to 900 °C, result small (∼2 nm) and amorphous in Si3N4, crystalline and much larger in SiO2. The NCs ripening and crystallization kinetics in Si3N4 is retarded by larger interfacial energy and lower diffusivity of Ge in comparison to SiO2. Ge NCs absorb light more efficiently when embedded in Si3N4 than in SiO2. A significant effect of the barrier height on absorption was evidenced, in agreement with effective mass theory predictions. The smaller bandgap of Ge NCs embedded in Si3N4 and their closeness is promising features for light harvesting applications.
REFERENCES
1.
A.
Slaoui
and R. T.
Collins
, MRS Bull.
32
, 211
(2007
).2.
A. J.
Nozik
, Nano Lett.
10
, 2735
–2741
(2010
).3.
G.
Conibeer
, Mater. Today
10
, 11
(2007
).4.
G.
Conibeer
, M.
Green
, E.
Cho
, D.
Konig
, Y.
Cho
, T.
Fangsuwannarak
, G.
Scardera
, E.
Pink
, Y.
Huang
, T.
Puzzer
, S.
Huang
, D.
Song
, C.
Flynn
, S.
Park
, X.
Hao
, and D.
Mansfield
, Thin Solid Films
516
, 6748
(2008
).5.
S.
Takeoka
, M.
Fujii
, S.
Hayashi
, and K.
Yamamoto
, Phys. Rev. B
58
, 7921
(1998
).6.
M.
Zacharias
and P. M.
Fauchet
, Appl. Phys. Lett.
71
, 380
(1997
).7.
J.-H.
Jeon
, J.-Y.
Choi
, W.-W.
Park
, S.-W.
Moon
, K.-W.
Park
, S.-H.
Lim
, and S.-H.
Han
, Nanotechnology
22
, 285605
(2011
).8.
S.
Cosentino
, S.
Mirabella
, M.
Miritello
, G.
Nicotra
, R. L.
Savio
, F.
Simone
, C.
Spinella
, and A.
Terrasi
, Nanoscale Res. Lett.
6
, 135
(2011
).9.
G. H.
Shih
, C. G.
Allen
, and B. G.
Potter
, Jr., Nanotechnology
23
, 075203
(2012
).10.
C.
Uhrenfeldt
, J.
Chevallier
, A. N.
Larsen
, and B. B.
Nielsen
, J. Appl. Phys.
109
, 094314
(2011
).11.
S.
Cosentino
, P.
Liu
, S. T.
Le
, S.
Lee
, D.
Paine
, A.
Zaslavsky
, S.
Mirabella
, M.
Miritello
, I.
Crupi
, A.
Terrasi
, and D.
Pacifici
, Appl. Phys. Lett.
98
, 221107
(2011
).12.
K.-H.
Chen
, C.-Y.
Chien
, and P-W.
Li
, Nanotechnology
21
, 055302
(2010
).13.
N.
Park
, C.
Choi
, T.
Seong
, and S.
Park
, Phys. Rev. Lett.
86
, 1355
(2001
).14.
C. W.
Teng
, J. F.
Muth
, R. M.
Kolbas
, K. M.
Hassan
, A. K.
Sharma
, A.
Kvit
, and J.
Narayan
, Appl. Phys. Lett.
76
, 43
(2000
).15.
Y.
Maeda
, N.
Tsukamoto
, Y.
Yazawa
, Y.
Kanemitsu
, and Y.
Masumoto
, Appl. Phys. Lett.
59
, 3168
(1991
).16.
J. S.
Jensen
, T. P. L.
Ledersen
, R.
Pereira
, J.
Chevallier
, J. L.
Hansen
, B. B.
Nielsen
, and A. N.
Larsen
, Appl. Phys. A
83
, 41
(2006
).17.
W. T.
Lai
and P. W.
Li
, Nanotechnology
18
, 145402
(2007
).18.
S.
Knebel
, A.
Kyriakidou
, H.
Bracht
, H.
Rösner
, and G.
Wilde
, Appl. Phys. A
103
, 149
(2011
).19.
S.
Mirabella
, R.
Agosta
, G.
Franzò
, I.
Crupi
, M.
Miritello
, R.
Lo Savio
, M. A.
Di Stefano
, S.
Di Marco
, F.
Simone
, and A.
Terrasi
, J. Appl. Phys.
106
, 103505
(2009
).20.
J. F.
Ziegler
, J. P.
Biersack
, and U.
Littmark
, Stopping and Ranges of Ions in Matter
(Pergamon
, New York
, 1984
), Vol. 1
.21.
S.
Mirabella
, G.
Di Martino
, I.
Crupi
, S.
Gibilisco
, M.
Miritello
, R. L.
Savio
, M. A.
Di Stefano
, S.
Di Marco
, F.
Simone
, and F.
Priolo
, J. Appl. Phys.
108
, 093507
(2010
).22.
D.
Bermejo
and M.
Cardona
, J. Non-Cryst. Solids
32
, 405
(1979
).23.
S. N. M.
Mestanza
, E.
Rodriguez
, and N. C.
Frateschi
, Nanotechnology
17
, 4548
(2006
).24.
S.
Lee
, S.
Huang
, G.
Conibeer
, and M. A.
Green
, Energy Proc.
10
, 20
(2011
).25.
H. G.
Chew
, W. K.
Choi
, Y. L.
Foo
, F.
Zheng
, W. K.
Chim
, Z. J.
Voon
, K. C.
Seow
, E. A.
Fitzgerald
, and D. M. Y.
Lai
, Nanotechnology
17
, 1964
–1968
(2006
).26.
H.
Schmidt
, U.
Geckle
, and M.
Burns
, Phys. Rev. B
74
, 045203
(2006
).27.
J. K.
Bording
and J.
Taftø
, Phys. Rev. B
62
, 8098
(2000
).28.
J. E.
Chang
, P. H.
Liao
, C. Y.
Chien
, J. C.
Hsu
, M. T.
Hung
, H. T.
Chang
, S. W.
Lee
, W. Y.
Chen
, T. M.
Hsu
, T.
George
, and P. W.
Li
, J. Phys. D: Appl. Phys.
45
, 105303
(2012
).29.
S.
Knief
and W.
von Niessen
, Phys. Rev. B
59
, 12940
(1999
).30.
K.
Tanaka
, Phys. Rev. B
43
, 4302
(1991
).31.
S.
Halas
and T.
Durakiewicz
, J. Phys.: Condens. Matter
10
, 10815
(1998
).32.
J.
Robertson
, J. Vac. Sci. Technol. B
18
, 1785
(2000
).33.
D. J.
Lockwood
, Z. H.
Lu
, and J.-M.
Baribeau
, Phys. Rev. Lett.
76
, 539
(1996
).34.
E. G.
Barbagiovanni
, D. J.
Lockwood
, P. J.
Simpson
, and L. V.
Goncharova
, J. Appl. Phys.
111
, 034307
(2012
).35.
A. G.
Cullis
, L. T.
Canham
, and P. D. J.
Calcott
, J. Appl. Phys.
82
, 909
(1997
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
