Si nanocrystals (NCs) embedded in a SiO2 matrix provide an exemplar curved nanostructured interface to evidence the competition between surface states and quantum confinement (QC) effects. The study of the energy band alignment as a function of NCs size (<5 nm) clarifies their interplay and identifies, with subnanometric resolution, three different regimes. Primarily QC affects the conduction band, then surface effects pin the conduction states, and finally QC starts to modify the valence band. A way to study how different nanoscale configurations compete with pure quantum properties is established.

1.
A.
Puzder
,
A. J.
Williamson
,
J. C.
Grossman
, and
G.
Galli
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
097401
(
2002
).
2.
P.
Loper
,
D.
Stuwe
,
M.
Kunle
,
M.
Bivour
,
C.
Reichel
,
R.
Neubauer
,
M.
Schnabel
,
M.
Hermle
,
O.
Eibl
,
S.
Janz
,
M.
Zacharias
, and
S. W.
Glunz
,
Adv. Mater.
24
,
3124
(
2012
).
3.
M. T.
Trinh
,
R.
Limpens
,
W. D. A. M.
de Boer
,
J. M.
Schins
,
L. D. A.
Siebbeles
, and
T.
Gregorkiewicz
,
Nat. Photonics
6
,
316
(
2012
).
4.
D.
Liang
and
J. E.
Bowers
,
Nat. Photonics
4
,
511
(
2010
).
5.
R. J.
Walters
,
G. I.
Bourianoff
, and
H. A.
Atwater
,
Nature Mater.
4
,
143
(
2005
).
6.
S.
Tiwari
,
F.
Rana
,
H.
Hanafi
,
A.
Hartstein
,
E. F.
Crabbè
, and
K.
Chan
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
1377
(
1996
).
7.
L.
Guo
,
E.
Leobandung
, and
S.
Chou
,
Science
275
,
649
(
1997
).
8.
K.
Seino
,
F.
Bechstedt
, and
P.
Kroll
,
Phys. Rev. B
82
,
085320
(
2010
).
9.
G.
Hadjisavvas
and
P. C.
Kelires
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
226104
(
2004
).
10.
D.
Kovalev
,
H.
Heckler
,
M.
Ben-Chorin
,
G.
Polisski
,
M.
Schwartzkopff
, and
F.
Koch
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
2803
(
1998
).
11.
T.
van Buuren
,
L. N.
Dinh
,
L. L.
Chase
,
W. J.
Siekhaus
, and
L. J.
Terminello
,
Phys. Rev. Lett.
80
,
3803
(
1998
).
12.
N.
Daldosso
,
M.
Luppi
,
S.
Ossicini
,
E.
Degoli
,
R.
Magri
,
G.
Dalba
,
P.
Fornasini
,
R.
Grisenti
,
F.
Rocca
,
L.
Pavesi
,
S.
Boninelli
,
F.
Priolo
,
C.
Spinella
, and
F.
Iacona
,
Phys. Rev. B
68
,
085327
(
2003
).
13.
S.
Godefroo
,
M.
Hayne
,
M.
Jivanescu
,
A.
Stesmans
,
M.
Zacharias
,
O. I.
Lebedev
,
G.
van Tendeloo
, and
V. V.
Moshchalkov
,
Nat. Nanotechnol.
3
,
174
(
2008
).
14.
M. I.
Alonso
,
I. C.
Marcus
,
M.
Garriga
,
A. R.
Goni
,
J.
Jedzrejewski
, and
I.
Balberg
,
Phys. Rev. B
82
,
045302
(
2010
).
15.
J.
Martin
,
F.
Cichos
,
F.
Huisken
, and
C.
von Borczyskowski
,
Nano Lett.
8
,
656
(
2008
).
16.
D.
Hiller
,
S.
Goetze
,
F.
Munnik
,
M.
Jivanescu
,
J. W.
Gerlach
,
J.
Vogt
,
E.
Pippel
,
N.
Zakharov
,
A.
Stesmans
, and
M.
Zacharias
,
Phys. Rev. B
82
,
195401
(
2010
).
17.
M. V.
Wolkin
,
J.
Jorne
,
P. M.
Fauchet
,
G.
Allan
, and
C.
Delerue
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
197
(
1999
).
18.
T.
Schmidt
,
A. I.
Chizhik
,
A. M.
Chizhik
,
K.
Potrick
,
A. J.
Meixner
, and
F.
Huisken
,
Phys. Rev. B
86
,
125302
(
2012
).
19.
G.
Seguini
,
S.
Schamm-Cardon
,
P.
Pellegrino
, and
M.
Perego
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
082107
(
2011
).
20.
J.
Heitmann
,
F.
Müller
,
M.
Zacharias
, and
U.
Gösele
,
Adv. Mater.
17
,
795
(
2005
).
21.
S.
Schamm
,
C.
Bonafos
,
H.
Coffin
,
N.
Cherkashin
,
M.
Carrada
,
G.
Ben Assayag
,
A.
Claverie
,
M.
Tencé
, and
C.
Colliex
,
Ultramicroscopy
108
,
346
(
2008
).
22.
B. G.
Lee
,
D.
Hiller
,
J.-W.
Luo
,
O. E.
Semonin
,
M. C.
Beard
,
M.
Zacharias
, and
P.
Stradins
,
Adv. Funct. Mater.
22
,
3223
(
2012
).
23.
B.
Garrido
,
M.
Lopez
,
O.
Gonzalez
,
A.
Perez-Rodriguez
,
J. R.
Morante
, and
C.
Bonafos
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
3143
(
2000
).
24.
V. V.
Afanas'ev
and
A.
Stesmans
,
Phys. Rev. B
59
,
2025
(
1999
).
25.
E. H.
Nicollian
and
J. R.
Brews
,
Metal Oxide Semiconductor Physics and Technology
(
Wiley
,
New York
,
1982
).
26.
T.
Li
,
F.
Gygi
, and
G.
Galli
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
206805
(
2011
).
27.
C.
Bulutay
,
Phys. Rev. B
76
,
205321
(
2007
).
28.
H.-Ch.
Weissker
,
N.
Ning
,
F.
Bechstedt
, and
H.
Vach
,
Phys. Rev. B
83
,
125413
(
2011
).
29.
A.
Gali
,
E.
Kaxiras
,
G. T.
Zimanyi
, and
S.
Meng
,
Phys. Rev. B
84
,
035325
(
2011
).
30.
W.-Q.
Huang
,
Z.-M.
Huang
,
H.-Q.
Cheng
,
X.-J.
Miao
,
Q.
Shu
,
S.-R.
Liu
, and
C.-J.
Qin
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
171601
(
2012
).
31.
K.
Kusová
,
L.
Ondič
,
E.
Klimešová
,
K.
Herynková
,
I.
Pelant
,
S.
Daniš
,
J.
Valenta
,
M.
Gallart
,
M.
Ziegler
,
B.
Hönerlage
, and
P.
Gilliot
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
143101
(
2012
).
32.
I.
Sychugov
,
J.
Valenta
,
K.
Mitsuishi
, and
J.
Linnros
,
Phys. Rev. B
86
,
075311
(
2012
).
33.
K. H.
Hong
,
J.
Kim
,
J. H.
Lee
,
J.
Shin
, and
U.-I.
Chung
,
Nano Lett.
10
,
1671
(
2010
).
34.
M.
Perego
,
G.
Seguini
,
C.
Wiemer
,
M.
Fanciulli
,
P.-E.
Coulon
, and
C.
Bonafos
,
Nanotechnology
21
,
055606
(
2010
).
35.
N.
El-Kork
,
F.
Huisken
, and
C.
von Borczyskowsky
,
J. Appl. Phys.
110
,
074312
(
2011
).
36.
X.
Zhao
,
C. M.
Wei
,
L.
Yang
, and
M. Y.
Chou
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
236805
(
2004
).
You do not currently have access to this content.