Germanium nanocrystals may be of interest for a variety of electronic and optoelectronic applications including photovoltaics, primarily due to the tunability of their band gap from the infrared into the visible range of the spectrum. This letter discusses the synthesis of monodisperse germanium nanocrystals via a nonthermal plasma approach which allows for precise control of the nanocrystal size. Germanium crystals are synthesized from germanium tetrachloride and hydrogen entrained in an argon background gas. The crystal size can be varied between 4 and 50nm by changing the residence times of crystals in the plasma between 30 and 440ms. Adjusting the plasma power enables one to synthesize fully amorphous or fully crystalline particles with otherwise similar properties.

1.
A. G.
Cullis
and
L. T.
Canham
,
Nature (London)
335
,
335
(
1991
).
2.
J. P.
Wilcoxon
,
G. A.
Samara
, and
P. N.
Provencio
,
Phys. Rev. B
60
,
2704
(
1999
).
3.
J. D.
Holmes
,
K. J.
Ziegler
,
C.
Doty
,
L. E.
Pell
,
K. P.
Johnston
, and
B. A.
Korgel
,
J. Am. Chem. Soc.
123
,
3743
(
2001
).
4.
X.
Li
,
Y.
He
,
S. S.
Talukdar
, and
M. T.
Swihart
,
Langmuir
19
,
8490
(
2003
).
5.
D.
Jurbergs
,
L.
Mangolini
,
E.
Rogojina
, and
U.
Kortshagen
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
233116
(
2006
).
6.
T.
Takagahara
and
K.
Takeda
,
Phys. Rev. B
46
,
15578
(
1992
).
7.
G.
Nesher
,
L.
Kronik
, and
J. R.
Chelikowsky
,
Phys. Rev. B
71
,
035344
(
2005
).
8.
J. P.
Wilcoxon
,
P. P.
Provencio
, and
G. A.
Samara
,
Phys. Rev. B
64
,
035417
(
2001
).
9.
J. R.
Heath
,
J. J.
Shiang
, and
A. P.
Alivisatos
,
J. Phys. Chem.
101
,
1607
(
1994
).
10.
B. R.
Taylor
,
S. M.
Kauzlarich
,
H. W. H.
Lee
, and
G. R.
Delgardo
,
Chem. Mater.
10
,
22
(
1998
).
11.
D.
Gerion
,
N.
Zaitseva
,
C.
Saw
,
M. F.
Casula
,
S.
Fakra
,
T.
Van Buuren
, and
G.
Galli
,
Nano Lett.
4
,
597
(
2004
).
12.
X.
Lu
,
B. A.
Korgel
, and
K. P.
Johnston
,
Chem. Mater.
17
,
6479
(
2005
).
13.
M.
Fujii
,
S.
Hayashi
, and
K.
Yamamoto
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
30
,
687
(
1991
).
14.
J. G.
Zhu
,
C. W.
White
,
J. D.
Budai
,
S. P.
Withrow
, and
Y.
Chen
,
J. Appl. Phys.
78
,
4386
(
1995
).
15.
W. K.
Choi
,
H. G.
Chew
,
V.
Ho
,
V.
Ng
,
W. K.
Chim
,
Y. W.
Ho
, and
S. P.
Ng
,
J. Cryst. Growth
288
,
79
(
2006
).
16.
T. P. L.
Pederson
,
J. S.
Jensen
,
J.
Chevallier
,
O.
Hansen
,
J. M.
Jensen
,
B. B.
Nielsen
, and
A. N.
Larsen
,
Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process.
81
,
1591
(
2005
).
17.
C.
Bostedt
,
T.
van Buuren
,
J. M.
Plitzko
,
T.
Möller
, and
L. J.
Terminello
,
J. Phys.: Condens. Matter
15
,
1017
(
2003
).
18.
Y.-C.
Liao
and
J. T.
Roberts
,
J. Am. Chem. Soc.
128
,
9061
(
2006
).
19.
A. M.
Nienow
and
J. T.
Roberts
,
Chem. Mater.
18
,
5571
(
2006
).
20.
C.
Bostedt
,
T.
van Buuren
,
T. M.
Willey
, and
L. J.
Terminello
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
5334
(
2004
).
21.
L.
Mangolini
,
E.
Thimsen
, and
U.
Kortshagen
,
Nano Lett.
5
,
655
(
2005
).
22.
C. P.
Collier
,
T.
Vossmeyer
, and
J. R.
Heath
,
Annu. Rev. Phys. Chem.
49
,
371
(
1998
).
23.
C. B.
Murray
,
C. R.
Kagan
, and
M. G.
Bawendi
,
Annu. Rev. Mater. Sci.
30
,
545
(
2000
).
24.
25.
B. R.
Taylor
,
S. M.
Kauzlarich
,
G. R.
Delgardo
, and
H. W. H.
Lee
,
Chem. Mater.
11
,
2493
(
1999
).
26.
S.
Miyazaki
,
K.
Sakamoto
,
K.
Shiba
, and
M.
Hirose
,
Thin Solid Films
255
,
99
(
1995
).
27.
M.
Zacharias
and
P. M.
Fauchet
,
Appl. Phys. Lett.
71
,
380
(
1997
).
28.
G.
Kartopu
,
S. C.
Bayliss
,
V. A.
Karavanskii
,
R. J.
Curry
,
R.
Turan
, and
A. V.
Sapelkin
,
J. Lumin.
101
,
275
(
2003
).
29.
H. P.
Wu
,
M. Y.
Ge
,
C. W.
Yao
,
Y. W.
Wang
,
Y. W.
Zeng
,
L. N.
Wang
,
G. Q.
Zhang
, and
J. Z.
Jiang
,
Nanotechnology
17
,
5339
(
2006
).
30.
J. M.
Buriak
,
Chem. Rev. (Washington, D.C.)
102
,
1271
(
2002
).
You do not currently have access to this content.