Using electron paramagnetic resonance, we find that vacuum annealing at 200°C leads to a significant reduction in the silicon dangling bond (Si-db) defect density in silicon nanoparticles (Si-NPs). The best improvement of the Si-db density by a factor of 10 is obtained when the vacuum annealing is combined with an etching step in hydrofluoric acid (HF), whereas HF etching alone only removes the Si-dbs at the Si/SiO2 interface. The reduction in the Si-db defect density is confirmed by photothermal deflection spectroscopy and photoconductivity measurements on thin Si-NPs films.

1.
I.
Gur
,
N. A.
Former
,
M. L.
Geier
, and
A. P.
Alivisatos
,
Science
310
,
462
(
2005
).
2.
Y.
Kanemitsu
,
S.
Okamoto
,
M.
Otobe
, and
S.
Oda
,
Phys. Rev. B
55
,
R7375
(
1997
).
3.
D.
Jurbergs
,
E.
Rogojina
,
L.
Mangolini
, and
U.
Kortshagen
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
233116
(
2006
).
4.
N. C.
Greenham
,
X.
Peng
, and
A. P.
Alivisatos
,
Phys. Rev. B
54
,
17628
(
1996
).
5.
S. A.
McDonald
,
G.
Konstantatos
,
S.
Zhang
,
P. W.
Cyr
,
E. J. D.
Klem
,
L.
Levina
, and
E. H.
Sargent
,
Nat. Mater.
4
,
138
(
2005
).
6.
S. C.
Erwin
,
L.
Zu
,
M. I.
Haftel
,
A. L.
Efros
,
T. A.
Kennedy
, and
D. J.
Norris
,
Nature (London)
436
,
91
(
2005
).
7.
S.
Niesar
,
R.
Dietmueller
,
H.
Nesswetter
,
H.
Wiggers
, and
M.
Stutzmann
,
Phys. Status Solidi A
206
,
2775
(
2009
).
8.
C. -Y.
Liu
,
Z. C.
Holman
, and
U. R.
Kortshagen
,
Nano Lett.
9
,
449
(
2009
).
9.
R.
Lechner
,
H.
Wiggers
,
A.
Ebbers
,
J.
Steiger
,
M. S.
Brandt
, and
M.
Stutzmann
,
Phys. Status Solidi (RRL)
1
,
262
(
2007
).
10.
R.
Dietmueller
,
A. R.
Stegner
,
R.
Lechner
,
S.
Niesar
,
R. R.
Pereira
,
M. S.
Brandt
,
A.
Ebbers
,
M.
Trocha
,
H.
Wiggers
, and
M.
Stutzmann
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
113301
(
2009
).
11.
C.
Meier
,
S.
Luettjohann
,
V. G.
Kravets
,
H.
Nienhaus
,
A.
Lorke
, and
H.
Wiggers
,
Physica E
32
,
155
(
2006
).
12.
V. G.
Kravets
,
C.
Meier
,
D.
Konjhodzic
,
A.
Lorke
, and
H.
Wiggers
,
J. Appl. Phys.
97
,
084306
(
2005
).
13.
A. R.
Stegner
,
R. N.
Pereira
,
R.
Lechner
,
K.
Klein
,
H.
Wiggers
,
M.
Stutzmann
, and
M. S.
Brandt
,
Phys. Rev. B
80
,
165326
(
2009
).
14.
X. D.
Pi
,
R.
Gresback
,
R. W.
Liptak
,
S. A.
Campbell
, and
U.
Kortshagen
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
123102
(
2008
).
15.
A.
Stesmans
,
M.
Jivanescu
,
S.
Godefroo
, and
M.
Zacharias
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
023123
(
2008
).
16.
R.
Lechner
,
A. R.
Stegner
,
R. N.
Pereira
,
R.
Dietmueller
,
M. S.
Brandt
,
A.
Ebbers
,
M.
Trocha
,
H.
Wiggers
, and
M.
Stutzmann
,
J. Appl. Phys.
104
,
053701
(
2008
).
17.
J.
Knipping
,
H.
Wiggers
,
B.
Rellinghaus
,
P.
Roth
,
D.
Konjhodzic
, and
C.
Meier
,
J. Nanosci. Nanotechnol.
4
,
1039
(
2004
).
18.
B.
Giesen
,
H.
Wiggers
,
A.
Kowalik
, and
P.
Roth
,
J. Nanopart. Res.
7
,
29
(
2005
).
19.
A.
Gupta
,
M. T.
Swihart
, and
H.
Wiggers
,
Adv. Funct. Mater.
19
,
696
(
2009
).
20.
E. H.
Poindexter
,
P. J.
Caplan
,
B. E.
Deal
, and
R. R.
Razouk
,
J. Appl. Phys.
52
,
879
(
1981
).
21.
A.
Stesmans
and
V. V.
Afanas’ev
,
J. Appl. Phys.
83
,
2449
(
1998
).
22.
M.
Stutzmann
and
D. K.
Biegelsen
,
Phys. Rev. B
40
,
9834
(
1989
).
23.
P.
Gupta
,
V. L.
Colvin
, and
S. M.
George
,
Phys. Rev. B
37
,
8234
(
1988
).
24.
G. W.
Trucks
,
K.
Raghavachari
,
G. S.
Higashi
, and
Y. J.
Chabal
,
Phys. Rev. Lett.
65
,
504
(
1990
).
25.
W. B.
Jackson
and
N. M.
Am
,
Phys. Rev. B
25
,
5559
(
1982
).
26.
S.
Veprek
,
Z.
Ipbal
,
R. O.
Kuehne
,
P.
Capezzuto
,
F. -A.
Sarott
, and
J. K.
Gimzewski
,
J. Phys. C
16
,
6241
(
1983
).
27.
C.
Herring
and
N. M.
Johnson
, in
Semiconductors and Semimetals
, edited by
R. K.
Willardson
and
A. C.
Beer
(
Academic
,
London
,
1991
), Vol.
5
, p.
225
.
28.
J. D.
Holbech
,
B. B.
Nielsen
,
R.
Jones
,
P.
Sitch
, and
S.
Öberg
,
Phys. Rev. Lett.
71
,
875
(
1993
).
You do not currently have access to this content.