IoP-onderzoekers helderen gedrag van silicium-nanokristallen op

25 september 2017

Nanokristallen - materialen op de nanometerschaal - hebben allerlei interessante elektronische en optische eigenschappen. Recent is er een discussie ontstaan over hoe de optische eigenschappen van silicium-nanokristallen veranderen als die kristallen kleiner gemaakt worden. Door eerder verkregen resultaten opnieuw te bekijken, heeft de groep van IoP-onderzoeker Tom Gregorkiewicz deze discussie nu weten te beslechten. Hun bevindingen zijn deze week gepubliceerd in Nature Nanotechnology.

Technieken zoals single-dot absorption spectroscopy en atomaire pseudopotentiaaltheorie hebben het algemene begrip van de optische eigenschappen van zogeheten indirect-bandgap nanoscale semiconductors vooruitgeholpen. Zeer recent is door de Chinees/Zweeds/Amerikaanse groep van J.-W. Luo en anderen in de wetenschappelijke gemeenschap hernieuwde interesse opgewekt over een onderzoeksartikel dat in 2010 in het tijdschrift Nature Nanotechnology werd gepubliceerd door de groep van prof. Tom Gregorkiewicz aan de UvA. De groep van Luo voorspelde dat de ‘lang gezochte intrinsieke directe band-overgang’ in silicium-nanokristallen niet kon worden bereikt door alleen de grootte van de nanokristallen te verkleinen.

Een vergelijking tussen de eigenschappen van silicium-nanokristallen van verschillende groottes zoals gemeten door de UvA-groep in 2010 (cirkels) en de recente resultaten van de Luo-groep (schijfjes).

Deze claim was aanleiding voor de UvA-onderzoeksgroep om hun originele experimentele bevindingen uit 2010 nog eens te bekijken en te vergelijken met nieuwe numerieke voorspellingen. Er werd gevonden dat die niet alleen in perfecte overeenstemming met elkaar waren, maar ook dat de voorspellingen een verrassend goede verklaring boden voor de tegelijkertijd gemeten efficiëntie van licht-emissie door nanokristallen.

Interessant genoeg heeft deze intensieve correspondentie geresulteerd in een beter begrip van de elektronische structuur van nanokristallen. De bevindingen zijn deze week gepubliceerd als Correspondence in Nature Nanotechnology.

Referentie

Reply to ‘Absence of redshift in the direct bandgap of silicon nanocrystals with reduced size’, W. de Boer, D. Timmerman, I. Yassievich, A. Capretti and T. Gregorkiewicz, Nature Nanotechnology.

Gepubliceerd door  IOP