Control of optical bandgap energy and optical absorption coefficient by geometric parameters in sub-10nm silicon-nanodisc array structure

Budiman M.F.; Hu W.; Igarashi M.; Tsukamoto R.; Isoda T.; Itoh K.M.; Yamashita I.; Murayama A.; Okada Y.; Samukawa S.

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Control of optical bandgap energy and optical absorption coefficient by geometric parameters in sub-10nm silicon-nanodisc array structure

机译：亚纳米10nm硅纳米阵列结构中的几何参数控制带隙能量和光吸收系数

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A sub-10nm, high-density, periodic silicon-nanodisc (Si-ND) array has been fabricated using a new top-down process, which involves a 2D array bio-template etching mask made of Listeria-Dps with a 4.5nm diameter iron oxide core and damage-free neutral-beam etching (Si-ND diameter: 6.4nm). An Si-ND array with an SiO _2 matrix demonstrated more controllable optical bandgap energy due to the fine tunability of the Si-ND thickness and diameter. Unlike the case of shrinking Si-ND thickness, the case of shrinking Si-ND diameter simultaneously increased the optical absorption coefficient and the optical bandgap energy. The optical absorption coefficient became higher due to the decrease in the center-to-center distance of NDs to enhance wavefunction coupling. This means that our 6nm diameter Si-ND structure can satisfy the strict requirements of optical bandgap energy control and high absorption coefficient for achieving realistic Si quantum dot solar cells.

机译：使用新的自上而下的工艺制造了低于10nm的高密度周期性硅纳米（Si-ND）阵列，该阵列涉及由直径为4.5nm的李斯特菌-Dps制成的2D阵列生物模板蚀刻掩模氧化铁芯和无损中性束蚀刻（Si-ND直径：6.4nm）。具有SiO _2基体的Si-ND阵列由于其Si-ND厚度和直径的微调性而显示出可控的光学带隙能量。与缩小Si-ND厚度的情况不同，缩小Si-ND直径的情况同时增加了光吸收系数和光学带隙能量。由于ND的中心到中心距离的减小，光吸收系数变得更高，从而增强了波函数耦合。这意味着我们直径为6nm的Si-ND结构可以满足光带隙能量控制和高吸收系数的严格要求，以实现逼真的Si量子点太阳能电池。

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来源
《Nanotechnology》 |2012年第6期|共6页
作者
Budiman M.F.; Hu W.; Igarashi M.; Tsukamoto R.; Isoda T.; Itoh K.M.; Yamashita I.; Murayama A.; Okada Y.; Samukawa S.;
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