曲率对具有界面硅亚氧化物的SiO2中硅纳米晶光学响应的影响
材料科学
2015-05-13 v2
摘要
我们构建了多种氧化和氢化硅量子阱以及不同形状硅纳米晶的表面模型，以评估三种硅亚氧化物对能隙的曲率效应。与先前文献结果一致，部分氧化的球形纳米晶（或量子点）模型中的硅亚氧化物显示会减小能隙，与氢化纳米晶相比。当在SiO2薄膜内的Si-NC中形成平面界面（如硅量子阱）时，这一趋势被证明是相反的。在平面界面（或表面）处，电子电荷密度变得扩展并分布在硅亚氧化物之间，从而沿着这些平面界面产生扩展或离域态。与等效的氢化界面（或表面）相比，这种电子态的离域化随后增加了能隙。对曲率几何效应在带隙上的确定基于密度泛函理论(DFT)，使用了在“实空间电子结构的赝势算法”(PARSEC)程序中实现的实空间数值方法。还提出了一种测量SiO2中Si-NC界面硅亚氧化物效应的方法：通过比较生长态和退火态Si-NC样品的光致发光(PL)。DFT计算表明，与在950摄氏度以上退火、硅亚氧化物较少或没有的退火样品相比，在具有平面界面硅亚氧化物的生长态样品中，应观察到超过0.2 eV的PL蓝移，前提是Si-NC的本体保持不变。
引用
@article{arxiv.0903.3954,
title = {Curvature Effects on Optical Response of Si nanocrystals in SiO2 having Interface Silicon Suboxides},
author = {Pierre Carrier},
journal= {arXiv preprint arXiv:0903.3954},
year = {2015}
}
备注
7 pages (double columns), 4 figures. Changes: Fig4 has been added; "Band" gap and "HOMO-LUMO" gap are used consistently; Full details of the models have been added in Section III; Section IV adds more details on the collective interactions related to Fig. 4