(Invited) Silicon Quantum Dots: From Single-Dot Studies to Highly Luminescent Ensembles
Notice bibliographique
Résumé
The luminescent properties of nanoscale silicon were demonstrated in 1990 triggering the interest in Si nanostructures for optical emission. While the luminescence was quite strong even at room temperature, the micro-second long PL lifetimes revealed an inherited indirect bandgap from bulk Si. The luminescence mechanism was heavily debated whether quantum confinement really played a role or the emission would be due entirely from surface states. Many studies have confirmed the quantum confinement model but it has also been shown that the emission can be widely tuned by changing the surface passivation or by adding different ligands to the shell. The physics of the emission was however obscured by inhomogeneous line broadening due to the large size dispersion of the emitting entities in porous silicon or in matrices containing silicon nanocrystals. This called for single-dot spectroscopy studies as demonstrated for single molecules and later for nanocrystals of direct bandgap semiconductors. In this talk I will start by reviewing our work on PL emission and spectroscopy of individual Si quantum dots. These were initially fabricated using electron-beam lithography, plasma etching and oxidation resulting in micron spaced Si quantum dots that could be individually distinguished in an optical microscope. More recently we have also looked at more “randomly” spaced Si nanocrystals as well as colloidal nanocrystals dispersed on a wafer. These single-dot studies have revealed many of the phenomena observed for the II-VI nanocrystals such as on/off intermittency (blinking), spectral diffusion and narrow linewidth. Indeed, the linewidth at low temperatures was found to be ~250 µeV, limited by system resolution while the room temperature homogenous linewidth was shown to depend on the surface passivation and ligand shell. Recently, we have also performed absorption measurements of single nanocrystals revealing several distinct absorption levels above the fundamental bandgap that can be compared to theoretical calculations. Finally, in a collaboration with the group of Prof Veinot at the Univ. of Alberta, we have examined colloidal dispersions of Si nanocrystals fabricated from HSQ (hydrogen silsesquioxane). Recent data show very high quantum yields approaching 70 % for these nanocrystals. Lifetime measurements suggest that near 100 % internal quantum efficiency can be reached paving the way for many applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».