Optical analysis of the light emission from porous silicon: A hybrid polyatom surface-coupled fluorophor

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 5, 2006, Pages 2064-2073

  Gole, James L ^a   Veje, Erling ^a   Egeberg, R G ^b   Ferreira Da Silva, A ^c   Pepe, I ^c   Dixon, David A ^d,e  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b UNIVERSITY OF COPENHAGEN   (Denmark)

^c FEDERAL UNIVERSITY OF BAHIA   (Brazil)

^d UNIVERSITY OF ALABAMA   (United States)

^e HALDOR TOPSØE A S   (Denmark)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION; PHOTOACOUSTIC EFFECT; PHOTOCONDUCTIVITY; PHOTOLUMINESCENCE; POROUS SILICON;

PHOTOABSORPTION (PA); SURFACE-BOUND FLUOROPHOR; VIBRONIC STRUCTURES;

LIGHT EMISSION;

EID: 33644789207     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0555302     Document Type: Article

References (88)

1. (a) Cullis, A. G.; Canham, L. T.; Calcott, P. D. J. J. Appl. Phys. 1997, 82, 909.
2. Properties of Porous Silicon; Canham, L. T., Ed.; EMIS Data review Series No. 18, INSPEC: London, 1997.
3. See, for example: Calcott, P. D. J.; Nash, K. J.; Canham, L. T.; Kane, M. J.; Brumhead, D. J. Phys Conds. Matter. 1993, 5, L91.
4. Calcott, P. D. J.; Nash, K. J.; Canham, L. T.; Kane, N. J.; Brumhead, D. J. Lumin. 1993, 57, 257.
5. Nash, K. J.; Calcott, P. D. J.; Canham, L. T.; Needs, R. J. Phys. Rev. B. 1995, 51, 17698.
6. Cullis, A. G.; Canham, L. T.; Calcott, P. D. J. Appl. Phys. 1997, 82, 909.
7. (a) Schuppler, S.; Friedman, S. L.; Marcus, M. A.; Adler, D. L.; Xie, Y. H.; Ross, F. M.; Chabal, Y. J.; Harris, T. D.; Brus, L. E.; Brown, W. L.; Chaban, E. E.; Szajowski, P. J.; Christman, S. B.; Citrin, P. H. Phys. Rev. B. 1995, 52, 4910.
8. (b) Schuppler, S.; Friedman, S. L.; Marcus, M. A.; Adler, D. L.; Xie, Y. H.; Ross, E. M.; Harris, T. D.; Brown, W. L.; Brus, L. E.: Citrin, P. H. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 2648.
9. Xie, Y. H.; Wilson, W. L.; Ross, F. M.; Mucha, J. A.; Fitzgerald, E. A.; Macauley, J. M.; Harris, T. D. J. Appl. Phys. 1992, 71, 2403.
10. Prokes, S. M.; Glembocki, O. J.; Bermudez, V. M.; Kaplan, R.; Friedersdorf, L. E.; Jearson, P. C. Phys. Rev. B 1992, 45, 13788.
11. Prokes, S. M. J. Appl. Phys. 1993, 73, 407.
12. Fuchs, H. D.; Rosenbauer, M.; Brandt, M. S.; Ernst, S.; Finkbeiner, S.; Stutzmann, M.; Syassen, K.; Weber, J.; Queisser, H. J.; Cardona, M. Mater. Res. Soc. Proc. 1993, 283, 203.
13. Stutzmann, M.; Brandt, M. S.; Rosenbauer, M.; Fuchs, H. D.; Finkbeiner, S.; Weber, J.; Deak, P. J. Lumin. 1993, 57, 321.
14. Brandt, M. S.; Stutzmann, M. S. Solid State Commun. 1995, 93, 473.
15. Steckl, A. J.; Xu, J.; Mogul, H. C.; Prokes, S. M. J. Electrochem. Soc. 1995, 142, L69-71.
16. Prokes, S. M.; Glembocki, O. J. Phys. Rev. B 1994, 2238.
17. Gole, J. L.; Dudel, F. P.; Grantier, D. R.; Dixon, D. A. Phys. Rev. B 1997, 56, 2137.
18. Gole, J. L.; Dixon, D. A. Phys. Rev. B 1998, 57, 12002.
19. Brus, L. E.; Szajowski, P. F.; Wilson, W. L.; Harris, T. D.; Schuppler, S.; Citrin, P. H. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2915.
20. Gole, J. L.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. 1997, 82, 3125.
21. H-A Rifai, M.; Christopher, M.; Ottow, S.; Carstensen, J.; Föll, H. J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 627-635.
22. Föll, H. Appl. Phys. A 1991, 53, 8.
23. Cullis, A. G.; Canham, L. T.; Calcott, P. D. J. J. Appl. Phys. 1997, 82, 909 and references therein.
24. Theanissen, M. J. J. J. Electrochem. Soc. 1972, 119, 351.
25. Lehmann, V.; Föll, H. J. Electrochem. Soc. 1990, 137, 653.
26. Searson, P. C., Macaulay, J. M.; Ross, F. M. J. Appl. Phys. 1992, 72, 253.
27. Berbezier, I.; Halimasui, A. J. Appl. Phys. 1993, 74, 5421.
28. Lehmann, V. J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 2836.
29. Levy-Clement, C.; Lagoubi, A.; Tomkiewicz, M. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 958.
30. Probst, E. K.; Kohl, P. A. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 1006.
31. Lehmann, V.; Gösele, U. Adv. Mater. 1992, 4, 114.
32. Gole, J. L.; Dudel, F. P. J. Appl. Phys. 1997, 82, 402.
33. Gole, J. L.; Seals, L.; DeVincentis, J. A.; Lillehei, P.; Prokes, S. M.; Dixon, D. A. Phys. Rev. B 2000, 61, 5625.
34. Gole, J. L.; DeVincentis, J. A.; Seals, L. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 979.
35. Andersen, O. K.; Veje, E. Phys. Rev. B 1996, 53, 15643.
36. Romstad, F. P.; Veje, E. Phys. Rev. B 1997, 55, 5220.
37. Frederiksen, J. T.; Melcher, P. G.; Veje, E. Phys Rev. B, 1998, 58, 802.
38. Propst, E. K.; Kohl, P. A. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 1006.
39. Gole, J. L.; Lillehei, P.; Seals, L.; DeVincentis, J. A.; Narasimha, S. Phys. Rev. B 2000, 61, 7589.
40. Collins, R. T., Fauchet. P. M.; Tischler, M. A. Phys. Today 1997, 50(1), 24.
41. See, for example: Gole, J. L.; Dudel, F.; Seals, L.; Reiger, M.; Kohi, P.; Bottomley, L. A. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 3284.
42. Egeberg, R. C.; Veje, E. Additional sample testing.
43. Kanemitsu, Y.; Uto, H.; Masumoto, Y.; Futagi, T.; Mimura, H. Phys. Rev. B 1993, 48, 2827.
44. von Behren, J.; Ucer, K. B.; Tsybeskov, L.; Vandyshev, J. V.; Fauchet, P. M. J. Vac. Sci. Technol. B 1995, 13, 1225.
45. Andersen, N.; Jensen, K.; Jepsen, J.; Melskens, J.; Veje, E. Appl. Opt. 1974, 13, 1965.
46. Ferreira da Silva, A.; Veissid, N.; An, C. Y.; Pepe, I.; Barros de Oliveira, N.; Batista da Silva, A. V. Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 1930.
47. Ferreira da Silva, A.; Persson, C.; Berggren, K. F.; Pepe, I.; Santos Alves, A.; deOliveira, A. G. Microelectron. Eng. 1998, 407, 43-44.
48. Bube, R. H. Photoelectronic Properties of Semiconductors; Cambridge University Press: Cambridge, England, 1992.
49. Bube, R. H. Photovoltaic Materials; Imperial College Press: London, England, 1998.
50. The descriptions refer to the ideal case of a bulk semiconductor with well-ordered crystal structures versus the current thin films of a disordered material. The concept of a k-vector breaks down as does the foundation for discussion in terms of a direct versus indirect band gap. The concept of electric dipole allowed or forbidden transitions should be applied; such processes are not phonon assisted.
51. Note, however: Kontkiewicz, A. J.; Kontkiewicz, A. M.; Siejka, J.; Sen, S.; Nowak, G.; Hoff, A. M.; Ahmed, K.; Mukherjee, P.; Witanachchi, S.; Lagowski, J. Appl Phys. Lett. 1994, 65, 1436
52. Wang, L.; Wilson, M. T.; Haegel, N. M. Appl. Phys. Lett. 1993, 62, 1113.
53. Stutzmann, M.; Brandt, M. S.; Bustarret, E.; Fuchs, H. D.; Rosenbauer, M.; Hopner, A.; Weber, J. J. Non-Cryst. Solids 1993, 164-166, 931.
54. Voos, M.; Delalande, C.; Ben Dahan, M.; Wainstain, J.; Titkov, A. N. Solid State Commun. 1995, 94, 651.
55. Brandt, M. S.; Fuchs, H. D.; Stutzmann, M.; Weber, J.; Cardona, M. Solid State Commun. 1992, 81, 307.
56. Ferreira da Silva, A.; Souzada Silva, T.; Nakamura, O.; d'Aguiar Neto, M. M. F.; Pepe, I.; Roman, L. S.; Veje, E. Mater. Res. 2001, 4, 1.
57. See for example, Mawhinney, D. B.; Glass, J. A.; Yates, J. T., Jr. J. Phys. Chem. 1997, 101, 1202.
58. Bauernschmitt, R.; Ahlrichs, R. R. Chem. Phys. Lett. 1996, 256, 454.
59. Casida, M. E.; Jamorski, C.; Casida, K. C.; Salahub, D. R. J. Chem. Phys. 1998, 108, 4439.
60. Hirata, S.; Zhan, C.-C.; Apra, E.; Windus, T. L.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 10154.
61. Dixon, D. A.; Gole, J. L. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14830.
62. Zhou, F.; Head, J. D. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9981.
63. Dixon, D. A.; Gole, J. L. Phys. Rev. B 1998, 57, 12002.
64. Dunning, T. H., Jr.; Hay, P. J. In Methods of Electronic Structure Theory; Schaefer, H. F., III, Ed.; Plenum Press: New York, 1977; Chapter 1.
65. McLean, A. D.; Chandler, G. S. J. Chem. Phys. 1980, 72, 5639.
66. Thurmond, C. D. J. Electrochem. Soc. 1975, 122, 1133.
67. Jellison, G. E., Jr.; Lowndes, D. H. Appl Pys. Lett. 1982, 41, 594.
68. Prokes, S. M. Appl Phys. Lett. 1993, 62, 3244.
69. Prokes, S. M.; Glembocki, O. J. Phys. Rev. B 1994, 49, 2238.
70. Prokes, S. M.; Carlos, W. E.; Glembocki, O. J. Phys. Rev. B 1994, 50, 17093.
71. O'Keeffe, P.; Aoyagi, Y.; Komuro, S.; Kato, T.; Morikawa, T. Appl. Phys. Lett. 1995, 66, 836.
72. Prokes, S. M.; Carlos, W. E. J. Appl. Phys. 1995, 78, 2671.
73. Skuja, L. N.; Silin, A. R.; Boganov, A. G. J. Non-Cryst. Solids 1984, 63, 431.
74. Friebele, E. J.; Griscom, D. L.; Marrone, M. J. J. Non-Cryst. Solids 1985, 71, 133.
75. Munekuni, S.; Yamanaka, T.; Shimogaichi, Y.; Nagasawa, K.; Hama, Y. J. Appl. Phys. 1990, 68, 1212.
76. Skuja, L. Solid State Commun. 1992, 84, 613.
77. Poindexter, E. H.; Gerardi, G. J.; Rueckel, M.-E.; Caplan, P. J. J. Appl. Phys. 1984, 56, 2844.
78. Davis, E. A. J. Non-Cryst. Solids 1985, 71, 113.
79. Gole, J. L.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 8098.
80. Gole, J. L.; Dixon, D. A. Phys. Rev. B 1998, 57, 12 002.
81. (a) Harkless, J. A. W., Stillinger, D. K., Stillinger, F. H. J. Phys. Chem. 1996, 700, 1098.
82. (b) Wang, L.-S.; Nicholas, J. B.; Dupuis, M.; Wu, H.; Colson, S. D. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 4450.
83. Nayak, S. K.; Rao B. K.; Khanna, S. N.; Jena, P. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1245.
84. Xu, C. Wang, W.; Zhang, W.; Zhuang, J.; Liu, L.; Kong, Q.; Zhao, L.; Long, Y. Fan, K.; Qian, S.; Li, Y. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 9518.
85. (e) Chu, T. S.; Zhang, R. Q.; Cheung, H. F. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1705.
86. (f) Zhang, R. Q.; Chu, T. S.; Lee, S. T. J. Chem. Phys. 2001, 114, 5531.
87. (g) Lu, W. C.; Wang, C. Z.; Nguyen, V.; Schmidt, M. W.; Gordon, M. S.; Ho, K. M. J. Phys Chem. A 2003, 107, 6936.
88. Gole, J. L.; Prokes, S. M. Phys. Rev. B 1998, 58, 4761.