Dynamics in next-generation solar cells: Time-resolved surface photovoltage measurements of quantum dots chemically linked to ZnO (1010)

Faraday Discussions

Volumn 171, Issue , 2014, Pages 275-298

  Spencer, Ben F ^a,b   Cliffe, Matthew J ^a,b   Graham, Darren M ^a   Hardman, Samantha J O ^a   Seddon, Elaine A ^a,b   Syres, Karen L ^c   Thomas, Andrew G ^a   Sirotti, Fausto ^d   Silly, Mathieu G ^d   Akhtar, Javeed ^e,f   O'Brien, Paul ^e   Fairclough, Simon M ^g   Smith, Jason M ^g   Chattopadhyay, Swapan ^b   Flavell, Wendy R ^a  

^a UNIVERSITY OF MANCHESTER   (United Kingdom)

^b Sci Tech Daresbury ^*  (United Kingdom)

^c UNIVERSITY OF NOTTINGHAM   (United Kingdom)

^d SYNCHROTRON SOLEIL   (France)

^e UNIVERSITY OF MANCHESTER   (United Kingdom)

^f University of Oxford ^*  (Pakistan)

^g UNIVERSITY OF OXFORD   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

OXYGEN; QUANTUM DOT; ZINC OXIDE;

CHEMISTRY; LIGHT; SOLAR ENERGY;

LIGHT; OXYGEN; QUANTUM DOTS; SOLAR ENERGY; ZINC OXIDE;

EID: 84912014057     PISSN: 13596640     EISSN: 13645498     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4fd00019f     Document Type: Article

References (114)

1. P. D. C. King and T. D. Veal, J. Phys.: Condens. Matter, 2011, 23, 334214.
2. C. F. Klingshirn, Zinc Oxide: from fundamental properties towards novel applications, Springer, Heidelberg; London, 2010.
3. C. Klingshirn, J. Fallert, H. Zhou, J. Sartor, C. Thiele, F. Maier-Flaig, D. Schneider and H. Kalt, Phys. Status Solidi B, 2010, 247, 1424.
4. B. Carlson, K. Leschkies, E. S. Aydil and X. Y. Zhu, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 8419.
5. S. J. O. Hardman, D. M. Graham, S. K. Stubbs, B. F. Spencer, E. A. Seddon, H. T. Fung, S. Gardonio, F. Sirotti, M. G. Silly, J. Akhtar, P. O'Brien, D. J. Binks and W. R. Flavell, Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 20275.
6. J. Akhtar, M. A. Malik, P. O'Brien, K. G. U. Wijayantha, R. Dharmadasa, S. J. O. Hardman, D. M. Graham, B. F. Spencer, S. K. Stubbs, W. R. Flavell, D. J. Binks, F. Sirotti, M. El Kazzi and M. Silly, J. Mater. Chem., 2010, 20, 2336.
7. J. A. McLeod, R. G. Wilks, N. A. Skorikov, L. D. Finkelstein, M. Abu-Samak, E. Z. Kurmaev and A. Moewes, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2010, 81, 245123.
8. I. Tashiro, T. Kimura and K. Endo, Appl. Opt., 1969, 8, 180.
9. J. Lagowski, E. S. Sproles and H. C. Gatos, J. Appl. Phys., 1977, 48, 3566.
10. A. Rothschild, Y. Komem and N. Ashkenasy, J. Appl. Phys., 2002, 92, 7090.
11. X. G. Zheng, Q. S. Li, W. Hu, D. Chen, N. Zhang, M. J. Shi, J. J. Wang and L. C. Zhang, J. Lumin., 2007, 122, 198.
12. T. E. Murphy, K. Moazzami and J. D. Phillips, J. Electron. Mater., 2006, 35, 543.
13. R. J. Collins and D. G. Thomas, Phys. Rev., 1958, 112, 388.
14. M. J. Liu and H. K. Kim, Appl. Phys. Lett., 2004, 84, 173.
15. D. C. Hou, A. Dev, K. Frank, A. Rosenauer and T. Voss, J. Phys. Chem. C, 2012, 116, 19604.
16. J. M. Bao, I. Shalish, Z. H. Su, R. Gurwitz, F. Capasso, X. W. Wang and Z. F. Ren, Nanoscale Res. Lett., 2011, 6, 404.
17. S. Lany and A. Zunger, Phys. Rev. Lett., 2007, 98, 045501.
18. S. Lany and A. Zunger, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2005, 72, 035215.
19. S. B. Zhang, S. H. Wei and A. Zunger, Phys. Rev. B: Condens. Matter, 2001, 63, 075205.
20. A. Janotti and C. G. Van de Walle, Appl. Phys. Lett., 2005, 87, 122102.
21. B. F. Spencer, D. M. Graham, S. J. O. Hardman, E. A. Seddon, M. J. Cliffe, K. L. Syres, A. G. Thomas, S. K. Stubbs, F. Sirotti, M. G. Silly, P. F. Kirkham, A. R. Kumarasinghe, G. J. Hirst, A. J. Moss, S. F. Hill, D. A. Shaw, S. Chattopadhyay and W. R. Flavell, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2013, 88, 195301.
22. I. Beinik, M. Kratzer, A. Wachauer, L. Wang, Y. P. Piryatinski, G. Brauer, X. Y. Chen, Y. F. Hsu, A. B. Djurisic and C. Teichert, Beilstein J. Nanotechnol., 2013, 4, 208.
23. V. I. Klimov, Semiconductor and metal nanocrystals: synthesis and electronic and optical properties, Marcel Dekker, New York, 2004.
24. V. I. Klimov, Nanocrystal quantum dots, 2nd edn, CRC Press, Boca Raton, 2010.
25. R. D. Schaller and V. I. Klimov, Abstr Pap Am Chem S, 2005, 229, U729.
26. R. D. Schaller and V. I. Klimov, Phys. Rev. Lett., 2004, 92, 186601.
27. R. D. Schaller, M. Sykora, S. Jeong and V. I. Klimov, J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 25332.
28. W. Shockley and H. J. Queisser, J. Appl. Phys., 1961, 32, 510.
29. S. K. Stubbs, S. J. O. Hardman, D. M. Graham, B. F. Spencer, W. R. Flavell, P. Glarvey, O. Masala, N. L. Pickett and D. J. Binks, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2010, 81, 081303(R).
30. R. D. Schaller, J. M. Pietryga and V. I. Klimov, Nano Lett., 2007, 7, 3469.
31. R. D. Schaller, M. A. Petruska and V. I. Klimov, Appl. Phys. Lett., 2005, 87, 253102.
32. Y. Kobayashi, T. Udagawa and N. Tamai, Chem. Lett., 2009, 38, 830.
33. M. C. Beard, K. P. Knutsen, P. R. Yu, J. M. Luther, Q. Song, W. K. Metzger, R. J. Ellingson and A. J. Nozik, Nano Lett., 2007, 7, 2506.
34. J. B. Sambur, T. Novet and B. A. Parkinson, Science, 2010, 330, 63.
35. V. I. Klimov, S. A. Ivanov, J. Nanda, M. Achermann, I. Bezel, J. A. McGuire and A. Piryatinski, Nature, 2007, 447, 441.
36. A. Piryatinski, S. A. Ivanov, S. Tretiak and V. I. Klimov, Nano Lett., 2007, 7, 108.
37. S. Kim, B. Fisher, H. J. Eisler and M. Bawendi, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 11466.
38. S. Kaniyankandy, S. Rawalekar, S. Verma and H. N. Ghosh, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 1428.
39. S. Rawalekar, S. Kaniyankandy, S. Verma and H. N. Ghosh, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 1460.
40. S. Rawalekar, S. Kaniyankandy, S. Verma and H. N. Ghosh, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 12335.
41. D. Oron, M. Kazes and U. Banin, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2007, 75, 035330.
42. S. M. Fairclough, E. J. Tyrrell, D. M. Graham, P. J. B. Lunt, S. J. O. Hardman, A. Pietzsch, F. Hennies, J. Moghal, W. R. Flavell, A. A. R. Watt and J. M. Smith, J. Phys. Chem. C, 2012, 116, 26898.
43. M. Cadirci, S. K. Stubbs, S. M. Fairclough, E. J. Tyrrell, A. A. R. Watt, J. M. Smith and D. J. Binks, Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 13638.
44. L. Kronik and Y. Shapira, Surf. Sci. Rep., 1999, 37, 1.
45. M. H. Hecht, Phys. Rev. B: Condens. Matter, 1991, 43, 12102.
46. J. P. Long, H. R. Sadeghi, J. C. Rife and M. N. Kabler, Phys. Rev. Lett., 1990, 64, 1158.
47. S. Tanaka, S. D. More, J. Murakami, M. Itoh, Y. Fujii and M. Kamada, Phys. Rev. B: Condens. Matter, 2001, 64, 155308.
48. S. Tanaka, T. Nishitani, T. Nakanishi, S. D. More, J. Azuma, K. Takahashi, O. Watanabe and M. Kamada, J. Appl. Phys., 2004, 95, 551.
49. S. Tanaka, T. Ichibayashi and K. Tanimura, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2009, 79, 155313.
50. W. Widdra, D. Bröcker, T. Gießel, I. V. Hertel, W. Kruger, A. Liero, F. Noack, V. Petrov, D. Pop, P. M. Schmidt, R. Weber, I. Will and B. Winter, Surf. Sci., 2003, 543, 87.
51. D. Bröcker, T. Gießel and W. Widdra, Chem. Phys., 2004, 299, 247.
52. T. E. Glover, G. D. Ackermann, A. Belkacem, B. Feinberg, P. A. Heimann, Z. Hussain, H. A. Padmore, C. Ray, R. W. Schoenlein and W. F. Steele, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A, 2001, 467, 1438.
53. T. E. Glover, G. D. Ackermann, Z. Hussain and H. A. Padmore, J. Mod. Opt., 2004, 51, 2805.
54. M. Ogawa, S. Yamamoto, Y. Kousa, F. Nakamura, R. Yukawa, A. Fukushima, A. Harasawa, H. Kondoh, Y. Tanaka, A. Kakizaki and I. Matsuda, Rev. Sci. Instrum., 2012, 83, 023109.
55. A. Vollmer, R. Ovsyannikov, M. Gorgoi, S. Krause, M. Oehzelt, A. Lindblad, N. Martensson, S. Svensson, P. Karlsson, M. Lundvuist, T. Schmeiler, J. Pflaum and N. Koch, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 2012, 185, 55.
56. M. Hajlaoui, E. Papalazarou, J. Mauchain, G. Lantz, N. Moisan, D. Boschetto, Z. Jiang, I. Miotkowski, Y. P. Chen, A. Taleb-Ibrahimi, L. Perfetti and M. Marsi, Nano Lett., 2012, 12, 3532.
57. M. Marsi, M. E. Couprie, L. Nahon, D. Garzella, T. Hara, R. Bakker, M. Billardon, A. Delboulbe, G. Indlekofer and A. TalebIbrahimi, Appl. Phys. Lett., 1997, 70, 895.
58. M. Marsi, R. Belkhou, C. Grupp, G. Panaccione, A. Taleb-Ibrahimi, L. Nahon, D. Garzella, D. Nutarelli, E. Renault, R. Roux, M. E. Couprie and M. Billardon, Phys. Rev. B: Condens. Matter, 2000, 61, R5070.
59. S. Yamamoto and I. Matsuda, J Phys Soc Jpn, 2013, 82, 00213.
60. J. P. Long and V. M. Bermudez, Phys. Rev. B: Condens. Matter, 2002, 66, 121308.
61. J. Schulz, P. Wurfel and W. Ruppel, Phys. Status Solidi B, 1991, 164, 425.
62. F. Polack, M. Silly, C. Chauvet, B. Lagarde, N. Bergeard, M. Izquierdo, O. Chubar, D. Krizmancic, M. Ribbens, J. P. Duval, C. Basset, S. Kubsky and F. Sirotti, AIP proceedings: The 10th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation, 2010, 1234, 185.
63. N. Bergeard, M. G. Silly, D. Krizmancic, C. Chauvet, M. Guzzo, J. P. Ricaud, M. Izquierdo, L. Stebel, P. Pittana, R. Sergo, G. Cautero, G. Dufour, F. Rochet and F. Sirotti, J. Synchrotron Radiat., 2011, 18, 245.
64. G. Cautero, R. Sergo, L. Stebel, P. Lacovig, P. Pittana, M. Predonzani and S. Carrato, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A, 2008, 595, 447.
65. K. Ozawa and K. Edamoto, Surf. Sci., 2003, 524, 78.
66. W. Göpel and U. Lampe, Phys. Rev. B, 1980, 22, 6447.
67. W. Göpel, Surf. Sci., 1977, 62, 165.
68. O. Dulub, L. A. Boatner and U. Diebold, Surf. Sci., 2002, 519, 201.
69. U. Diebold, L. V. Koplitz and O. Dulub, Appl. Surf. Sci., 2004, 237, 336.
70. S. J. Pearton, D. P. Norton, K. Ip, Y. W. Heo and T. Steiner, Prog. Mater. Sci., 2005, 50, 293.
71. J. M. Lee, K. K. Kim, S. J. Park and W. K. Choi, Appl. Phys. Lett., 2001, 78, 3842.
72. V. E. Henrich and P. A. Cox, The surface science of metal oxides, Cambridge University Press, Cambridge; New York, 1994.
73. G. W. Tomlins, J. L. Routbort and T. O. Mason, J. Am. Ceram. Soc., 1998, 81, 869.
74. A. C. S. Sabioni, A. M. J. M. Daniel, W. B. Ferraz, R. W. D. Pais, A. M. Huntz and F. Jomard, Mater Res-Ibero-Am J, 2008, 11, 221.
75. I. S. Jeong, J. H. Kim and S. Im, Appl. Phys. Lett., 2003, 83, 2946.
76. W. A. Tisdale, M. Muntwiler, D. J. Norris, E. S. Aydil and X. Y. Zhu, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 14682.
77. L. Cademartiri, E. Montanari, G. Calestani, A. Migliori, A. Guagliardi and G. A. Ozin, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 10337.
78. X. H. Zhong, Y. Y. Feng and Y. L. Zhang, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 526.
79. B. Blackman, D. Battaglia and X. G. Peng, Chem. Mater., 2008, 20, 4847.
80. J. Bang, J. Park, J. H. Lee, N. Won, J. Nam, J. Lim, B. Y. Chang, H. J. Lee, B. Chon, J. Shin, J. B. Park, J. H. Choi, K. Cho, S. M. Park, T. Joo and S. Kim, Chem. Mater., 2010, 22, 233.
81. P. T. K. Chin, C. D. M. Donega, S. S. Bavel, S. C. J. Meskers, N. A. J. M. Sommerdijk and R. A. J. Janssen, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 14880.
82. J. I. Kim, J. Kim, J. Lee, D. R. Jung, H. Kim, H. Choi, S. Lee, S. Byun, S. Kang and B. Park, Nanoscale Res. Lett., 2012, 7, 1.
83. X. Y. Wang, L. H. Qu, J. Y. Zhang, X. G. Peng and M. Xiao, Nano Lett., 2003, 3, 1103.
84. J. Aldana, Y. A. Wang and X. G. Peng, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 8844.
85. M. W. Wang, J. O. Mccaldin, J. F. Swenberg, T. C. Mcgill and R. J. Hauenstein, Appl. Phys. Lett., 1995, 66, 1974.
86. S. A. Ivanov and M. Achermann, ACS Nano, 2010, 4, 5994.
87. P. D. C. King, T. D. Veal, A. Schleife, J. Zuniga-Perez, B. Martel, P. H. Jefferson, F. Fuchs, V. Munoz-Sanjose, F. Bechstedt and C. F. McConville, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2009, 79, 205205.
88. W. Göpel, J. Pollmann, I. Ivanov and B. Reihl, Phys. Rev. B, 1982, 26, 3144.
89. H. L. Mosbacker, Y. M. Strzhemechny, B. D. White, P. E. Smith, D. C. Look, D. C. Reynolds, C. W. Litton and L. J. Brillson, Appl. Phys. Lett., 2005, 87, 012102.
90. A. Kushwaha and M. Aslam, J. Appl. Phys., 2012, 112, 054316.
91. P. Liu, G. W. She, Z. L. Liao, Y. Wang, Z. Z. Wang, W. S. Shi, X. H. Zhang, S. T. Lee and D. M. Chen, Appl. Phys. Lett., 2009, 94, 063120.
92. K. Keem, H. Kim, G. T. Kim, J. S. Lee, B. Min, K. Cho, M. Y. Sung and S. Kim, Appl. Phys. Lett., 2004, 84, 4376.
93. Casa XPS, www.casaxps.com.
94. R. B. Shalvoy, G. B. Fisher and P. J. Stiles, Phys. Rev. B: Solid State, 1977, 15, 1680.
95. G. Gonella, O. Cavalleri, S. Terreni, D. Cvetko, L. Floreano, A. Morgante, M. Canepa and R. Rolandi, Surf. Sci., 2004, 566, 638.
96. B. J. Lindberg, Acta Chem. Scand., 1970, 24, 2242.
97. V. I. Nefedov, Surf. Interface Anal., 1981, 3, 72.
98. A. Lobo, T. Moller, M. Nagel, H. Borchert, S. G. Hickey and H. Weller, J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 17422.
99. B. R. Strohmeier and D. M. Hercules, J. Catal., 1984, 86, 266.
100. F. R. McFeely, S. Kowalczy, L. Ley, R. A. Pollak and D. A. Shirley, Phys. Rev. B: Solid State, 1973, 7, 5228.
101. F. Y. Yang, D. Y. Ban, R. C. Fang, S. H. Xu, P. S. Xu and S. X. Yuan, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 1996, 80, 193.
102. A. Lebugle, U. Axelsson, R. Nyholm and N. Martensson, Phys. Scr., 1981, 23, 825.
103. E. Agostinelli, C. Battistoni, D. Fiorani and G. Mattogno, J. Phys. Chem. Solids, 1989, 50, 269.
104. D. W. Langer and C. J. Vesely, Phys. Rev. B: Solid State, 1970, 2, 4885.
105. W. A. Tisdale, K. J. Williams, B. A. Timp, D. J. Norris, E. S. Aydil and X. Y. Zhu, Science, 2010, 328, 1543.
106. Y. Yang, W. Rodriguez-Cordoba, X. Xiang and T. Q. Lian, Nano Lett., 2012, 12, 303.
107. V. Gonzalez-Pedro, Q. Shen, V. Jovanovski, S. Gimenez, R. Tena-Zaera, T. Toyoda and I. Mora-Sero, Electrochim. Acta, 2013, 100, 35.
108. A. G. Pattantyus-Abraham, I. J. Kramer, A. R. Barkhouse, X. H. Wang, G. Konstantatos, R. Debnath, L. Levina, I. Raabe, M. K. Nazeeruddin, M. Gratzel and E. H. Sargent, ACS Nano, 2010, 4, 3374.
109. I. Robel, V. Subramanian, M. Kuno and P. V. Kamat, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 2385.
110. K. S. Leschkies, R. Divakar, J. Basu, E. Enache-Pommer, J. E. Boercker, C. B. Carter, U. R. Kortshagen, D. J. Norris and E. S. Aydil, Nano Lett., 2007, 7, 1793.
111. B. R. Hyun, Y. W. Zhong, A. C. Bartnik, L. F. Sun, H. D. Abruna, F. W. Wise, J. D. Goodreau, J. R. Matthews, T. M. Leslie and N. F. Borrelli, ACS Nano, 2008, 2, 2206.
112. D. F. Watson, J. Phys. Chem. Lett., 2010, 1, 2299.
113. X. W. Sun, J. Chen, J. L. Song, D. W. Zhao, W. Q. Deng and W. Lei, Opt. Express, 2010, 18, 1296.
114. K. Zidek, K. B. Zheng, C. S. Ponseca, M. E. Messing, L. R. Wallenberg, P. Chabera, M. Abdellah, V. Sundstrom and T. Pullerits, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 12110.