Modified phonon confinement model for size dependent Raman shift and linewidth of silicon nanocrystals

Gupta, Sanjeev K.; Jha, Prafulla K.

doi:10.1016/j.ssc.2009.08.036

Cited by 63 publications

(42 citation statements)

References 19 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…We can exploit this expression derived for a single nanocrystal to determine the size distribution parameters (mean size and skewness) by projecting the PCM onto a size distribution function. 17,22 In this work, on the basis of the PCM, we will develop an analytical approach that is expressed in terms of nanocrystal size only, which will be used as a fitting function to directly determine the silicon nanocrystal size distribution. By using the analytical PCM model developed, we will show that volume fraction of nanocrystals with different sizes could be determined if a mixture of different size distributions are involved.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Direct characterization of nanocrystal size distribution using Raman spectroscopy

Doğan

Sanden

2013

Journal of Applied Physics

View full text Add to dashboard Cite

We report a rigorous analytical approach based on one-particle phonon confinement model to realize direct detection of nanocrystal size distribution and volume fraction by using Raman spectroscopy. For the analysis, we first project the analytical confinement model onto a generic distribution function, and then use this as a fitting function to extract the required parameters from the Raman spectra, i.e., mean size and skewness, to plot the nanocrystal size distribution. Size distributions for silicon nanocrystals are determined by using the analytical confinement model agree well with the one-particle phonon confinement model, and with the results obtained from electron microscopy and photoluminescence spectroscopy. The approach we propose is generally applicable to all nanocrystal systems, which exhibit size-dependent shifts in the Raman spectrum as a result of phonon confinement.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Direct characterization of nanocrystal size distribution using Raman spectroscopy

Doğan

Sanden

2013

Journal of Applied Physics

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Peaks are shifted from the well-known line of 519 cm -1 for monocrystalline silicon, which may indicate a violation of the periodicity of the lattice due to embedding of aluminium atoms [8]. As shown in [9], the shift of the peak of monocrystalline silicon on such a value may be caused by the crystallization of Si in the form of grains with a size of 2-3 nm that for a sample 5 will be consistent with the results of x-ray diffractometry.…”

Section: X-ray Phase Analysis Of Filmsmentioning

confidence: 99%

“…Пики смещены от известной линии 519 см -1 для моно-кристаллического кремния, что может указы-вать на нарушение периодичности решетк и вследствие внедрения атомов алюминия [8]. Как показано в [9], смещение пика монокристалли-ческого кремния на такую величину может быть обусловлено кристаллизацией Si в виде зерен величиной 2-3 нм, что для образца 5 согласуется с результатами рентгеновской дифрактометрии.…”

Section: рамановская спектроскопияunclassified

Si–O–AL–Zn thin-film negative electrode for lithium-ion batteries

Ayrapetov¹,

Vasilev²,

Кулова³

et al. 2016

NanoRus

View full text Add to dashboard Cite

Приведены результаты экспериментов по отработке технологии изготовления тонкопленочных отрицательных электродов для литий-ионных аккумуляторов на основе композита Si-O-Al-Zn. Описаны режимы напыления и возможности управления структурой и фазовым составом пленок, методы диагностики структуры и фазового состава, а также результаты электрохимических испытаний отрицательных электродов. The results of experiments on development of technology for manufacturing of the thin film negative electrodes for lithium-ion batteries based on composite Si-O-Al-Zn are presented. The deposition modes, controlling of the structure and phase composition of the film, methods of diagnostics of the structure and phase composition as well as the results of electrochemical testing of negative electrodes are described.о сновными достоинствами применения кремнийсодержащих композитов для изго-товления от рицательных тонкопленоч-ных электродов литий-ионных аккумуляторов являют ся высокая удельная емкость таких элек-тродных материалов (около 50% от теоретической емкости чистого кремния) и их стабильность (на данный момент -несколько сотен циклов), что обеспечивает д лительный с рок с лу жбы электрода.Стабильность кремнийсодержащих тонк их пленок существенно выше, чем у аморфного кремния, не говоря уже о кристаллическом. В аморфном и кристаллическом кремнии много-кратное (до трех раз) увеличение удельного объ-ема при внедрении лития приводит к быстрому разрушению материа ла и потере емкостных характеристик пленок. При этом достичь удель-ной емкости более 1 000 мА·ч/г удается, как пра-вило, для пленок, толщина которых не превы-шает 300 нм [1][2][3][4][5][6]. Для достижения удельной емкости отрицательного электрода 0,8 мА·ч/см 2 и выше толщина кремнийсодержащих пленок дол ж на достигать нескольк их микрометров. Как показывает опыт и, в частности, результаты настоящей работы, с увеличением толщины пленки ее стабильность резко сни жается.Одним из перспективных способов увеличе-ния циклируемости кремнийсодержащих пле-нок толщиной в несколько микрометров явля-ется использование композитных материалов на основе кремния. В состав кремнийсодержащего композита должны входить элементы, необхо-димые для демпфирования напряжений растя-жения-сжатия при литировании и делитирова-нии электрода. Кроме того, дополнительные эле-менты препятствуют переходу кремний-лити-евого соединения Si-Li из аморфного состояния в кристаллическое, которое менее стабильно и приводит к деградации анодного материала

show abstract

“…We note that the peak around 520cm -1 is asymmetrically broadened to the lower frequency side, which is likely explained by the presence of small Si-nanocrystals with a distribution of sizes, which should give rise to a further spread in the number of optically allowed modes away from the BZ centre, due to a superposition of confined optical phonon modes. The PCM has been applied generally to describe similar observations of peak shifts and asymmetric broadening in Raman spectra for a range of nanocrystalline and polymorphous materials [14][15][16] . The peak shift of our measured Raman spectra is qualitatively in agreement with the predictions of the PCM in that the peak position is red-shifted as the nanocrystal mean diameter, determined from the TEM images is reduced.…”

Section: Raman Spectroscopymentioning

confidence: 99%

(Invited) Novel Processing for Si-Nanocrystal Based Photonic Materials

Halsall¹,

Crowe²,

Hylton³

et al. 2010

ECS Trans.

View full text Add to dashboard Cite

We report a study of novel processing approaches for the formation of silicon nanocrystals for photonic devices. A silicon rich oxide was formed using ion implantation into thermally grown oxides on Silicon and transparent sapphire substrates. These layers were then treated with rapid thermal processing to observe the formation of silicon nanocrystals on a one second to ten minute timescale. Transmission electron microscopy and Raman scattering were used to follow the evolution of the nanocrystal mean diameter with anneal time. Identical samples co-implanted with Erbium demonstrated the widely reported non-resonant energy transfer mechanism from the nanocrystals to the internal energy levels of the erbium. We quantified the sensitization efficiency, I Er /I nc as a function of the Si-NC size by correcting the relative visible and IR luminescence intensities for variations in the nanocrystal density and observed photoluminescence lifetime. We find that the sensitizing efficiency increases exponentially with decreasing Si-NC mean diameter.

show abstract

Modified phonon confinement model for size dependent Raman shift and linewidth of silicon nanocrystals

Cited by 63 publications

References 19 publications

Direct characterization of nanocrystal size distribution using Raman spectroscopy

Direct characterization of nanocrystal size distribution using Raman spectroscopy

Si–O–AL–Zn thin-film negative electrode for lithium-ion batteries

(Invited) Novel Processing for Si-Nanocrystal Based Photonic Materials

Contact Info

Product

Resources

About