Published May 22, 2019 | Version v1
Publication Open

CuInSe<sub>2</sub> quantum dots grown by molecular beam epitaxy on amorphous SiO<sub>2</sub> surfaces

Creators

  • 1. International Iberian Nanotechnology Laboratory
  • 2. Universidade Federal de Minas Gerais
  • 3. University of Aveiro
  • 4. Centro Nacional de Microelectrónica
  • 5. QuantaLab
  • 6. University of Hassan II Casablanca

Description

The currently most efficient polycrystalline solar cells are based on the Cu(In,Ga)Se 2 compound as a light absorption layer. However, in view of new concepts of nanostructured solar cells, CuInSe 2 nanostructures are of high interest. In this work, we report CuInSe 2 nanodots grown through a vacuum-compatible co-evaporation growth process on an amorphous surface. The density, mean size, and peak optical emission energy of the nanodots can be controlled by changing the growth temperature. Scanning transmission electron microscopy measurements confirmed the crystallinity of the nanodots as well as chemical composition and structure compatible with tetragonal CuInSe 2 . Photoluminescence measurements of CdS-passivated nanodots showed that the nanodots are optoelectronically active with a broad emission extending to energies above the CuInSe 2 bulk bandgap and in agreement with the distribution of sizes. A blue-shift of the luminescence is observed as the average size of the nanodots gets smaller, evidencing quantum confinement in all samples. By using simple quantum confinement calculations, we correlate the photoluminescence peak emission energy with the average size of the nanodots.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعتمد الخلايا الشمسية متعددة البلورات الأكثر كفاءة حاليًا على مركب Cu(In،Ga)Se 2 كطبقة امتصاص للضوء. ومع ذلك، في ضوء المفاهيم الجديدة للخلايا الشمسية ذات البنية النانوية، فإن الهياكل النانوية CuInSe 2 تحظى باهتمام كبير. في هذا العمل، نذكر أن CuInSe 2 nanodots نمت من خلال عملية نمو تبخر مشترك متوافقة مع الفراغ على سطح غير متبلور. يمكن التحكم في الكثافة ومتوسط الحجم وذروة طاقة الانبعاث البصري للنانودوت عن طريق تغيير درجة حرارة النمو. أكدت قياسات المجهر الإلكتروني للمسح الضوئي بلورة النقاط النانوية وكذلك التركيب الكيميائي والبنية المتوافقة مع CuInSe 2 رباعي الزوايا. أظهرت قياسات اللمعان الضوئي للنانودوت المنفعلة CdS أن النانودوت نشطة بصريًا إلكترونيًا مع انبعاث واسع يمتد إلى الطاقات فوق فجوة النطاق الترددي السائبة CuInSe 2 وبما يتفق مع توزيع الأحجام. لوحظ تحول أزرق في التلألؤ عندما يصبح متوسط حجم النقاط النانوية أصغر، مما يدل على الحبس الكمومي في جميع العينات. باستخدام حسابات الحبس الكمومي البسيطة، نربط طاقة انبعاث ذروة التألق الضوئي بمتوسط حجم النقاط النانوية.

Translated Description (French)

Les cellules solaires polycristallines actuellement les plus efficaces sont basées sur le composé Cu(In,Ga)Se 2 en tant que couche d'absorption de lumière. Cependant, compte tenu des nouveaux concepts de cellules solaires nanostructurées, les nanostructures CuInSe 2 présentent un grand intérêt. Dans ce travail, nous rapportons des nanodots CuInSe 2 cultivés à travers un processus de croissance par co-évaporation compatible avec le vide sur une surface amorphe. La densité, la taille moyenne et l'énergie d'émission optique de crête des nanopoints peuvent être contrôlées en modifiant la température de croissance. Les mesures de microscopie électronique à transmission par balayage ont confirmé la cristallinité des nanopoints ainsi que la composition chimique et la structure compatibles avec le CuInSe 2 tétragonal. Les mesures de photoluminescence des nanodots passivés au CdS ont montré que les nanodots sont optoélectroniquement actifs avec une large émission s'étendant aux énergies supérieures à la bande interdite en vrac CuInSe 2 et en accord avec la distribution des tailles. Un décalage vers le bleu de la luminescence est observé à mesure que la taille moyenne des nanopoints diminue, ce qui témoigne du confinement quantique dans tous les échantillons. En utilisant des calculs de confinement quantique simples, nous corrélons l'énergie d'émission de pic de photoluminescence avec la taille moyenne des nanodots.

Translated Description (Spanish)

Las células solares policristalinas actualmente más eficientes se basan en el compuesto Cu(In,Ga)Se 2 como capa de absorción de luz. Sin embargo, a la vista de los nuevos conceptos de células solares nanoestructuradas, las nanoestructuras CuInSe 2 son de gran interés. En este trabajo, informamos nanodots CuInSe 2 cultivados a través de un proceso de crecimiento de co-evaporación compatible con vacío en una superficie amorfa. La densidad, el tamaño medio y la energía de emisión óptica máxima de los nanopuntos se pueden controlar cambiando la temperatura de crecimiento. Las mediciones de microscopía electrónica de transmisión de barrido confirmaron la cristalinidad de los nanopuntos, así como la composición química y la estructura compatibles con CuInSe 2 tetragonal. Las mediciones de fotoluminiscencia de nanodots pasivados con CdS mostraron que los nanodots son optoelectrónicamente activos con una amplia emisión que se extiende a energías por encima de la brecha de banda a granel de CuInSe 2 y de acuerdo con la distribución de tamaños. Se observa un desplazamiento hacia el azul de la luminiscencia a medida que el tamaño medio de los nanopuntos se hace más pequeño, lo que evidencia el confinamiento cuántico en todas las muestras. Mediante el uso de cálculos de confinamiento cuántico simples, correlacionamos la energía de emisión máxima de fotoluminiscencia con el tamaño medio de los nanopuntos.

Files

2190-4286-10-110.pdf.pdf

Files (3.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:918cc5435894fe6815c4781c092eb5f9
3.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
CuInSe<sub>نقطتان</sub> كميتان نمتا بواسطة تجسيد الحزمة الجزيئية على أسطح SiO<sub>2</sub> غير المتبلورة
Translated title (French)
CuInSe<sub>2</sub> points quantiques cultivés par épitaxie par faisceau moléculaire sur des surfaces amorphes de SiO<sub>2</sub>
Translated title (Spanish)
CuInSe<sub>2</sub> puntos cuánticos cultivados por epitaxia de haz molecular en superficies amorfas de SiO<sub>2</sub>

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2945859162
DOI
10.3762/bjnano.10.110

Is supplement to
https://openalex.org/W4366257370 (Other)
https://openalex.org/W4313539399 (Other)
https://openalex.org/W4298141307 (Other)
https://openalex.org/W2728884453 (Other)
https://openalex.org/W2108157117 (Other)
https://openalex.org/W2088009440 (Other)
https://openalex.org/W2032964998 (Other)
https://openalex.org/W2017017440 (Other)
https://openalex.org/W1998589876 (Other)
https://openalex.org/W1980166364 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1515552278
  • https://openalex.org/W1584233175
  • https://openalex.org/W1625371624
  • https://openalex.org/W1669171244
  • https://openalex.org/W1710287287
  • https://openalex.org/W1937198166
  • https://openalex.org/W1965243379
  • https://openalex.org/W1965744069
  • https://openalex.org/W1973036169
  • https://openalex.org/W1975083374
  • https://openalex.org/W1981565630
  • https://openalex.org/W1985985967
  • https://openalex.org/W1986026079
  • https://openalex.org/W1995804109
  • https://openalex.org/W2002950978
  • https://openalex.org/W2003079895
  • https://openalex.org/W2006422018
  • https://openalex.org/W2007456527
  • https://openalex.org/W2007667356
  • https://openalex.org/W2011503724
  • https://openalex.org/W2030142728
  • https://openalex.org/W2040302657
  • https://openalex.org/W2043760109
  • https://openalex.org/W2045344734
  • https://openalex.org/W2045469774
  • https://openalex.org/W2048475373
  • https://openalex.org/W2054905448
  • https://openalex.org/W2056212689
  • https://openalex.org/W2061809816
  • https://openalex.org/W2064488537
  • https://openalex.org/W2065164939
  • https://openalex.org/W2066579083
  • https://openalex.org/W2082866583
  • https://openalex.org/W2088154352
  • https://openalex.org/W2093065511
  • https://openalex.org/W2098897160
  • https://openalex.org/W2099985803
  • https://openalex.org/W2130948069
  • https://openalex.org/W2273390152
  • https://openalex.org/W2323903672
  • https://openalex.org/W2471995844
  • https://openalex.org/W2516703592
  • https://openalex.org/W2552096179
  • https://openalex.org/W2552204750
  • https://openalex.org/W2558159278
  • https://openalex.org/W2583018187
  • https://openalex.org/W2587237417
  • https://openalex.org/W2594633480
  • https://openalex.org/W2606675993
  • https://openalex.org/W2906199993
  • https://openalex.org/W2952486258
  • https://openalex.org/W3043418317
  • https://openalex.org/W4255597475
  • https://openalex.org/W45654012