Nascent, metastable and induced nanostructures on silicon electrodes

The initial regimes of nanostructure formation on single crystalline silicon are analyzed by combining atomic force microscopy (AFM) and synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SRPES) to yield structural as well as surface chemical information. The obtained data sets correspond well with predictions of a dissolution model which has been extended to include nanopit initiation at specific surface sites. A new metastable granular nanostructure is related to the stability of (1 × 1) electrochemically H-terminated {111}, {110} and {113} side wall facets. The simultaneous stability of the differently oriented facets suggests that the surface energy of (1 × 1) H terminated surfaces is similarly low. More regular patterns have been obtained by indent arrays using AFM. In a precursor experiment for preparation of a novel nanoemitter Schottky-type solar cell, Ag clusters have been selectively deposited onto the indented areas. To cite this article: H.J. Lewerenz et al., C.R. Chimie 9 (2006).

RésuméLes régimes d'initiation de nanostructures sur le silicium monocristallin ont été analysés en combinant la microscopie à force atomique (AFM) et la spectroscopie de photoelectrons induits par rayonnement synchrotron (SRPES), qui permettent d'obtenir des informations sur la structure et la chimie de la surface. Les données obtenues correspondent bien aux prédictions d'un modèle de dissolution étendu à l'initiation de nanocratères à des sites de surface spécifiques. Une nouvelle nanostructure granulaire métastable est reliée à la stabilité des facettes de côté orientées {111} {110} et {113} à terminaison hydrogénée (1 × 1) obtenue par électrochimie. La stabilité de ces facettes orientées différemment suggère que l'énergie de surface des surfaces à terminaison hydrogénée (1 × 1) est faible. De plus, des motifs réguliers ont été obtenus à partir d'indentations faites par AFM. Une étude préliminaire du dépôt de clusters d'argent dans les indentations a été réalisée dans le but de développer un nouveau type de cellule solaire à nanoémetteur de type Schottky. Pour citer cet article : H.J. Lewerenz et al., C.R. Chimie 9 (2006).