1. Nanoscale Carrier Multiplication Mapping in a Si Diode
- Author
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Bruno Grandidier, Corentin Durand, Jean Philippe Nys, Maxime Berthe, Didier Stiévenard, Pierre Capiod, Christophe Krzeminski, Christophe Delerue, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), This study was financially supported by the EQUIPEX program Excelsior, the french RENATECH network and the European Community's Seventh Framework Program (Grant No. PITN-GA-2012-316751, 'Nanoembrace' project). C. Durand acknowledges the financial support of the DGA. We thank Y. Coffinier for technical assistance., Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Silicon ,business.industry ,Mechanical Engineering ,chemistry.chemical_element ,Quantum yield ,Bioengineering ,General Chemistry ,Electron ,Condensed Matter Physics ,law.invention ,[PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph] ,Multiple exciton generation ,Impact ionization ,chemistry ,law ,Optoelectronics ,General Materials Science ,Scanning tunneling microscope ,Atomic physics ,business ,Quantum tunnelling ,Diode - Abstract
International audience; Carrier multiplication (CM), the creation of electron-hole pairs from an excited electron, has been investigated in a silicon p-n junction by multiple probe scanning tunneling microscopy. The technique enables an unambiguous determination of the quantum yield based on the direct measurement of both electron and hole currents, that are generated by hot tunneling electrons. The combined effect of impact ionization, carrier diffusion and recombination is directly visualized from the spatial mapping of the CM efficiency. Atomically well-ordered areas of the p-n junction surface sustain the highest CM rate, demonstrating the key role of the surface in reaching high yield.
- Published
- 2014