We describe the synthesis and characterization of silicon nanoparticles prepared by the solution reduction of silicon tetrachloride by lithium naphthalenide and subsequently with n-butyllithium at room temperature. These reactions produce silicon nanoparticles with surfaces that are covalently terminated with butyl group. Reaction with lithium aluminium hydride instead of n-butyllithium produces hydride-terminated silicon nanoparticles. The butyl or hydride terminated silicon nanoparticles can be suspended in hexane and their optical behavior have been characterized by photoluminescence spectroscopy. Stabilization of silicon nanoparticles were investigated upon illumination, indicating that as-prepared silicon nanoparticles are very stable at room temperature for several days.
New synthetic route and characterization of alkyl-capped nanocrystalline silicon (R-n-Si) were achieved from the reaction of silicon tetrachloride with sodium/benzophenone ketal reducing agent followed by n-butyllithium. Surface of silicon nanoparticles was derivatized with butyl group. Effect of oxidation of silicon nanoparticle with benzophenone was investigated for their stabilization. Optical characteristics of silicon nanoparticles were characterized by fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis), and photoluminescence (PL) spectroscopy. Butyl-capped silicon nanoparticles exhibited an emission band at 410 nm with excitation wavelength of 360 nm. Average size of n-butyl-capped silicon nanoparticles was obtained by particle size analyzer (PSA) and transmission electron microscopy (TEM). Average size of n-butyl-capped Si nanoparticles was about 6.5 nm.
We describe the synthesis and characterization of silicon nanoparticles prepared by the soluton reduction of SiCl4. These reactions produce Si nanoparticles with surfaces that are covalently terminated. The resultant organic derivatized Si nanoparticles as well as a probable distribution of Water-soluble Si nanoparticles are observed and characterized by photoluminescence(PL) spectroscopy. This work focuses originally on the organic- and water-soluble silicon nanoparticles in terms of the photoluminescence. Further this work displays probably the first layout of hydrogen terminated Si nanoparticles synthesized in solution at room temperature.
Dzhafarov, Tayyar D.;Pashaev, Arif M.;Tagiev, Bahadur G.;Aslanov, Shakir S.;Ragimov, Shirin H.;Aliev, Akper A.
Advances in nano research
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제3권3호
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pp.133-141
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2015
Influence of Ag nanoparticles on optical and photovoltaic properties of, silicon substrates, silicon solar cells and glass have been investigated. Silver nanoparticles have been fabricated by evaporation of thin Ag layers followed by the thermal annealing. The surface plasmon resonance peak was observed in the absorbance spectrum at 470 nm of glass with deposited silver nanoparticles. It is demonstrated that deposition of silver nanoparticles on silicon substrates was accompanied with a significant decrease in reflectance at the wavelength 360-1100 nm and increase of the absorption at wavelengths close to the band gap for Si substrates. We studied influence of Ag nanoparticles on photovoltaic characteristics of silicon solar cells without and with common use antireflection coating (ARC). It is shown that silver nanoparticles deposited onto the front surface of the solar cells without ARC led to increase in the photocurrent density by 39% comparing to cells without Ag nanoparticles. Contrary to this, solar cells with Ag nanoparticles deposited on front surface with ARC discovered decrease in photocurrent density. The improved performance of investigated cells was attributed to Ag-plasmonic excitations that reduce the reflectance from the silicon surface and ultimately leads to the enhanced light absorption in the cell. This study showed possibility of application of Ag nanoparticles for the improvement of the conversion efficiency of waferbased silicon solar cells instead of usual ARC.
Silicon nanoparticle is a promising material for electronic devices, photovoltaics, and biological applications. Here, we synthesize silicon nanoparticles via $CO_2$ laser pyrolysis and study the hydrogen flow effects on the characteristics of silicon nanoparticles using high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray diffraction (XRD), and UV-Vis-NIR spectrophotometry. In $CO_2$ laser pyrolysis, used to synthesize the silicon nanoparticles, the wavelength of the $CO_2$ laser matches the absorption cross section of silane. Silane absorbs the $CO_2$ laser energy at a wavelength of $10.6{\mu}m$. Therefore, the laser excites silane, dissociating it to Si radical. Finally, nucleation and growth of the Si radicals generates various silicon nanoparticle. In addition, researchers can introduce hydrogen gas into silane to control the characteristics of silicon nanoparticles. Changing the hydrogen flow rate affects the nanoparticle size and crystallinity of silicon nanoparticles. Specifically, a high hydrogen flow rate produces small silicon nanoparticles and induces low crystallinity. We attribute these characteristics to the low density of the Si precursor, high hydrogen passivation probability on the surface of the silicon nanoparticles, and low reaction temperature during the synthesis.
Synthesis and characterization of alkyl-capped nanocrystalline silicon (R-n-Si) have been achieved from the reaction of silicontetrachloride with magnesiumsilicide. Surface of silicon nanocrystal has been derivatized with various alkyl groups (R=methyl, n-butyl, etc.). Silicon nanoparticles have been also obtained by the sonication of luminescent porous silicon. Former exhibits an emission band at 360 nm, but latter exhibits an emission band at 680 nm. In this study very sensitive detection of TNT (2,4,6-trinitrotoluene), DNT (2,4-dinitrotoluene), NB (nitrobenzene), and PA (picric acid) has been achieved in gas phase with porous silicon using photoluminescence quenching of the silicon crystallites as a transduction mode. Porous silicon are electrochemically etched from crystalline silicon wafers in an aqueous solution of hydrofluoric acid. We have characterized these silicon nanoparticles by Luminescence Spectrometer (LS 55).
Silicon nanoparticles can be synthesized in a standard radio-frequency glow discharge system at low temperature (${\sim}200^{\circ}C$). Plasma synthesis of silicon nanoparticles, initially a side effect of powder formation, has become over the years an exciting field of research which has opened the way to new opportunities in the field of materials deposition and their application to optoelectronic devices. Hydrogenated polymorphous silicon (pm-Si:H) has a peculiar microstructure, namely a small volume fraction of plasma synthesized silicon nanoparticles embedded in an amorphous matrix, which originates from the unique deposition mechanism. Detailed discussion on plasma synthesis of silicon nanoparticles, growth mechanism and photovoltaic application of pm-Si:H will be presented.
We experimentally demonstrated the synthesis of silicon nanoparticles by using high-density ablation plasma prepared by the interaction of an intense pulsed light-ion beam (LIB) with a target. known as the intense pulsed ion beam evaporation (IBE) method. Light emission was obtained from the silicon nanoparticles. It was determined that the ambient gas reaction is very important and useful method to obtain the photoluminescence from the silicon nanoparticles.
AThe effect of localized surface plasmon on silicon substrates was studied using silver nanoparticles. The nanoparticles were formed by self-arrangement through the surface energy using rapid thermal annealing (RTA) technique after the thin nanolayer of silver was deposited by thermal evaporation. By the theoretical calculation based on Mie scattering and dielectric function of air, indium tin oxide (ITO), and silver, the strong peak of scattering cross section of silver nanoparticles was found at 358 nm for air, and 460 nm for ITO, respectively. Accordingly, the strong suppression of reflectance under the condition of induced light of $30^{\circ}$ occurred at the specific wavelength which is almost in accordance with peak of scattering cross section. When the external quantum efficiency was measured using silicon solar cells with silver nanoparticles, there was small enhancement peak near the 460 nm wavelength in which the light was resonated between silver nanoparticles and ITO.
목적: 4-iodoaniline을 포함한 하이드로젤 콘택트렌즈 기본 재료에 티타늄 실리콘 산화물 나노입자를 첨가하여 친수성 착색 콘택트렌즈의 물리적 및 광학적 특성을 측정하고 제조된 고분자의 자외선 투과율을 측정하여 티타늄 실리콘 옥사이드 나노입자의 자외선 차단 안의료용 렌즈 소재로의 활용도 및 4-iodoaniline만을 기본 콘택트렌즈 재료에 공중합하여 두 실험군의 물성을 비교 분석하였다. 방법: 하이드로젤 렌즈 제조를 위해, HEMA, MA, MMA, 4-iodoaniline, 교차결합제인 EGDMA 및 개시제인 AIBN을 사용하여 공중합 하였다. 또한, 티타늄 실리콘 옥사이드 나노입자는 첨가제로 사용되었다. 중합 후 제조된 콘택트렌즈 재료의 함수율, 굴절률, 접촉각 및 분광투과율 등의 물리적 특성을 측정하였다. 결과: 하이드로젤 렌즈 고분자의 물성을 측정한 결과, 함수율 35.01~ 38.68%, 굴절률 1.4350~1.4418, 접촉각 $34.15{\sim}57.25^{\circ}$ 그리고 UV-B 투과율의 경우 1.0~10.0%의 범위로 나타났다. 또한 첨가제를 사용하지 않은 실험군에서는 함수율 34.0~36.8%, 굴절률 1.4378~1.4420, 접촉각 $40.15{\sim}60.16^{\circ}$ 그리고 UV-B 투과율의 경우 1.8~25.0% 범위의 분포를 나타내었다. 결론: 티타늄 실리콘 옥사이드 나노입자를 첨가한 조합에서 자외선 투과율이 크게 감소하는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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