znse-si bi-coaxial nanowire heterostructures

7
ZnSe±Si Bi-coaxial Nanowire Heterostructures** By Chunrui Wang,* Juan Wang, Quan Li, and Gyu-Chul Yi 1. Introduction One-dimensional (1D) semiconductor nanostructures have attracted considerable research attention because of their great potential for fundamental research on the effect of dimension- ality and size on physical properties, as well as for electronic and optoelectronic nanodevice applications. [1] In recent years, various methods, [2] including laser-assisted catalytic growth, chemical vapor deposition, metal±organic chemical vapor de- position (MOCVD), and thermal evaporation have been devel- oped to fabricate 1D semiconductor heterostructures, such as GaAs/GaP, [2a] Si/SiGe, [2b] InAs/InP, [2c±e] ZnO/Zn 0.8 Mg 0.2 O, [2f] TiO 2 /SnO 2 , [2g] Si/Ge, [2h] NiSi/Si, [2i] and GaN/ZnO. [2j,k] The formation of 1D heterostructures is also believed to be of importance in tailoring the physical properties of 1D nano- structures. [2] For example, resonant tunneling and single-elec- tron tunneling behaviors were observed from InAs/InP nano- wire heterostructures. [2c] A quantum-confinement effect is present in ZnO/Zn 0.8 Mg 0.2 O nanorod heterostructures, where the thickness was controlled precisely, down to the monolayer level. [2f] Heterostructures with various compositions and inter- faces have already demonstrated distinctive performances in nanodevice applications. [2c] ZnSe, which has a well-known wide, direct bandgap (bulk crystal E g = 2.7 eV at 300 K), [3] is potentially a good material for short-wavelength optoelectronic devices, including blue laser diodes (LDs), light-emitting diodes (LEDs), and photo- detectors. [4±6] ZnSe-based microstructures have been widely investigated for their potential optoelectronic applications, in- cluding high-density optical storage and full-color displays. [7±9] Controlling the size and dimensions of ZnSe may lead to further novel properties. [10] Inspired by this, various 1D forms of ZnSe nanowires (nanorods) and nanoribbons have recently been fabricated. [11] 1D silicon nanowires in particular are very attractive, given their key role in the semiconductor industry and hence the existing set of known fabrication technologies. [12] It is known that single-crystalline silicon nanowires can be readily grown by the disproportionation of SiO powder at ele- vated temperature. [13] Nanometer-scale, 1D, silicon-based het- erostructures are of general interest. Disproportionation, using silicon nanowires as templates, may result in the formation of various 1D, silicon-based heterostructures. [2h,l] Nevertheless, multistep deposition, involving a change of the source materi- als or the reactor temperature, is usually troublesome. Re- cently, Si±ZnS and Si±ZnSe biaxial nanowires and ZnS±Si± ZnS triaxial nanowires were fabricated by Hu et al. via the two-stage thermal evaporation of mixed SiO and ZnS or SiO and ZnSe powders. [2l] Those nanostructures are expected to open a new field of Group II±VI/Si-based nano-heterostruc- ture research. In our previous study, we demonstrated that Si-core/CdSe- sheath nanocables could be synthesized in a silicon substrate via the thermal evaporation of CdSe. [14] However, an amor- phous layer was present at the silicon±CdSe interface. Herein, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1471±1477 DOI: 10.1002/adfm.200400564 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 1471 ± [*] Prof. C. R. Wang Department of Physics, Donghua University Shanghai 200051 (P.R. China) E-mail: [email protected] Prof. C. R. Wang Department of Physics, Huaibei Coal Industry Teacher's College Huaibei 235000 (P.R. China) J. Wang, Prof. Q. Li Department of Physics, and Chinese University of Hong Kong Hong Kong (P.R. China) Prof. G.-C. Yi National CRI Center for Semiconductor Nanorods and Department of Materials Science and Engineering Pohang University of Science and Technology (POSTECH) Pohang, 790-784 (Korea) [**] This work was supported by The National Natural Science Founda- tion of China and Anhui Education Department, P.R. China (No. 2005KJ035ZD). We also acknowledge the KOSEF for partial financial support. G.-C. Yi was supported by the National Creative Research Initiative Project of the Ministry of Science and Technology, Korea. We report on the fabrication, structural characterization, and luminescence properties of ZnSe/Si bi-coaxial nanowire hetero- structures. Uniform ZnSe/Si bi-coaxial nanowire heterostructures are grown on silicon substrates by the simple one-step ther- mal evaporation of ZnSe powder in the presence of hydrogen. Both ZnSe and silicon are single-crystalline in the bi-coaxial nanowire heterostructures, and there is a sharp interface along the nanowire axial direction. Furthermore, secondary nanostruc- tures of either ZnSe nanobrushes or a SiO x sheath are also grown on the primary bi-coaxial nanowires, depending on the ratio of the source materials. The experimental evidence strongly suggests that bi-coaxial nanowires are formed via a co-growth mechanism, that is, ZnSe terminates specific surfaces of silicon and leads to anisotropic, one-dimensional silicon growth, which simultaneously serves as preferential nucleation sites for ZnSe, resulting in the bi-coaxial nanowire heterostructures. In addi- tion, the optical properties of ZnSe/Si nanowires are investigated using low-temperature photoluminescence spectroscopy. FULL PAPER

Upload: independent

Post on 26-Nov-2023

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

������� ������� ������� ����������������

�� ������� ����� ��� ���� ���� ��� ��� ������� ��

�� ���������

������ ����� ���� ����������� ���� ������� ����������� ��� ������ � ���� �������� ���� �� ���� ������������ ��� ���������� � ���� �� �� ���� �� ���� �������� ��� �� �� ��� ���� ������� � � ��� � ��� ����������� ������������ �������� ����������� !�" #� ���� ��� ������� ����� �!$" ��������� �� �� � �� ��������� �������������� ����� ��� ������ ����%������� ������� ����� ��� ����� �&�'(��� ��� ������ ���������� ��� �� ������ �� �������� �� ����������� ���� ������� � ��� � )�* +)�,�!$�" -�+-�)�!$�" #�* +#�,�!$�%" .��+.�/ 0&�/ $��!$�"

1��$+-��$�!$�" -�+)�!$�" 2�-�+-��!$�" ��� )�2+.�� !$3�4" 1���������� �� �� ���� ������� � �� � ����� �� � ����������� �� ��������� �� ��� ���� ������� �� �� ���� ������� !$" 5�� 6����� � ����� �������� ��� ������

���� �������� ������� �� �� ��� ���� #�* +#�, ������� ���� ������� !$�" * 7��������������� ���� � �� �� �� .��+.�/ 0&�/ $� ������� ���� ������� � ����� ����4� �� ��������� ���� ��� ���� �� �� ����������� !$�" 8��� ������� ���� ������ ����� ����� ��� ������� ��� ������ ���� ����� �� ������� ��������� ���������� ����������� !$�"

.�-� ����� �� � ���4���� ���� ����� ������� ����4��� ��� �� 9 $ : ( �� ;// <��!;" � ���������� � ���� ���������� ������������ ������������ ���� � ��������� ����� � ���� �=� �� ������������ ���� �=>� �� ��� ����������� !?%@" .�-�� � ����� ������� ��� �� �������� ������ ��� ���� �������� ������������ ����������� � ��������� ������ ��� ������� ����� ��� ��������� �� ���� !:%A"

'���������� �� �� ��� ���� ��� �� .�- ��� ��� �������� ���� ������� !�/" #� ���� �� ��� � ������ �� ���� �� .�- ������� �������� � ��� ���������� ��� �������� ��������� !��" �� ������ ������� �� ���������� �� ������������� ���� ���� 4� ��� �� �� ����������� ���� ������ ��� �� 6� ���� � �� 4���� ����������� ��������� !�$"

#� � 4���� ���� ������� ������ ������ ������� ��� ������� ����� �� �� �� ��������������� �� -�� ����� �� ����� �������� !�;" 2������ ���� ��� �������� � ���� ������� �� �� ����� ���� � �� ���������������� � ��� ������ ������� � ������ � ��� � ��� �� �� ��������� �������� ��� �������� � ���� ������� !$���" 2����� ������ �� ��� ������ ��������� � ����� �� �� ���� ������� �� �� ������ ��������� � � ����� ������ �� B������ -�%.�- ��� -�%.�- ���6��� ������� ��� .�-%-�%.�- ����6��� ������� �� ��������� �� 8� � �� ��� ����� ��� ������ ���������� �� ��6� -�� ��� .�- �� -����� .�- ����� !$�" 1�� ���� ������� �� 6���� ����� � �� ���� �� )���� ##%(#+-��� � �������� ������� � ����

#� ��� ������ ����� � ���� ����� ���� -����+'�- ���� �������� ����� � ���� ��� �� � ������ �� ������� �� ������ ���������� �� '�- !�?" 8����� �� �������� ���� �� �� �� �� �� ������%'�- ������� 8����

���� ����� �� � ����� ��� ��������� ���� �������� ���������� � ��� �� ����� ������ ���� � ��� ����� � !"� � ����

%#$% &��'� �� (� �!�

)�*��+��!+ �' &",- .-� )�!�"/� 0! 1��- +,2"�!�"� ����� 3&�(� �" !�4 ��� �5 6�!�.�����7"�+�� ��.��&��'� �� (� �!�)�*��+��!+ �' &",- .-� �/� �� ���� �!8/-+�, 9��."��:- ��������/� �� �;��� 3&�(� �" !�4<� �!�� &��'� =� � )�*��+��!+ �' &",- .-� �!8 �" !�-� 0! 1��- +, �' ��!� ��!���!� ��!� 3&�(� �" !�4&��'� ����� � >�+ �!�� �(� ��!+�� '�� 2�� .�!8/.+�� >�!���8- �!8 )�*��+��!+ �'?�+�� ��- 2. �!.� �!8 !� !��� !�&�"�!� 0! 1��- +, �' 2. �!.� �!8 9�."!����, 3&@29 ��4&�"�!�� �A���B� 3�����4

#$$% 9" - 6��C 6�- -/**��+�8 �, 9"� >�+ �!�� >�+/��� 2. �!.� D�/!8��+ �! �' �" !� �!8 �!"/ 8/.�+ �! )�*��+��!+� &�(� �" !� 3>������<�;E)4� � ��-� �.C!�6��8�� +"� �@2 D '�� *��+ �� ' !�!. ��-/**��+� ����� � 6�- -/**��+�8 �, +"� >�+ �!�� ����+ 1� (�-���."�! + �+ 1� &��F�.+ �' +"� ? ! -+�, �' 2. �!.� �!8 9�."!����,� ������

C ����� �� �� ������������ ��������� ���������������� ��� ����� ��� ������� �� .�-+-� �����6��� ������� ���� ������� D������ .�-+-� �����6��� ������� ���� ������� �� ����� �� ������ �� ���� �� �� ���� �� �� ������ ���������� �� .�- ����� �� �� �� �� �� ������� ���� .�- ��� ������ �� ������� ������ �� �� �����6���������� ���� ������� � ��� ��� � � ���� ������� ����� �� ������� �6��� �������� 5��������� ������� ���� ������� �� ���� .�- ������� � �� � -��� ���� �� �� � ����� �� �� ������� �����6��� ������� � ������� �� �� ������� �� ���� ������� 1� 6�������� ����� ������� ��� � ���� �����6��� ������� �� ����� ��� � �������������� �� ���� � � .�- ������� ������ ����� �� ������ ��� ��� �� ��� �������� ������ ����� ������ ������� ����� ��������� �� �� � ��������� ��������� �� ��� .�-� � ������ �� �� �����6��� ������� ���� ������� #� ��������� �� ������� ������� �� .�-+-� ������� �� ��� ������ � ��� ����������� ���������� ��� ����� ����

����

�����

� ����� � ������������ �� ��� �����E ���������� .�- ���� �� �� �� 8$� ����� � ��� �� .�-+-� ������6�� ������� ���� ������� � ���� �� ������ ������� ���� ����� ����������� ������ �� �6��� ��������� ������� ��������� ������ �� ���� �� ����������� �� ����� �� .�- ������������ � �� ��� �� ������� ������ �� .�- ���������� �� �� ������� �����6��� ������� ����� 6� .�-�F� ������ �� .�- ������� � E ��� �� �������� -��� ���� ��� �� �� �����6��� ������� ����� � .�- ���������F� ������ �� �.�-+-�����+-��� ���� �������� 5��������� � ��� ����� � � ������ ���� ��� �� ��������� �� ������� ���� �������

�� ���� �� ��� ��������

���� ������� ������� ������� ��������������

5���� �� � � ������� ������ ����� ���� �->&� ���� ��� ����� .�-+-� �����6��� ������� ���� ������� � ������ ���� ���������� ��� �����4 ���������� 1� �������

���� ������� ��� ������ �� � ���� �// �� �������� �� ���� �� �� ��������

1� ��� ��� ������� �� �� ������� ���� ������� �� ��� ������ � ��� G��� ����������� �GB��� � ���� �� 5���� �� *�� �� ����������� ��4 �� ���6� �� ����� ��������� .�- ����� �6������ ��� ������ ������ 6������������� ���������� ���� �� � ����� ����������� � ����� ��� ������ ��� .�- 2� ��������� ��� ��4 ���� ���� ��� ������ ���� �� ����� �� �� GB� ������ 1� ->& ���GB� � ��� ���� ���� ���� �� � ����� ������� � ������ �� ������� �� .�- ��� ������ ���� �����4 ����������

������ ����� ������� �� �� � ����� ������� �������� ��� ������ � ��� ���� �� ��� ������ ����� �����1>&� ��� ������� ������ ����������� �-*>�� 5���� $� ��� � ���������������� 1>& ���� �� ������� .�-+-� ������� ���� ������� ������ �� �� �� �� ���������������� �� .�- � ���� �� 1� �����%���4 ������ � ������� ������� ������ �������� ������� �� �����6��� ����� >��� �����6��� ������� ���� ������� ��� � ������������� ����� �� ���� ����� 1� ������� ������ �� �� �����6��� ������� � 0/%�// ��� ��� �� ������ �� �� ������ ��������� ��� .�- ��������� ���� ����;/ �� ?/ �� ��� @/ �� :/ ��� � ������� 1�� � �� ����������� ��� �� �� ��� �� �� -*>� ������ ��4� ���� ���������� ������� ���� ������� �� � ��� ���� ����� ������� ��� �� ���� ��� � ���6� �� ���� �6������ .�-��.�-E 5�� $�� �� ����� .�- ��.�-E 5�� $��� ��� �������������� #� � �� � ������ ���� �� � ��� �.�- ��������� ���� �� ���� ����� ���� !//$" ��� !��$" ��� ������ �������� � � �������� ���� ������ ��������� ������������ ����� ���� !��$" ��� ������ ��������

8���� ������� 1>& �8B1>&� ���� ������ ��� ��� ��� ������� �� �� .�-+-� ������� �� �� ���� ������� ������� �5�� $��� #� �� ������� 6������ ���� .�- ��� ������ �� �����6��� ������� ���� ������� �� ������� ������ * ���� ��� ������ ������� ���� ������ ���.�- �� �� ���� ������ �� ����� .�- � �6�������5�� $�� �� ����� �5�� $� 1� ����� ������ ����� �� ��������� �� ������ �������� �� � ��� ������� 1>& �����5�� $�� ��� �� ���� ������� ������ ��� �5�� $�%�������� �� �� ��� �� �� -� < ��0;A (�� .� = ��/$/ (����� - = �� ��?;@ (�� � ������� 1� �����6��� ������� ���� ������� �� � �������� ��� ������ ���� � ����������� ���� �� ������ ��� �� .�- D���4 �� ������� 8� � �� !$�" ��� ��� ������ ���4�!�?" �� ��������� ������ �������� ���� �� �� ��� �� �� .�-+-� ������� 1������� ������� ���� �� ��� ����� �� �� �����6���������� ���� ������� �� � ���� ���� ���� �� �����6���.�-+-� �� � �������� ������ ����� ������� ������

>������ �� �� G��� ����� � �>�G� ����� ��4� ������ ����� ��� ���4 ����� �� � ��� � ���� ��� �� ����� ��� ������ ��� .�- ��� ����� ����� ��� ���� �� 1>&������ � �������� ����� � ��� � ��� ���� �� GB� � ��� � � ���� �� 5���� ; 1� ���� ������ �� �6��� �������� �������������� �6��� �� ������� �� �� ����� �� �� 6�� ���� ��� ������ ���� ���� ��� !$�"

���� � ��� �� ����� ������ ���� � ��� ����� � !"� � ���� ����������� ���� ����� �� � ����� ��� ���������

(b)

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

**

*

(103)H

(101)H

Si(

400)

***

*

Inte

nsit

y (

a. u

.)

2θθθθ (degrees)

*** (3

31)C

(210)H

(400)C

Si(

311)

(311)C

(200)H

Si(

220)

(220)C

(110)H

Si(

111)

(111)C

(002)H

(100)H

(a)

1

2

3

������ � �4 2 ? ���� �' �-�-,!+"�- G�8 !�!�6 ��- 3-��*�� �4� -.������5 � ��� �4 H() *�++��!- �' -��*��- ��;� ��-*�.+ 1��,� 6" ." !8 .�+�+"� �I -+�!.� �' ./� . - � .�! �!8 E!2� 3��+" "�I���!��� �� �!8 ./� .� �4�

����

�����

�� �� ���� � ���JE!2��2 K �.��I �� >�!�6 �� ��+���-+�/.+/��-

���� ������� ���� ! ������������ � ������� ������� ������� ��������������

������ ���� ������������ ���� �� ���� �� !����������������� "�#����#���#����

* ������ �� �� ���������� �������� �� � � �� ����.�- ���������� �� .�-+-� ����6��� ������� � ���� $�� 6��� ���� �� 6� �� .�- ���� ������� ��� ������� �� ���� ���� �� ���� �� �� � � *������� >�G�5�� ?�� ��� GB� �5�� ��� � ��� ��� � ���� �� �������

����� ����� ��� ��� ��������� �� ���� $ �� ������ �� ��� �� ���� �� ���� � � ���� $ � �� � � ����� �� ������� �� ������ ��� .�-� ���� ���������� ����� ������� ��� � ���� �� 5���� ?� 1� ->& ���� �� �� �� � �� 5���� ?� ��� � ����� ����������� ���� � ������4 ��� ��� ���4�

���� ����� �� � ����� ��� ��������� ���� ����������� � ��� �� ����� ������ ���� � ��� ����� � !"� � ����

(c)

Si Zn Se

200 nm

002Si111Si

002ZnSe

210ZnSe

111ZnSe

002ZnSe

111Si

002Si

(a)

(d) (e)

3 nm

3 nm

(b)

ZnSe

ZnSe

Si

Si

(f) (g) (h) (i)

������ � �4 9 ? ���� �' +,* .�� !�!�6 ��- '��� -��*�� ���4 2� ) *�++��! �' � - !��� !�!�6 ��� 6" ." .�! �� !8�I�8 +�2 L���M �!8 ��E!2�L���M G�!� �I�-� .4 �(9 ? ���� +�C�!�+ +"� E!2�J2 !+��'�.� .����-*�!8 !� +� D �� ��� 84 2� )*�++��! +�C�! '��� �!�+"�� !�!�6 ��� 6" ." .�! �� !8�I�8 +�2 L���M �!8 +"� ��E!2�L���M G�!� �I�-� �4 �(9 ? ����.����-*�!8 !� +� D �� �8� -"�6 !� +"� +6 ! ��/!8��, 3 !+���'�.�4 ��+6��! - � .�! �!8 E!2�� '4 9 ? ���� �' +"� .��--�-�.+ �! �' +"� � .�,-+��� !� !�!�6 ��� �� 4 �����-*�!8 !� ������!+�� ��*- �' - � .�!� G !. �!8 -���! /�� *��'����8 /- !�+"� 2 � 3�B;A ��4� E! � 3���� ��4� �!8 2� � �8��- 3��;N ��4���-*�.+ 1��,�

0 5 10 15 20

Se

Se

Zn

Zn

Cu

Si

Se

Zn

O

Inte

nsit

y (

a. u

.)

Energy (keV)

������ � )H -*�.+�/� +�C�! �' +"� !8 1 8/�� � .�,-+��� !� !�!�6 �� "�+����-+�/.+/�� -"�6! ! D �/�� ��� 9"� +��.� ���/!+ �' �I,��! *�-- ��,�� � !�+�- '��� /!�1� 8���� �I,��! �8-��*+ �! 8/� +� �I*�-/�� +� � � 8/�� !� -��*�� *��.�-- !��

0 5 10 15 20

Se

Se

Zn

Zn

O

Si

Se

Zn

Inte

nsit

y (

a. u

.)

Energy (keV)

(a)

(b)

2 µµµµm

������ � �4 2 ? ���� �' -��*�� �� �!-�+5 � " �"����! ' .�+ �! 2 ? ����� 8�* .+ !� !�!����!."�- 6 +" 8 ���+��- �' � ;� !� ���6! �! +"�!�!�6 ��� -.��� ���5 ��� !�� �4 )H -*�.+�/� �' -��*�� � -"�6! ! 3�4�

����

�����

�� �� ���� � ���JE!2��2 K �.��I �� >�!�6 �� ��+���-+�/.+/��-

����������� ���� � � ���� ���������� ��� ����� ������������� ��� �� � ���� �������

5���� H��� ��� 1>& ���� �� �� ���������� �� �������� 1� 1>& ���� ���� �� ��������� �� ������ ���������� ����� �� �� �����6��� ������� ���� ����

��� ���� �������� ������� ������ ������ ;/ ��� #� �������� ��� � ������� �� �� �����6��� ������� ������������ ������� ��4 ��� ���� �� 5���� H� �� �����E������ � ���� ������� ��4 ��� ���� �� 5���� H� ������� 1� -*>� ������ �5�� H�� ��4� ���� �� ����������������� ����4� �� 5�� H�� � ������ �� ���� �� ���� �� ����� � ��� � �� ����������� ����������� ��� ���� ��������� ������ ��� .�-� � ������� 1� 8B1>& ���� ���� ��5���� H� ������� ���� �� ���������� �� .�- ���� ��

�� ��� ������ ���������� � �� .�- ��������� �� ��������� �����6��� �������

I'�����4J .�� ������� �� �� ��� �� 8� ��������� K���������!�H" ��� �� ������ � ���� ���� ���� �������� ��� �������� ����� ������ !�@" 1� �� ������ ������.��///�� ����� � ��������� ����� ��� �� �������������� ��///�� ����� � �������� ����� � ������ �� �������� �� ���� ����� ����� !///�" !�@" *�� ������� ������ ����� �� � � ������ ��������� ��� ��� �� ������� ������ -������ ������� ��� ������4� ������ �� �� �� ��� ���.�-!�:" ��� '�-�!�0" ��� � ��� �� �� � ������ �� ��.� ��� '��������� �///�� ����� � � ������� !�@"

������ ���� ������� ��$������#� ����������

������� ���� ������� �� ��������� �� � ��� � .�- ���� ������� ���� ��� �� ������ �� ���� �� ���� 4������ ���� 6�������� ��������� �������� 5���� �� ��� �� GB� ������ �� �� � ����� ������� � ���� ;�� ���������� �� �� GB� ��4 �� ����� � ��� �� ���� � ��� $

1� ���������� �� ���� ; �� �� � ������ �� ���� �� ���� � * ���� �� 5���� @�� ������ 1>& ���� �� �� ���������� ������� 6������ �����%���4 ������ � ���� ��������� �� ���% ���� ����� �� �� ���������� ������� ���� ������� !�?" 1� ��� �� ������ �� �� .�-+-� ����6��� ������� �� ���� � ���� � ������ �� �// �� * $H ���������� ���� �� �� ��� ��� �� �� �����6��� ������� ���

1� ������ �� ��������� �� ������� ����� ������� ���� �� �� � �������� �� ������ ������� �5�� @�%��� ����� �� ������� � ��� �� � < �H;$ (�� -� < ��0;A (�� .� =��/$/ (�� ��� - = �� ��?;@ (�� � ������� .��� ��� ����� �� ������ �� �� ��� ������ ��� ������ �� �� ������ ���� ����� 1� �6��� ����� �� ������ �� �� ��������� 1� �6��� ��� ������ ������ �� ���� ����� �� ���� ; ����% ���� ������� � ���� �� ���� � ������6���������� � ��� $ �������� � � >�G ���� �5�� :� ���� ������ ���� � ����� � �� ������ ��� �6���� ��� �� ��� � �

���� � ��� �� ����� ������ ���� � ��� ����� � !"� � ���� ����������� ���� ����� �� � ����� ��� ���������

(a)

100 nm

(b)

Si

ZnSe

(c) (d)

3 nm

200 nm

������ � ���4 9 ? ����- �' -��*�� �� ��1��� !� !�!����!."�- ���6! �!+"� � .�,-+��� !� !�!�6 ��� .4 2� ) *�++��! +�C�! '��� +"� !�!�6 �����C�8 ! 3�4� 6" ." .�! �� !8�I�8 +� 2 L���M �!8 +"� ��E!2�L���MG�!�� 84 �(9 ? ���� �' +"� !�!����!."�-�

(a)

(b)

(c)

O

(d)

Si

(e)

Zn(f)

Se

������ � �4 2 ? ���� �' �-�*��*���8 -��*�� ;� -.��� ���5� ��� �4 9 ? ���� �' � 3E!2�J2 4�.���J2 @��-"��+" !�!��.���� 3-��*�� ;4� -.��� ���5 ��� !�� .�'4 ����!+�� ��*- �'�I,��!� - � .�!� G !.� �!8 -���! /�� +�C�! �+ +"� @ � 3;� ��4�2 � 3�B;A��4� E! � 3���� ��4� �!8 2� � �8��- 3��;N ��4� ���-*�.+ 1��,�

����

�����

�� �� ���� � ���JE!2��2 K �.��I �� >�!�6 �� ��+���-+�/.+/��-

����� �� ������� �� ������ ��� .�-� ����� � ��� � ������� �� ��������� ����� � ���� �� 5���� @� 1� �6���� ������� ����� ��� ����� ������ ������� ���� ��� ���% ���� ������� �5�� @�%�� ������ ���� ���� ���� .�-+-������6��� ������� ������� ��� � �������� ����� ������� ������ ��� �� ������ �������

��"� ���� #� ����$

1� 6�������� � ��� ��� � ���� �� .�-+-� �����6��� ������� ���� ������� �� ����� ��� � �������� ��������� �� ������ �� ���� � � .�- �� �� ����� ��� � ����� � ���� ���� �� �� ���� �������� ���� �� ����� ������ ��������� �� �� �� ��� ����� ������ �� ���� �� ������ �����6��� ������������� #� �����L �� �� ������ �� ������ �� �� �����6��� ������� � ������ �� � ��� ���� �������� ������ �� �� �6��� � �� ������ � ��� �� ������ ���� � ������ �� ���� �!�?" � ������� �� �� �� ��������������� ������� �� ������ �6�� !�;���A" 8����� ����4 �6��� � �� ������ ������� ������� �� � ��� �� �6��� ���� ������� ������ ����� �� ������ ��� ������ �� ��������� ������� ������ ������� ������ �� ����� ���� � ������ �������� ����� �� ������ !��$" ��� ������ ��������� !$/" #� ����.�- �� �� ����� ��� ���� �� ��������� ���� � ��������� ���� �� ������� L �� ���� ��� ����� �� �� �� ��.�-+-� ������� �5�� $�%��� ����� ������� �� ������ ����� �� ������E $� ������ ��������� �� �����6��� ������� � ����� ���� ����� ���� !��$" ��� ������ ���������5�� $���E ;� �� �� �� �� ������� � ���������� � ���������� ���� �� �6��� ������������ �� �� �� ���� ���� ������ �� �������� �6�� ���� � �� �� �� ��������� �� �� ��� !�?" ��� �� ������ ����� �� �������� ��������� �� .�- �� � ��������� �� ��� ������� ���������� � ������ �� .�-+-� �����6��� �������

1� ������ ��� ������� ������������� �� �����6��� ������� ���� ������� �5�� $�� ��� � ��� � �� � �������

����� ������F�� �����6��� ������� ���� �� � ��� ����������� �� ���������� ���� !$�" ���� �6������ ���� ����� ��� ����� � ����� .�- ��� �� �� ��� �� ����������� �� �� ���� ��� ����� ��������!$$" ��� �� ��� ��������� ����� ������ ���� ������ 7��������� 1� ���4 ������������ ������� ���� �.�- ��� ������ ��� � 6������ �� ��� �� �� ���� ������ �� ����� ��� �� ���������� ������ ������ ���� �� ��� �������

1� �������� ������ � � ������ ������� �� 6�������� �� ������� ���� ���� $ ��� ; C�� ��� � ���� �� 6� �� �������� �� ���� �������� �� ������������ � ��������� ��� ������� ������ �� �� 6��� .�-��� -���� ���� �� �� ������� �����6��� ������� 1� ��������� �� 6��� .�- ���������� ���� �� �� .�- ��������� �� �� �����6��� ������� ��� � ��� ���� �� ��� ������� ��� ��� ������� �� .�- #� ������� ��� �� -���

���� ���� � ������� ���� ��� �� �� �����6��� ���������� � ��� ���� �� � ������� �����

#� ��������� �� �������� ������ � � ������� �� ������ 6�������� ���� C��� ����������� �������� 6�������� ��������� � � ���� ������� �������� -��� ������� �� ������ �� ���� �� �� �� �� �� .�- ������������ ����� � ������ �� �� �� �� -��$ ������� ��������� �6������� �� ������ ���� !$;"

��%� & � �$�������

5���� 0 ��� �� �/ < ���������� ��� �,=� ����� ���� � ����� ���� � �.�-+-� �����6��� ������� ���� ������� � 1� ����� ��4 �� � :@@ ( ��� �� ��4 ��4 ��� 0$$ ( �� ������ � ��� ���� ������ ��������� �� ��� * ��4 �� �� �� ��� �� � ������ �� ����� �� �� ,= ����� �� ����� ��� ����� �������!$?���" ������ ������� �!$?�" ��� -�%.�- ���6��� ������� !$�" 1� ������ �� �� �� ��� �� �� �������� � ��� ��� ���� �� �������

���� ����� �� � ����� ��� ��������� ���� ����������� � ��� �� ����� ������ ���� � ��� ����� � !"� � ����

0 5 10 15 20

Se

Se

Zn

Zn

Cu

Si

Se

Zn

O

Inte

nsit

y (

a. u

.)

Energy (keV)

������ � )H -*�.+�/� �' +"� 3E!2�J2 4�.���J2 @��-"��+" !�!�.����-"�6! ! D �/�� N�� 9"� �I,��! �!8 - � .�! .�!+�!+- ! +"� 3E!2�J2 4�.���J2 @��-"��+" !�!�.���� ��� �/." " �"�� +"�! +"�-� ! -��*��- ��!8 ��

2.4 2.2 2.0 1.8 1.6

PL

In

ten

sit

y (

a. u

.)

Photon Energy (eV)

2.9 2.8 2.7 2.6 2.5 2.4

������ � &� -*�.+�� �' +"� E!2�J2 � .�,-+��� !� !�!�6 �� "�+���-+�/.+/��--"�6! ! D �/�� �� ���-/��8 �+ �� � 6 +" +"� ��� !� � !� �' � ����8��-�� �- +"� �*+ .�� �I. +�+ �! -�/�.�� 9"� !-�+ -"�6- � &� -*�.+�/� ����-/��8 �! +"� -��� -*�. ��! �+ �� � �I. +�8 �, +"� ;� !� ����8 ��-��� !��

����

�����

�� �� ���� � ���JE!2��2 K �.��I �� >�!�6 �� ��+���-+�/.+/��-

������ ������� ����� ������� ����� 7������ ��������� �� ����� ������ �� ���������� ����� �� ������������� !$?�" 1� ��� ���� ���� ���� � AAA �� $ ;H/ ( ��������� ����� �� ��� ���� .�- ��������� !$H" 1�� ��� ���� �� �� � �� ��� �� �� ,= ����� �� .�- ������� ��� ������� !������" 1� ��4 ��4 �� $ :0$ ( �� �� �� � �� 5���� 0 � ��������� �� ��� ���������� 6����� �#���� .�- ��������� �!$@%$0" �� �� ��4 �� ����� �� �� ��� �� �� ,= ����� �� .�- ������� ��� ������� !������" 1� $ @A? ��� $ @@H ( ��4 �� ��������� �� �����%������� ���� ������������ ��*,� ���� � �����������4 ��� �� ��� � ������ ������ �� .�- ��������� � � �������� �� �� �� =������� �=�L ������������ ������������ �� .�-� ��=� 9 ;$ � / � �( !$0"

"� '� �����

.�-+-� �����6��� ������� ���� ������� ��� ���� ������� ���� ������� �� ����� �� ������ �� ���� �� ���� ������ ���������� 1� �����6��� ������� ���� ������� 6������ � ���� ������� ���� .�- ��� ������ ���� #� ��� �*, �� �� .�- ��������� ��� � ����� �� ��� �� �� ������ ��������� �� �� ��� �� �� ����������� ,= ����� �� .�-+-� �����6��� ������� ���� ������� 5��������� � ��� ����� � � ������ ���� ����� ��������� �� ������� ���� ������� 1� � ���� ���� � � ��� ��������������� �� ������� ���� ������� ������������� ������� � �� ���������� ��������� �� ����������� �� � � ����� ������� �� �� ������� ��� ���������� ��������������� ����

%� (�)���$����

1� .�-+-� ������� ���� ������� �� ����� � ��� � ������������ ��������� ������� � � ����� �� ����� � ���!$A" ������� .�- �AA AA M� -����*������E $ �� ����� �� ����� ���� ������� ���� �� �� ���� ����� �� �� ������� ���E ������ �� ���� �� ����� �� ���� ���� �� �� ��� 1� ��� �� �������� ���� �� � �� �� �� �� $ N �/%$ ���� �� ����� �;; ,�� *���� �� ���������� H M 8$ �� ��������� ���� �� ��� �� � ��� �������� ��� �� H/ ��� � ���L ������� ����� ������� �� ������ 1� ����� �� �� �� 4�� �� ;// ���� ������ �� ����������� ���� 1� ������ �� ��������� �� �$H/ O' ��� ��� ���� ���� �� �� ����� �� ���� �������� * �� �� ���� �� ��������� ���������� �� ����� �� .�- � � 1�� ��� ������ ���� ��� $���� ;� �� ������ �� ������ ���������� �� $� ;� ��� / H � .�-�� �������L ��� ���� 6�������� ��������� �� ��������

1� ��������� ������� �� ������� ���� ������� �� ��� ������ � ��� GB� �B���4�� BD;// ���� ������ '� <�� �����������->& �=>� �?H/(,� 7����� ���� >�G� ��� 1>& �1���� $/�$//4(� 5>)� ���� � )���� ���� �������� �)#5� � �� ������� 1��������� ��� �� ���� �� ������ ��� �� 1>& ���������������L�� �� � ������ ����� ������ �� ����������� �� �� ���� ������� �� ������ ���� �� ����E �� ���� �� � ��� ������� ���� -���� ���������� ����� ��� � ����� � ��� !;/" ,= ����� ���� �� ������� � ��� �� ;$H �� ??$ �� ��� �� �� 8%'� �� � ����� �� �� ,= �� ����� ��� �� � ����� � ��� !;�"

B����L ����� ;� $//?5���� �� ���L *���� �?� $//H

%!�" �� G 5 ����� K 8����� K '��� P C���� ' & =���� ��#��� �**��

%&'� @@ �� P ' P��� ��� 8 P '���� < , <��� �� B � -�������, � K���� B P -��4����� ��#� (�#��� �**�� �� �/@ �� K 2 G��� , � K���� K ) -��� K K C�� � &��� � � )�� � K � K��� 5 <���8 Q K��� )*+� (�#��� �**"� �,� ;H;

!$" �� & - )���4 �� = P =������ P C���� � ' -����� ' & =������#��� �**�� %�,� @�: �� K C�� B 5��� , � K���� ���� ��##� �**���� 0; �� � 1 �3R�4� � P ��� ��� 1 -� � * # ,� ��� ' 1������� & 8 &���� ��� < ������ = B C�������� = -���� ���)--�� .���� ��##� �**�� /&� �/H0 �� � 1 �3R�4� � P ��� ��� ' 1������� * # ,� ��� < ������ = B C�������� = -���� ���)--�� .���� ��##� �**�� /�� ??H0 � ' 1������� & 8 &���� ���� 1 �3R�4� � P ��� ��� & C =�� ��� = B C��������= -���� ��� )--�� .���� ��##� �**"� /0� $/H$ �� C # ,��4� ) ' K��& K =��� - P ,������4� )*+� (�#��� �**"� �,� H$@ �� B 8� & =��� 5 <��� � , K���� ���� ��##� �**�� �� ��/A �� = P =������& - )���4 �� � = C���� ' & =���� ��#��� �**�� %�&� H: �� K C�� P G����� ' K���� C =�� ' & =���� ��#��� �**%� %0&� @� 3� - P *�� C # ,��4� ) ' K�� K P <��� 8 � <���� & K <���)--�� .���� ��##� �**%� /%� ;@�$ 4� P )�������� B B 8� K 5 .����� - C =� 8 Q K��� 8 P '���� , � K���� ��#��� �**"� %���HAA �� P 8�� K ������ . =��� 1 -4������� � )������ P .����� )1� ���1� ���� �**"� ��,� �� ;/@

!;" B B�34���4���� * P 2� ��� � )--�� .���� �***� /2� 0HH: !?" 1 &��� ��4�� )*+� (�#��� �++,� /� ?@A !H" B ,S ��� > )����� 8 B���� ) =������ - ����� 8 ,�� �

C )������� � ����� � P * � � -���4���� < =� ��4�� < ,������ �- ( � � )--�� .���� �+++� /3� ??/;

!@" P C���� � ' 8������� � * &����� > C (�� �������� < B C������ # 1 &������� < = =�� � � )--�� .���� �++"� 20� ?:?@

!:" - < 8���� > <��� � P 8 '����� 1 8������ & �4�� 1 K��� )--��.���� ��##� �**�� 2/� �@H

!0" & * 8�� � P Q��� P & ������� 8 '���� )--�� .���� ��##� �++��,'� �$:$

!A" 8 P��� P ����� C ,���� ��� * ( 2����44�� C G�� � ' )������& <����� ��� B = )�� ���� )--�� .���� ��##� �++�� ,'� ;@�A

!�/" ' & =���� ���� ��##� �**�� �� 0$ !��" �� K 5 '���� G 5 ����� - < '���� # < -��� G G .�����

2 C���� )--�� .���� ��##� �**"� /0� $@@H �� K P����� G & &���C ' K��� P =��� P G ����� ' - =� - 1 =� � .���� ���1� !�**%� �&/� $:0? �� G 1 .����� . =��� < & #�� K , =���� Q =��- < 8��4� � )--�� .���� �**%� ',� H:H$ �� Q =�� G )���� ' B C���� P C���� < #�� - < 8��4� )*+� (�#��� �**%� �3� �?;@ � � G����� 8 . .����� ) 8 =�� 5 8 K���� 5 8 -�� B & C����P G�� ) C =�� G - -��� Q .���� � , K�� )--�� .���� ��##� �**"�/�� ;;;/ �� K ' .��� K ������ ���1� .���� ��##� �**"� 022� ;@: �� G 1 .����� < & #�� . =��� K , =���� Q =�� - < 8��4� )--��.���� ��##� �**%� /%� $@?�

!�$" � &�� ' - =� 5 ' *�� - K 1���� - 1 =� ������� �**"� �''��0:?

!�;" �� 2 C���� K 8 1���� K 5 .����� ' - =� - 1 =� .���� 4�+� !�++-� ,/� B�@/$? �� - 1 =� K 5 .����� 2 C���� K 8 1����# ����� ' - =� � (�#��� 4��� �+++� �%� ?H/; �� C - -��� 8 K ,��� = G�� 2 C���� K 8 1���� - 1 =� )*+� (�#��� �***� ����A$:

!�?" Q =�� ' B C���� � )1� ���1� ���� �**"� ��,� A0A$ !�H" - 8� ������� * K��������� � )1� ����1� ���� �++,� 2'� ��$� !�@" . = C���� G K <���� K ����� , G )��� C = 8��� B -

K���� K .����� )*+� 5���#� (�#��� �**%� �%� A?; !�:" � &���� ' B������� ' &�� . = C���� ���1� .���� ��##� �**%�

0/,� 0 !�0" ' &�� K ����� � &���� G � C���� . = C���� � )1� ���1�

���� �**%� ��3� :/0 !�A" 2 C���� K 5 .����� K 8 1���� ' - =� - 1 =� )--�� .����

��## �++-� 20� ;A/$ !$/" - 1 =� 2 C���� K 5 .����� K 8 1���� (4� !���� �+++� �%� ;@

���� � ��� �� ����� ������ ���� � ��� ����� � !"� � ���� ����������� ���� ����� �� � ����� ��� ���������

����

�����

�� �� ���� � ���JE!2��2 K �.��I �� >�!�6 �� ��+���-+�/.+/��-

!$�" � =�� � P ' *��� ��� ������#��� ��* ���#� �6 7��� 5��1�� *������ ,� � 2� K��4 �+.*

!$$" P C &������ ����#����8�#���� ����������%8������� �6����� D<�++.

!$;" P Q 8�� K P����� G & &��� ' - =� - 1 =� ���1� .���� ��##��**"� 032� ;;A

!$?" �� = 1 '������ )--�� .���� ��##� �++*� ,2� �/?@ �� * ) '���� �= 1 '������ ��#��� �++�� 0,0� ;;H �� K 5 .����� K 8 1����8 K ,��� 2 C���� ' - =� # ����� - 1 =� )--�� .���� ��##��+++� 2,� �0?$

!$H" �� B & ,��4� 8 * &��� 2 & -���� 4�� � )--�� .���� �+-/� ,/��/?: �� 1 K��� K &�4���� - &�4���� )--�� .���� ��##� �+.+� 0,� A:

!$@" < &������4�� < &� ������ 1 K� ���� K -����� < <������� ����#� ���#� �++%� �0,� ;�0

!$:" P ' ������ , ����������� * 8����� , )�� , 8���� P , 2������� � )--�� .���� �+.,� %3� ;H?A

!$0" �� � 8�� * K��� ) <����� 4�� 8 =��� - C -����� 2 -�������& �������� 4�� P < 5������� � )--�� .���� �++"� 2%� ?�H; �� & )������ > <���� �� & -������� � ,�� � & '�����C 1����� & 8�4�� .���� �#�#�� ����*� ! �++-� ��&� ;@:

!$A" ' B C���� P & 8��� P Q 8��� Q =�� -�� � )--�� .���� �**%� %0�::A0

!;/" K 1�������� < &� ������ < &����� 2 <�3�� - &�4���� � ����#����(������� �++/� %%� ?00

!;�" C # ,��4� K 8 P��� - C P���� ) ' K�� )--�� .���� ��##� �**"� /��A@?

TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT

���� ����� �� � ����� ��� ��������� ���� ����������� � ��� �� ����� ������ ���� � ��� ����� � !"� � ����

����

�����

�� �� ���� � ���JE!2��2 K �.��I �� >�!�6 �� ��+���-+�/.+/��-