journal article·2014-03-25Open access

Polarity-Driven Polytypic Branching in Cu-Based Quaternary Chalcogenide Nanostructures

Reza R. Zamani, Maria Ibáñez, Martina Luysberg, Nuria García-Castelló, Lothar Houben, Joan Daniel Prades, Vincenzo Grillo, Rafal E. Dunin-Borkowski, Joan Ramón Morante, Andreu Cabot, Jordi Arbiol

ACS Nano· Volume 8· Issue 3

Abstract

An appropriate way of realizing property nanoengineering in complex quaternary chalcogenide nanocrystals is presented for Cu2CdxSnSey(CCTSe) polypods. The pivotal role of the polarity in determining morphology, growth, and the polytypic branching mechanism is demonstrated. Polarity is considered to be responsible for the formation of an initial seed that takes the form of a tetrahedron with four cation-polar facets. Size and shape confinement of the intermediate pentatetrahedral seed is also attributed to polarity, as their external facets are anion-polar. The final polypod extensions also branch out as a result of a cation-polarity-driven mechanism. Aberration-corrected scanning transmission electron microscopy is used to identify stannite cation ordering, while ab initio studies are used to show the influence of cation ordering/distortion, stoichiometry, and polytypic structural change on the electronic band structure.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Quantum Dots Synthesis And Properties · Chalcogenide Semiconductor Thin Films · Copper-based nanomaterials and applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), Campus de la UAB, Bellaterra 08193, Spain

Catalonia Institute for Energy Research (IREC), Jardins de les Dones de Negre 1, Sant Adrià del Besòs, Barcelona 08930, Spain

Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich 52425, Germany

Departament d’Electrònica, Universitat de Barcelona, Barcelona 08028, Spain

Centro S3, CNR−Istituto di Nanoscienze, Via Campi 213A, Modena 41125, Italy

IMEM−CNR, Parco Area delle Scienze 37/A, Parma 43010, Italy

Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), Barcelona 08010, Spain

References (76)

Show source-provided references
1. Aldakov D. · J. Mater. Chem. C · 2013 · 1 · 375710.1039/c3tc30273c ↗
2. Ibáñez M. · J. Am. Chem. Soc. · 2012 · 134 · 406010.1021/ja211952z ↗
3. Ibáñez M. · J. Mater. Chem. A · 2013 · 1 · 142110.1039/C2TA00419D ↗
4. Li W. · CrystEngComm · 2013 · 15 · 896610.1039/c3ce41583j ↗
5. Li H. · Acc. Chem. Res. · 2013 · 46 · 138710.1021/ar3002409 ↗
6. Li J. · J. Mater. Chem. A · 2003 · 3 · 1357
7. Milliron D. J. · Nature · 2004 · 430 · 19010.1038/nature02695 ↗
8. Manna L. · Nat. Mater. · 2003 · 2 · 38210.1038/nmat902 ↗
9. Fiore A. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 227410.1021/ja807874e ↗
10. Gur I. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 40910.1021/nl062660t ↗
11. Miszta K. · Nat. Mater. · 2011 · 10 · 87210.1038/nmat3121 ↗
12. Choi C. L. · Nano Lett. · 2009 · 9 · 354410.1021/nl9017572 ↗
13. Ko S. H. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 66610.1021/nl1037962 ↗
14. Liu B. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 300510.1021/nl300794f ↗
15. Cui Y. · Nano Lett. · 2005 · 5 · 151910.1021/nl051064g ↗
16. Fu W. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 191310.1021/nl104398v ↗
17. Jun Y.-W. · J. Am. Chem. Soc. · 2001 · 123 · 515010.1021/ja0157595 ↗
18. Morello G. · J. Phys. Chem. C · 2011 · 115 · 1809410.1021/jp2048162 ↗
19. Utama M. I. B. · ACS Nano · 2012 · 6 · 228110.1021/nn204344z ↗
20. Lim J. · Chem. Mater. · 2013 · 25 · 144310.1021/cm3035592 ↗
21. Wang J. · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 783510.1021/ja403083p ↗
22. López F. J. · ACS Nano · 2011 · 5 · 895810.1021/nn2031337 ↗
23. Arbiol J. · J. Appl. Phys. · 2008 · 104 · 06431210.1063/1.2976338 ↗
24. Conesa-Boj S. · Cryst. Growth Des. · 2010 · 10 · 153410.1021/cg900741y ↗
25. Ek M. · ACS Nano · 2013 · 7 · 366810.1021/nn400684p ↗
26. Kriegner D. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 148310.1021/nl1041512 ↗
27. Ketterer B. · ACS Nano · 2011 · 5 · 758510.1021/nn202585j ↗
28. Uccelli E. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 382710.1021/nl201902w ↗
29. Utama M. I. B. · Adv. Func. Mater. · 2013 · 23 · 163610.1002/adfm.201202027 ↗
30. Utama M. I. B. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 214610.1021/nl300554t ↗
31. Utama M. I. B. · Cryst. Growth Des. · 2013 · 13 · 259010.1021/cg4003498 ↗
32. Fan F.-J. · Sci. Rep. · 2012 · 2 · 95210.1038/srep00952 ↗
33. Spirkoska D. · Phys. Rev. B · 2009 · 80 · 24532510.1103/PhysRevB.80.245325 ↗
34. Ibáñez M. · Chem. Mater. · 2012 · 24 · 461510.1021/cm303252q ↗
35. Berding M. A. · Phys. Rev. B · 1987 · 36 · 743310.1103/PhysRevB.36.7433 ↗
36. de la Mata M. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 257910.1021/nl300840q ↗
37. Bertoni G. · ACS Nano · 2012 · 6 · 645310.1021/nn302085t ↗
38. Nakamura S. · MRS Bull. · 2009 · 34 · 10110.1557/mrs2009.28 ↗
39. Feezell D. F. · MRS Bull. · 2009 · 34 · 31810.1557/mrs2009.93 ↗
40. Ohta H. · MRS Bull. · 2009 · 34 · 32410.1557/mrs2009.94 ↗
41. Pan J. · Adv. Mater. · 2012 · 24 · 415110.1002/adma.201104996 ↗
42. Yang C. · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 595810.1021/ja400452t ↗
43. Fan F.-J. · ACS Nano · 2013 · 7 · 145410.1021/nn3052296 ↗
44. Liu M.-L. · Adv. Mater. · 2009 · 21 · 380810.1002/adma.200900409 ↗
45. Matsushita H. · J. Cryst. Growth · 2000 · 208 · 41610.1016/S0022-0248(99)00468-6 ↗
46. Ibáñez M. · Chem. Mater. · 2012 · 24 · 56210.1021/cm2031812 ↗
47. Wang D. · Appl. Phys. Lett. · 2008 · 92 · 21191210.1063/1.2937408 ↗
48. Wang D. · Nat. Mater. · 2003 · 2 · 35510.1038/nmat908 ↗
49. Qi W. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 529910.1021/nl302620j ↗
50. Ibáñez M. · Cryst. Growth. Des. · 2012 · 12 · 108510.1021/cg201709c ↗
51. Schuster F. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 219910.1021/nl203872q ↗
52. Arbiol J. · Nanoscale · 2012 · 4 · 751710.1039/c2nr32173d ↗
53. http://departments.icmab.es/gaen/research/222.
54. Carbone L. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 74810.1021/ja054893c ↗
55. Zhukov E. G. · Russ. J. Inorg. Chem. · 1982 · 27 · 426
56. Grillo V. · Ultramicroscopy · 2013 · 125 · 11210.1016/j.ultramic.2012.10.009 ↗
57. Nakamura S. · Jpn. J. Appl. Phys. · 2011 · 50 · 05FF0110.1143/JJAP.50.05FF01 ↗
58. Luther J. M. · Nat. Mater. · 2011 · 10 · 36110.1038/nmat3004 ↗
59. Li W. · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 466410.1021/ja400472m ↗
60. Li W. · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 709810.1021/ja401428e ↗
61. Kriegel I. · J. Am. Chem. Soc. · 2012 · 134 · 158310.1021/ja207798q ↗
62. Dorfs D. · J. Am. Chem. Soc. · 2011 · 133 · 1117510.1021/ja2016284 ↗
63. Alvarez-Puebla R. A. · Chem. Soc. Rev. · 2012 · 41 · 4310.1039/C1CS15155J ↗
64. Alvarez-Puebla R. A. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2012 · 51 · 1121410.1002/anie.201204438 ↗
65. Okunishi E. · Microsc. Microanal. · 2009 · 15 · 16410.1017/S1431927609093891 ↗
66. Findlay S. · Ultramicroscopy · 2011 · 111 · 28510.1016/j.ultramic.2010.12.022 ↗
67. Findlay S. · Ultramicroscopy · 2010 · 110 · 90310.1016/j.ultramic.2010.04.004 ↗
68. Ishikawa R. · Nat. Mater. · 2011 · 10 · 27810.1038/nmat2957 ↗
69. Bar-Sadan M. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 235210.1021/nl300314k ↗
70. Bernal S. · Ultramicroscopy · 1998 · 72 · 13510.1016/S0304-3991(98)00009-6 ↗
71. Grillo V. · Ultramicroscopy · 2013 · 125 · 9710.1016/j.ultramic.2012.10.016 ↗
72. Soler J. M. · J. Phys.: Condens. Matter · 2002 · 14 · 2745
73. Ordejón P. · Phys. Rev. B · 1996 · 53 · R1044110.1103/PhysRevB.53.R10441 ↗
74. Troullier N. · Phys. Rev. B · 1991 · 43 · 886110.1103/PhysRevB.43.8861 ↗
75. Ceperley D. M. · Phys. Rev. Lett. · 1980 · 45 · 56610.1103/PhysRevLett.45.566 ↗
76. Perdew J. P. · Phys. Rev. B · 1981 · 23 · 504810.1103/PhysRevB.23.5048 ↗