journal article·2012-12-21Open access

Vertical “III–V” V-Shaped Nanomembranes Epitaxially Grown on a Patterned Si[001] Substrate and Their Enhanced Light Scattering

Sònia Conesa-Boj, Eleonora Russo-Averchi, Anna Dalmau-Mallorqui, Jacob Trevino, Emanuele F. Pecora, Carlo Forestiere, Alex Handin, Martin Ek, Ludovit Zweifel, L. Reine Wallenberg, Daniel Rüffer, Martin Heiss, David Troadec, Luca Dal Negro, Philippe Caroff, Anna Fontcuberta i Morral

ACS Nano· Volume 6· Issue 12

Abstract

We report on a new form of III-V compound semiconductor nanostructures growing epitaxially as vertical V-shaped nanomembranes on Si(001) and study their light-scattering properties. Precise position control of the InAs nanostructures in regular arrays is demonstrated by bottom-up synthesis using molecular beam epitaxy in nanoscale apertures on a SiO(2) mask. The InAs V-shaped nanomembranes are found to originate from the two opposite facets of a rectangular pyramidal island nucleus and extend along two opposite <111> B directions, forming flat {110} walls. Dark-field scattering experiments, in combination with light-scattering theory, show the presence of distinctive shape-dependent optical resonances significantly enhancing the local intensity of incident electromagnetic fields over tunable spectral regions. These new nanostructures could have interesting potential in nanosensors, infrared light emitters, and nonlinear optical elements.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Nanowire Synthesis and Applications · Acoustic Wave Resonator Technologies · Plasmonic and Surface Plasmon Research

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

Affiliations

Laboratoire des Matériaux Semiconducteurs, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, 1015 Lausanne, Switzerland

Department of Electrical and Computer Engineering & Photonics Center, Boston University, 8 Saint Mary Street, Boston, Massachusetts 02215, United States

Department of Electrical Engineering, Università degli Studi di Napoli Federico II, via Claudio 21, Napoli 80125, Italy

nCHREM/Polymer & Materials Chemistry, Lund University, Box 124, S-22100 Lund, Sweden

Institut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie, UMR CNRS 8520, Avenue Poincaré, B.P. 60069, 59652 Villeneuve d’Ascq, France

References (71)

Show source-provided references
1. Hu J. T. · Acc. Chem. Res. · 1999 · 32 · 43510.1021/ar9700365 ↗
2. Gudiksen M. S. · Nature · 2002 · 415 · 61710.1038/415617a ↗
3. Caroff P. · Nat. Nanotechnol. · 2009 · 4 · 5010.1038/nnano.2008.359 ↗
4. Liu J. P. · J. Mater. Chem. · 2006 · 16 · 442710.1039/b611691d ↗
5. Cheng W. · Nano Today · 2009 · 4 · 48210.1016/j.nantod.2009.10.005 ↗
6. Arzt E. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2003 · 100 · 1060310.1073/pnas.1534701100 ↗
7. Hiramatsu M. · Appl. Phys. Lett. · 2004 · 84 · 470810.1063/1.1762702 ↗
8. Vendamme R. · Nat. Mater. · 2006 · 5 · 49410.1038/nmat1655 ↗
9. Aagesen M. · Nat. Nanotechnol. · 2007 · 2 · 76110.1038/nnano.2007.378 ↗
10. Guo C. F. · ACS Nano · 2012 · 6 · 874610.1021/nn303467r ↗
11. Dick K. A. · Nat. Mater. · 2004 · 3 · 38010.1038/nmat1133 ↗
12. Zhang H. · Nano Lett. · 2008 · 8 · 266410.1021/nl800925j ↗
13. Li Y. B. · Appl. Phys. Lett. · 2003 · 82 · 196210.1063/1.1563307 ↗
14. Fan H. J. · Small · 2006 · 2 · 70010.1002/smll.200500495 ↗
15. Morales A. M. · Science · 1998 · 279 · 20810.1126/science.279.5348.208 ↗
16. Dayeh S. A. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 248610.1021/nl0712668 ↗
17. Utama M. I. B. · ACS Nano · 2012 · 6 · 228110.1021/nn204344z ↗
18. Manna L. · J. Am. Chem. Soc. · 2000 · 122 · 1270010.1021/ja003055+ ↗
19. Dick K. A. · Nano Lett. · 2006 · 6 · 284210.1021/nl062035o ↗
20. Tian B. Z. · Nat. Nanotechnol. · 2009 · 4 · 82410.1038/nnano.2009.304 ↗
21. Musin I. R. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 336310.1021/nl204065p ↗
22. Rauber M. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 230410.1021/nl2005516 ↗
23. Jiang Z. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 171110.1021/nl300256r ↗
24. Tian B. · Science · 2010 · 329 · 83010.1126/science.1192033 ↗
25. Gudiksen M. S. · Nature · 2002 · 415 · 61710.1038/415617a ↗
26. Samuelson L. · Physica E · 2004 · 25 · 31310.1016/j.physe.2004.06.030 ↗
27. Wright S. L. · J. Vac. Sci. Technol. · 1982 · 21 · 53410.1116/1.571755 ↗
28. Bessire C. D. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 419510.1021/nl202103a ↗
29. Samuelson, L.; Ohlsson, J.; Martensson, T.; Svenson, P.Nanowire Growth on Dissimilar Material. Patent Appl. 20120145990, June 14, 2012.
30. Biermanns A. · Nanotechnology · 2012 · 23 · 30570310.1088/0957-4484/23/30/305703 ↗
31. Shin J. C. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 483110.1021/nl202676b ↗
32. Kroemer H. · J. Cryst. Growth · 1987 · 81 · 19310.1016/0022-0248(87)90391-5 ↗
33. Kwon O. · J. Appl. Phys. · 2006 · 100 · 01310310.1063/1.2209068 ↗
34. Huang S. H. · Appl. Phys. Lett. · 2008 · 93 · 07110210.1063/1.2970997 ↗
35. Reboul J. R. · Appl. Phys. Lett. · 2011 · 99 · 12111310.1063/1.3644983 ↗
36. Desplanque L. · Appl. Phys. Lett. · 2012 · 101 · 14211110.1063/1.4758292 ↗
37. Tong Q. Y. · Mater. Chem. Phys. · 1994 · 37 · 10110.1016/0254-0584(94)90080-9 ↗
38. Fontcuberta i Morral A. · Appl. Phys. Lett. · 2003 · 83 · 541310.1063/1.1637429 ↗
39. Hong J. M. · Appl. Phys. Lett. · 1986 · 48 · 14210.1063/1.96977 ↗
40. Mohan P. · Nanotechnology · 2005 · 16 · 290310.1088/0957-4484/16/12/029 ↗
41. Tomioka K. · Nature · 2012 · 488 · 18910.1038/nature11293 ↗
42. Shimizu T. · Adv. Mater. · 2007 · 19 · 91710.1002/adma.200700153 ↗
43. Wang J. · Appl. Phys. Lett. · 2012 · 100 · 05310710.1063/1.3679136 ↗
44. Tomioka K. · Nano Lett. · 2008 · 8 · 347510.1021/nl802398j ↗
45. Plissard S. · Nanotechnology · 2011 · 22 · 27560210.1088/0957-4484/22/27/275602 ↗
46. Dimakis E. · Cryst. Growth Des. · 2011 · 11 · 400110.1021/cg200568m ↗
47. Hertenberger S. · J. Appl. Phys. · 2010 · 108 · 11431610.1063/1.3525610 ↗
48. Björk M. T. · J. Cryst. Growth · 2012 · 344 · 3110.1016/j.jcrysgro.2012.01.052 ↗
49. Forestiere C. · J. Opt. Soc. Am. A · 2012 · 29 · 231410.1364/JOSAA.29.002314 ↗
50. Simon, D. S.; Lawrence, N.; Trevino, J.; Dal Negro, L.; Sergienko, A. V.Quantum Key Distribution with Fibonacci Orbital Angular Momentum States 2012, http://search.arXiv.org:8081.
51. Tromp R. M. · Phys. Rev. Lett. · 1985 · 55 · 130310.1103/PhysRevLett.55.1303 ↗
52. Pukite P. R. · J. Cryst. Growth · 1987 · 81 · 21410.1016/0022-0248(87)90393-9 ↗
53. Narayanan V. · Philos. Mag. A · 2000 · 80 · 55510.1080/01418610008212068 ↗
54. Döscher H. · Appl. Surf. Sci. · 2010 · 257 · 57410.1016/j.apsusc.2010.07.035 ↗
55. Uccelli E. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 382710.1021/nl201902w ↗
56. Tomioka K. · Nano Lett. · 2008 · 8 · 347510.1021/nl802398j ↗
57. Russo-Averchi E. · Nanoscale · 2012 · 4 · 148610.1039/c2nr11799a ↗
58. Heiss M. · J. Cryst. Growth · 2008 · 310 · 104910.1016/j.jcrysgro.2007.12.061 ↗
59. Maier S. · Nat. Phys. · 2007 · 3 · 30110.1038/nphys611 ↗
60. Schuller J. A. · Nat. Mater. · 2010 · 9 · 19310.1038/nmat2630 ↗
61. Cao L. · Nat. Mater. · 2009 · 8 · 64310.1038/nmat2477 ↗
62. Cao L. · Nano Lett. · 2010 · 10 · 264910.1021/nl1013794 ↗
63. Cao L. · Nano Lett. · 2010 · 10 · 43910.1021/nl9036627 ↗
64. Gopinath A. · Nano Lett. · 2008 · 8 · 242310.1021/nl8013692 ↗
65. Trevino J. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 200810.1021/nl2003736 ↗
66. Mohan P. · Nanotechnology · 2005 · 16 · 290310.1088/0957-4484/16/12/029 ↗
67. Bauer B. · Nanotechnology · 2010 · 21 · 43560110.1088/0957-4484/21/43/435601 ↗
68. Mautz J. R. · Arch. Elek. Übertragung. · 1979 · 33 · 71
69. Waterman P. C. · Proc. IEEE · 1965 · 53 · 80510.1109/PROC.1965.4058 ↗
70. Kern A. M. · J. Opt. Soc. Am. A · 2009 · 26 · 73210.1364/JOSAA.26.000732 ↗
71. Forestiere C. · J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer · 2011 · 112 · 238410.1016/j.jqsrt.2011.05.009 ↗