Silicon Field-Emission Devices Fabricated Using the Hydrogen Implantation-Porous Silicon (HI-PS) Micromachining Technique

This paper presents a relatively simple method to fabricate field-emitter arrays from silicon substrates. These devices are obtained from silicon micromachining by means of the HI-PS technique-a combination of hydrogen ion implantation and porous silicon used as sacrificial layer. Also, a new process sequence is proposed and implemented to fabricate self-aligned integrated field-emission devices based on this technique. Electrical characteristics of the microtips obtained show good agreement with the Fowler-Nordheim theory, which are suitable for the proposed application.

Bipolar pulsed excitation of erbium-doped nanosilicon light emitting diodes

High quantum efficiency erbium doped silicon nanocluster (Si-NC:Er) light emitting diodes (LEDs) were grown by low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) in a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) line. Erbium (Er) excitation mechanisms under direct current (DC) and bipolar pulsed electrical injection were studied in a broad range of excitation voltages and frequencies. Under DC excitation, Fowler-Nordheim tunneling of electrons is mediated by Er-related trap states and electroluminescence originates from impact excitation of Er ions. When the bipolar pulsed electrical injection is used, the electron transport and Er excitation mechanism change. Sequential injection of electrons and holes into silicon nanoclusters takes place and nonradiative energy transfer to Er ions is observed. This mechanism occurs in a range of lower driving voltages than those observed in DC and injection frequencies higher than the Er emission rate.

Nanoscale electrical conductivity of the purple membrane monolayer

Nanoscale electron transport through the purple membrane monolayer, a two-dimensional crystal lattice of the transmembrane protein bacteriorhodopsin, is studied by conductive atomic force microscopy. We demonstrate that the purple membrane exhibits nonresonant tunneling transport, with two characteristic tunneling regimes depending on the applied voltage (direct and Fowler-Nordheim). Our results show that the purple membrane can carry significant current density at the nanometer scale, several orders of magnitude larger than previously estimated by macroscale measurements.

Current transport and electroluminescence mechanisms in thin SiO2 films containing Si nanocluster-sensitized erbium ions.

We have studied the current transport and electroluminescence properties of metal oxide semiconductor MOS devices in which the oxide layer, which is codoped with silicon nanoclusters and erbium ions, is made by magnetron sputtering. Electrical measurements have allowed us to identify a Poole-Frenkel conduction mechanism. We observe an important contribution of the Si nanoclusters to the conduction in silicon oxide films, and no evidence of Fowler-Nordheim tunneling. The results suggest that the electroluminescence of the erbium ions in these layers is generated by energy transfer from the Si nanoparticles. Finally, we report an electroluminescence power efficiency above 10−3%. © 2009 American Institute of Physics. doi:10.1063/1.3213386

A statistical evaluation of the field emission for copper oxide nanostructures

A statistical data analysis methodology was developed to evaluate the field emission properties of many samples of copper oxide nanostructured field emitters. This analysis was largely done in terms of Seppen-Katamuki (SK) charts, field strength and emission current. Some physical and mathematical models were derived to describe the effect of small electric field perturbations in the Fowler-Nordheim (F-N) equation, and then to explain the trend of the data represented in the SK charts. The field enhancement factor and the emission area parameters showed to be very sensitive to variations in the electric field for most of the samples. We have found that the anode-cathode distance is critical in the field emission characterization of samples having a non-rigid nanostructure. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo do transporte eletrônico em nanoestruturas baseadas em carotenoides e tétrades com fulereno C60

Neste Trabalho é apresentado um estudo teórico da estrutura eletrônica de uma molécula de fulereno C60 com junções em quatro terminais baseados em grupos doadores de elétron – etratiofulvaleno (TTF) – e grupos aceitadores de elétrons – fenilpropanodinila (FPP) e dispositivos moleculares baseados em derivados dos Carotenoides. O mecanismo de transporte investigado para os derivados dos Carotenoides foram utilizados para o melhor entendimento das curvas de Fowler- Nordheim (FN) e Millikan-Lauritsen (ML) para os sistemas baseados em fulereno C60. Em todos os casos foi possível confirmar que a análise empírica de Millikan-Lauritsen (ML) também é suficiente para descrever em todos os aspectos a espectroscopia de voltagem de transição (TVS). Para estudar os sistemas, foram feitas otimizações de geometria sistematicamente e observado uma transferência eletrônica calculada por métodos derivados de Hartree-Fock e Teoria do Funcional Densidade (DFT). Os resultados apresentados mostram um estudo detalhado do rearranjo de carga molecular para a estrutura, que sob a ação de um campo elétrico externo apontou que o transporte de carga está diretamente ligado ao tipo de junção que esse sistema é submetido de forma que a voltagem aplicada é intensa o bastante para criar um potencial de saturação nos sistemas em estudo: fulereno C60 com três terminais de tetratiofulvaleno e um terminal de fenil-propanodinila (C60-(TTF)₃-FPP); fulereno C60 com quatros terminais de fenil-propanodinila (C60-(FPP)₄). Os resultados mostram que se tem um retificador molecular que pode trabalhar corretamente como um retificador macroscópico.

Hopping-tunneling model to describe electric charge injection at metal/organic semiconductor heterojunctions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Nahfeld-induzierte Elektronenemissions-Mikrospektroskopie an stark gekoppelten Plasmonen und metallischen Mikrostrukturen

Plasmonen stellen elektromagnetische Moden in metallischen Strukturen dar, in denen die quasifreien Elektronen im Metall kollektiv oszillieren. Während des letzten Jahrzehnts erfuhr das Gebiet der Plasmonik eine rasante Entwicklung, basierend auf zunehmenden Fortschritten der Nanostrukturierungsmethoden und spektroskopischen Untersuchungsmethoden, die zu der Möglichkeit von systematischen Einzelobjektuntersuchungen wohldefinierter Nanostrukturen führte. Die Anregung von Plasmonen resultiert neben einer radiativen Verstärkung der optischen Streuintensität im Fernfeld in einer nicht-radiativen Überhöhung der Feldstärke in unmittelbarer Umgebung der metallischen Struktur (Nahfeld), die durch die kohärente Ladungsansammlung an der metallischen Oberfläche hervorgerufen wird. Das optische Nahfeld stellt folglich eine bedeutende Größe für das fundamentale Verständnis der Wirkung und Wechselwirkung von Plasmonen sowie für die Optimierung plasmonbasierter Applikationen dar. Die große Herausforderung liegt in der Kompliziertheit des experimentellen Zugangs zum Nahfeld, der die Entwicklung eines grundlegenden Verständisses des Nahfeldes verhinderte.rnIm Rahmen dieser Arbeit wurde Photoemissionselektronenmikroskopie (PEEM) bzw. -mikrospektroskopie genutzt, um ortsaufgelöst die Eigenschaften nahfeld-induzierter Elektronenemission zu bestimmen. Die elektrodynamischen Eigenschaften der untersuchten Systeme wurden zudem mit numerischen, auf der Finiten Integrationsmethode basierenden Berechnungen bestimmt und mit den experimentellen Resultaten verglichen.rnAg-Scheiben mit einem Durchmesser von 1µm und einer Höhe von 50nm wurden mit fs-Laserstrahlung der Wellenlänge 400nm unter verschiedenen Polarisationszuständen angeregt. Die laterale Verteilung der infolge eines 2PPE-Prozesses emittierten Elektronen wurde mit dem PEEM aufgenommen. Aus dem Vergleich mit den numerischen Berechnungen lässt sich folgern, dass sich das Nahfeld an unterschiedlichen Stellen der metallischen Struktur verschiedenartig ausbildet. Insbesondere wird am Rand der Scheibe bei s-polarisierter Anregung (verschwindende Vertikalkomponente des elektrischen Felds) ein Nahfeld mit endlicher z-Komponente induziert, während im Zentrum der Scheibe das Nahfeld stets proportional zum einfallenden elektrischen Feld ist.rnWeiterhin wurde erstmalig das Nahfeld optisch angeregter, stark gekoppelter Plasmonen spektral (750-850nm) untersucht und für identische Nanoobjekte mit den entsprechenden Fernfeldspektren verglichen. Dies erfolgte durch Messung der spektralen Streucharakteristik der Einzelobjekte mit einem Dunkelfeldkonfokalmikroskop. Als Modellsystem stark gekoppelter Plasmonen dienten Au Nanopartikel in sub-Nanometerabstand zu einem Au Film (nanoparticle on plane, NPOP). Mit Hilfe dieser Kombination aus komplementären Untersuchungsmethoden konnte erstmalig die spektrale Trennung von radiativen und nicht-radiativen Moden stark gekoppelter Plasmonen nachgewiesen werden. Dies ist insbesondere für Anwendungen von großer Relevanz, da reine Nahfeldmoden durch den unterdrückten radiativen Zerfall eine große Lebensdauer besitzen, so dass deren Verstärkungswirkung besonders lange nutzbar ist. Ursachen für die Unterschiede im spektralen Verhalten von Fern- und Nahfeld konnten durch numerische Berechnungen identifiziert werden. Sie zeigten, dass das Nahfeld nicht-spärischer NPOPs durch die komplexe Oszillationsbewegung der Elektronen innerhalb des Spaltes zwischen Partikel und Film stark ortsabhängig ist. Zudem reagiert das Nahfeld stark gekoppelter Plasmonen deutlich empfindlicher auf strukturelle Störstellen des Resonators als die Fernfeld-Response. Ferner wurde der Elektronenemissionsmechanismus als optischer Feldemissionsprozess identifiziert. Um den Vorgang beschreiben zu können, wurde die Fowler-Nordheim Theorie der statischen Feldemission für den Fall harmonisch oszillierender Felder modifiziert.

Microscopic Theory of Anchoring Transitions at the Surfaces of Pure Liquid-Crystals and their Mixtures .1. The Fowler Approximation

We have generalized earlier work on anchoring of nematic liquid crystals by Sullivan, and Sluckin and Poniewierski, in order to study transitions which may occur in binary mixtures of nematic liquid crystals as a function of composition. Microscopic expressions have been obtained for the anchoring energy of (i) a liquid crystal in contact with a solid aligning surface; (ii) a liquid crystal in contact with an immiscible isotropic medium; (iii) a liquid crystal mixture in contact with a solid aligning surface. For (iii), possible phase diagrams of anchoring angle versus dopant concentration have been calculated using a simple liquid crystal model. These exhibit some interesting features including re-entrant conical anchoring, for what are believed to be realistic values of the molecular parameters. A way of relaxing the most drastic approximation implicit in the above approach is also briefly discussed.

Natural history and ecology of Fowler's toad, Bufo woodhousei fowleri (Amphibia: Bufonidae), in the Indiana Dunes National Lakeshore / by Felix Breden.

n.s. no.49(1988)

Bill to Sheriff Woodruff from J. B. Fowler

Bill to Sheriff Woodruff from J. B. Fowler for work done. This is accompanied by an envelope, Dec. 9, 1865.

Receipt from J.B. Fowler, Diamonds, Watches and Jewelry of St. Catharines

Receipt from J.B. Fowler, Diamonds, Watches and Jewelry of St. Catharines for balance paid, n.d.

Receipt from J.B. Fowler for clocks

Receipt from J.B. Fowler for clocks, March 5, 1887.