Abstract

In this Letter, we experimentally demonstrate a hybrid structure consisting of metal nanoparticles deposited onto a subwavelength structure (SWS), which further increases the absorption of thin amorphous silicon (a-Si) and can possibly lead to a reduction in the minimum required thickness of the a-Si layer. Experimental results show that backscattering of the silver nanoparticles (Ag NPs) deposited on the top surface can be suppressed dramatically (by 85.5%) by the Ag NPs deposited on the SWS. We also experimentally prove that the thin a-Si SWS only lowers the surface reflectivity and does not increase the absorption rate of the material. The absorption of the thin a-Si layer can be increased by depositing Ag NPs onto a thin a-Si SWS, which not only reduces the backscattering of the metal NPs but also increases the light-trapping effect within thin a-Si through localized surface plasmon resonance properties. This decrease of reflection and increase in the light-trapping effect of Ag NPs on cone-shaped thin a-Si SWSs leads to extremely high average absorption (86.14%) within a 400 nm thick a-Si layer.

© 2013 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. B. Sanden, Mater. Today 11(12), 22 (2008).
    [CrossRef]
  2. D. G. Stavenga, S. Foletti, G. Palasantzas, and K. Arikawa, Proc. Royal Soc., Biol. Sci. 273, 661 (2006).
    [CrossRef]
  3. Y. M. Song, S. J. Jang, J. S. Yu, and Y. T. Lee, Small 6, 984 (2010).
    [CrossRef]
  4. Y. M. Song, J. H. Jang, J. C. Lee, E. K. Kang, and Y. T. Lee, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 73 (2012).
    [CrossRef]
  5. P. Lalanne and G. M. Morris, Nanotechnology 8, 53 (1997).
    [CrossRef]
  6. Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
    [CrossRef]
  7. H. Tan, R. Santbergen, A. H. M. Smets, and M. Zeman, Nano Lett. 12, 4070 (2012).
    [CrossRef]
  8. K. R. Catchpole and A. Polman, Opt. Express 16, 21793 (2008).
    [CrossRef]
  9. T. L. Temple, G. D. K. Mahanama, H. S. Reehal, and D. M. Bagnall, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1978 (2009).
    [CrossRef]
  10. S. Pillai, K. R. Catchpole, T. Trupke, and M. A. Green, J. Appl. Phys. 101, 093105 (2007).
    [CrossRef]
  11. K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
    [CrossRef]
  12. E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F. X. Royer, and H. Stiebig, J. Non-Cryst. Solids 354, 2488 (2008).
    [CrossRef]
  13. P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Opt. Commun. 285, 4211 (2012).
    [CrossRef]
  14. P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Phys. Status Solidi A 209, 1475 (2012).
    [CrossRef]
  15. C. X. Lin and M. L. Povinelli, Appl. Phys. Lett. 97, 071110 (2010).
    [CrossRef]
  16. K. Q. Peng, X. Wang, X. L. Wu, and S. T. Lee, Nano Lett. 9, 3704 (2009).
    [CrossRef]
  17. R. Ren, Y. Guo, and R. Zhu, Opt. Lett. 37, 4245 (2012).
    [CrossRef]
  18. C. L. Tan, S. J. Jang, and Y. T. Lee, Opt. Express 20, 17448 (2012).
    [CrossRef]

2012

Y. M. Song, J. H. Jang, J. C. Lee, E. K. Kang, and Y. T. Lee, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 73 (2012).
[CrossRef]

H. Tan, R. Santbergen, A. H. M. Smets, and M. Zeman, Nano Lett. 12, 4070 (2012).
[CrossRef]

P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Opt. Commun. 285, 4211 (2012).
[CrossRef]

P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Phys. Status Solidi A 209, 1475 (2012).
[CrossRef]

C. L. Tan, S. J. Jang, and Y. T. Lee, Opt. Express 20, 17448 (2012).
[CrossRef]

R. Ren, Y. Guo, and R. Zhu, Opt. Lett. 37, 4245 (2012).
[CrossRef]

2011

K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
[CrossRef]

2010

C. X. Lin and M. L. Povinelli, Appl. Phys. Lett. 97, 071110 (2010).
[CrossRef]

Y. M. Song, S. J. Jang, J. S. Yu, and Y. T. Lee, Small 6, 984 (2010).
[CrossRef]

2009

T. L. Temple, G. D. K. Mahanama, H. S. Reehal, and D. M. Bagnall, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1978 (2009).
[CrossRef]

K. Q. Peng, X. Wang, X. L. Wu, and S. T. Lee, Nano Lett. 9, 3704 (2009).
[CrossRef]

2008

K. R. Catchpole and A. Polman, Opt. Express 16, 21793 (2008).
[CrossRef]

E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F. X. Royer, and H. Stiebig, J. Non-Cryst. Solids 354, 2488 (2008).
[CrossRef]

B. Sanden, Mater. Today 11(12), 22 (2008).
[CrossRef]

2007

S. Pillai, K. R. Catchpole, T. Trupke, and M. A. Green, J. Appl. Phys. 101, 093105 (2007).
[CrossRef]

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

2006

D. G. Stavenga, S. Foletti, G. Palasantzas, and K. Arikawa, Proc. Royal Soc., Biol. Sci. 273, 661 (2006).
[CrossRef]

1997

P. Lalanne and G. M. Morris, Nanotechnology 8, 53 (1997).
[CrossRef]

Arikawa, K.

D. G. Stavenga, S. Foletti, G. Palasantzas, and K. Arikawa, Proc. Royal Soc., Biol. Sci. 273, 661 (2006).
[CrossRef]

Ayon, A. A.

P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Opt. Commun. 285, 4211 (2012).
[CrossRef]

P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Phys. Status Solidi A 209, 1475 (2012).
[CrossRef]

Bagnall, D. M.

T. L. Temple, G. D. K. Mahanama, H. S. Reehal, and D. M. Bagnall, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1978 (2009).
[CrossRef]

Basch, A.

K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
[CrossRef]

Beck, F.

K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
[CrossRef]

Carius, R.

E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F. X. Royer, and H. Stiebig, J. Non-Cryst. Solids 354, 2488 (2008).
[CrossRef]

Catchpole, K. R.

K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
[CrossRef]

K. R. Catchpole and A. Polman, Opt. Express 16, 21793 (2008).
[CrossRef]

S. Pillai, K. R. Catchpole, T. Trupke, and M. A. Green, J. Appl. Phys. 101, 093105 (2007).
[CrossRef]

Chang, Y. H.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Chattopadhyay, S.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Chen, K. H.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Chen, L. C.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Foletti, S.

D. G. Stavenga, S. Foletti, G. Palasantzas, and K. Arikawa, Proc. Royal Soc., Biol. Sci. 273, 661 (2006).
[CrossRef]

Green, M. A.

S. Pillai, K. R. Catchpole, T. Trupke, and M. A. Green, J. Appl. Phys. 101, 093105 (2007).
[CrossRef]

Guo, Y.

Hsu, C. H.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Hsu, Y. K.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Huang, Y. F.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Jang, J. H.

Y. M. Song, J. H. Jang, J. C. Lee, E. K. Kang, and Y. T. Lee, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 73 (2012).
[CrossRef]

Jang, S. J.

C. L. Tan, S. J. Jang, and Y. T. Lee, Opt. Express 20, 17448 (2012).
[CrossRef]

Y. M. Song, S. J. Jang, J. S. Yu, and Y. T. Lee, Small 6, 984 (2010).
[CrossRef]

Jen, Y. J.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Kang, E. K.

Y. M. Song, J. H. Jang, J. C. Lee, E. K. Kang, and Y. T. Lee, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 73 (2012).
[CrossRef]

Lalanne, P.

P. Lalanne and G. M. Morris, Nanotechnology 8, 53 (1997).
[CrossRef]

Lee, C. S.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Lee, J.

K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
[CrossRef]

Lee, J. C.

Y. M. Song, J. H. Jang, J. C. Lee, E. K. Kang, and Y. T. Lee, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 73 (2012).
[CrossRef]

Lee, S. T.

K. Q. Peng, X. Wang, X. L. Wu, and S. T. Lee, Nano Lett. 9, 3704 (2009).
[CrossRef]

Lee, Y. T.

C. L. Tan, S. J. Jang, and Y. T. Lee, Opt. Express 20, 17448 (2012).
[CrossRef]

Y. M. Song, J. H. Jang, J. C. Lee, E. K. Kang, and Y. T. Lee, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 73 (2012).
[CrossRef]

Y. M. Song, S. J. Jang, J. S. Yu, and Y. T. Lee, Small 6, 984 (2010).
[CrossRef]

Lin, C. X.

C. X. Lin and M. L. Povinelli, Appl. Phys. Lett. 97, 071110 (2010).
[CrossRef]

Liu, T. A.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Lo, H. C.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Luo, P.

E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F. X. Royer, and H. Stiebig, J. Non-Cryst. Solids 354, 2488 (2008).
[CrossRef]

Mahanama, G. D. K.

T. L. Temple, G. D. K. Mahanama, H. S. Reehal, and D. M. Bagnall, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1978 (2009).
[CrossRef]

McKinley, A.

K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
[CrossRef]

Mokkapati, S.

K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
[CrossRef]

Morris, G. M.

P. Lalanne and G. M. Morris, Nanotechnology 8, 53 (1997).
[CrossRef]

Moulin, E.

E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F. X. Royer, and H. Stiebig, J. Non-Cryst. Solids 354, 2488 (2008).
[CrossRef]

Palasantzas, G.

D. G. Stavenga, S. Foletti, G. Palasantzas, and K. Arikawa, Proc. Royal Soc., Biol. Sci. 273, 661 (2006).
[CrossRef]

Pan, C. L.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Peng, C. Y.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Peng, K. Q.

K. Q. Peng, X. Wang, X. L. Wu, and S. T. Lee, Nano Lett. 9, 3704 (2009).
[CrossRef]

Pillai, S.

S. Pillai, K. R. Catchpole, T. Trupke, and M. A. Green, J. Appl. Phys. 101, 093105 (2007).
[CrossRef]

Polman, A.

Povinelli, M. L.

C. X. Lin and M. L. Povinelli, Appl. Phys. Lett. 97, 071110 (2010).
[CrossRef]

Pudasaini, P. R.

P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Opt. Commun. 285, 4211 (2012).
[CrossRef]

P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Phys. Status Solidi A 209, 1475 (2012).
[CrossRef]

Reehal, H. S.

T. L. Temple, G. D. K. Mahanama, H. S. Reehal, and D. M. Bagnall, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1978 (2009).
[CrossRef]

Ren, R.

Royer, F. X.

E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F. X. Royer, and H. Stiebig, J. Non-Cryst. Solids 354, 2488 (2008).
[CrossRef]

Sanden, B.

B. Sanden, Mater. Today 11(12), 22 (2008).
[CrossRef]

Santbergen, R.

H. Tan, R. Santbergen, A. H. M. Smets, and M. Zeman, Nano Lett. 12, 4070 (2012).
[CrossRef]

Smets, A. H. M.

H. Tan, R. Santbergen, A. H. M. Smets, and M. Zeman, Nano Lett. 12, 4070 (2012).
[CrossRef]

Song, Y. M.

Y. M. Song, J. H. Jang, J. C. Lee, E. K. Kang, and Y. T. Lee, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 73 (2012).
[CrossRef]

Y. M. Song, S. J. Jang, J. S. Yu, and Y. T. Lee, Small 6, 984 (2010).
[CrossRef]

Stavenga, D. G.

D. G. Stavenga, S. Foletti, G. Palasantzas, and K. Arikawa, Proc. Royal Soc., Biol. Sci. 273, 661 (2006).
[CrossRef]

Stiebig, H.

E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F. X. Royer, and H. Stiebig, J. Non-Cryst. Solids 354, 2488 (2008).
[CrossRef]

Sukmanowski, J.

E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F. X. Royer, and H. Stiebig, J. Non-Cryst. Solids 354, 2488 (2008).
[CrossRef]

Tan, C. L.

Tan, H.

H. Tan, R. Santbergen, A. H. M. Smets, and M. Zeman, Nano Lett. 12, 4070 (2012).
[CrossRef]

Temple, T. L.

T. L. Temple, G. D. K. Mahanama, H. S. Reehal, and D. M. Bagnall, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1978 (2009).
[CrossRef]

Trupke, T.

S. Pillai, K. R. Catchpole, T. Trupke, and M. A. Green, J. Appl. Phys. 101, 093105 (2007).
[CrossRef]

Wang, E.-C.

K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
[CrossRef]

Wang, X.

K. Q. Peng, X. Wang, X. L. Wu, and S. T. Lee, Nano Lett. 9, 3704 (2009).
[CrossRef]

Wu, X. L.

K. Q. Peng, X. Wang, X. L. Wu, and S. T. Lee, Nano Lett. 9, 3704 (2009).
[CrossRef]

Yu, J. S.

Y. M. Song, S. J. Jang, J. S. Yu, and Y. T. Lee, Small 6, 984 (2010).
[CrossRef]

Zeman, M.

H. Tan, R. Santbergen, A. H. M. Smets, and M. Zeman, Nano Lett. 12, 4070 (2012).
[CrossRef]

Zhu, R.

Appl. Phys. Lett.

C. X. Lin and M. L. Povinelli, Appl. Phys. Lett. 97, 071110 (2010).
[CrossRef]

J. Appl. Phys.

S. Pillai, K. R. Catchpole, T. Trupke, and M. A. Green, J. Appl. Phys. 101, 093105 (2007).
[CrossRef]

J. Non-Cryst. Solids

E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F. X. Royer, and H. Stiebig, J. Non-Cryst. Solids 354, 2488 (2008).
[CrossRef]

Mater. Today

B. Sanden, Mater. Today 11(12), 22 (2008).
[CrossRef]

MRS Bull.

K. R. Catchpole, S. Mokkapati, F. Beck, E.-C. Wang, A. McKinley, A. Basch, and J. Lee, MRS Bull. 36, 461 (2011).
[CrossRef]

Nano Lett.

K. Q. Peng, X. Wang, X. L. Wu, and S. T. Lee, Nano Lett. 9, 3704 (2009).
[CrossRef]

H. Tan, R. Santbergen, A. H. M. Smets, and M. Zeman, Nano Lett. 12, 4070 (2012).
[CrossRef]

Nanotechnology

P. Lalanne and G. M. Morris, Nanotechnology 8, 53 (1997).
[CrossRef]

Nat. Nanotechnol.

Y. F. Huang, S. Chattopadhyay, Y. J. Jen, C. Y. Peng, T. A. Liu, Y. K. Hsu, C. L. Pan, H. C. Lo, C. H. Hsu, Y. H. Chang, C. S. Lee, K. H. Chen, and L. C. Chen, Nat. Nanotechnol. 2, 770 (2007).
[CrossRef]

Opt. Commun.

P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Opt. Commun. 285, 4211 (2012).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Phys. Status Solidi A

P. R. Pudasaini and A. A. Ayon, Phys. Status Solidi A 209, 1475 (2012).
[CrossRef]

Proc. Royal Soc., Biol. Sci.

D. G. Stavenga, S. Foletti, G. Palasantzas, and K. Arikawa, Proc. Royal Soc., Biol. Sci. 273, 661 (2006).
[CrossRef]

Small

Y. M. Song, S. J. Jang, J. S. Yu, and Y. T. Lee, Small 6, 984 (2010).
[CrossRef]

Sol. Energy Mater. Sol. Cells

Y. M. Song, J. H. Jang, J. C. Lee, E. K. Kang, and Y. T. Lee, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 73 (2012).
[CrossRef]

T. L. Temple, G. D. K. Mahanama, H. S. Reehal, and D. M. Bagnall, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1978 (2009).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Metrics