Skip to main content
SpringerLink
Log in

Structure and Properties of Nanoparticles Formed by Ion Implantation

  • Chapter
  • First Online:
Materials Science with Ion Beams

Part of the book series: Topics in Applied Physics ((TAP,volume 116))

Abstract

This chapter broadly describes the formation, basic microstructure, and fundamental optoelectronic properties of nanocomposites synthesized by ion implantation. It is not meant as a complete literature survey and by no means includes all references on a subject that has seen a considerable amount of research effort in the past 15 years. However, it should be a good starting point for those new to the field and in a concise way summarize the main lines of research by discussing the optical, magnetic, and “smart” properties of these nanoparticles and the dependence of these properties on the overall microstructure. The chapter concludes with an outlook for the future.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Log in via an institution
Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 129.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 169.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD 169.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. A. Meldrum, R.F. Haglund, L.A. Boatner, C.W. White, Adv. Mater. 13, 1431 (2001)

    Article  Google Scholar 

  2. E. Valentin, H. Bernas, C. Ricolleau, F. Creuzet, Phys. Rev. Lett. 86, 99 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. J.F. Ziegler, www.srim.org

  4. J. Bosbach, D. Martin, F. Stretz, T. Wengel, F. Träger, Appl. Phys. Lett. 74, 2605 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. A. Halabica, R.H. Magruder III, R.F. Haglund Jr., Photon Processing in Microelectronic and Photonics, ed. by T. Okada, M. Meunier, A.S. Holmes, F. Träger, Proceedings of SPIE, vol. 6458 (2007)

    Google Scholar 

  6. V. Belostotsky, J. Non-Cryst. Solids 202, 194 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. A. Meldrum, E. Sonder, R.A. Zuhr, I.M. Anderson, J.D. Budai, C.W. White, L.A. Boatner D, O. Henderson, J. Mater. Res. 14, 4489 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. K.D. Sorge, J.R. Thompson, T.C. Schulthess, F.A. Modine, T.E. Haynes, S. Honda, A. Meldrum, J.D. Budai, C.W. White, L.A. Boatner, IEEE Trans. Magn. 37, 2197 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. A. Meldrum, S. Honda, C.W. White, R.A. Zuhr, L.A. Boatner, J. Mater. Res. 16, 2670 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. B.G. Fernandez, M. Lopez, C. Garcia, A. Perez-Rodriguez, J.R. Morante, C. Bonazos, M. Carrada, A. Claverie, J. Appl. Phys. 91, 798 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. R.E. de Lamaestre, H. Bernas, Phys. Rev. B 73, 125317 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  12. R.F. Haglund Jr., in Optics of Small Particles, Surfaces and Interfaces, ed. by R.E. Hummel, P. Wißmuth (CRC Press, Boca Raton, 1997), pp. 151–186

    Google Scholar 

  13. P. Chakraborty, J. Mater. Sci. 33, 2235 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. U. Kreibig, M. Vollmer, Optical Properties of Metal Nanoclusters. Springer Series in Materials Science (Springer, Berlin, 1995)

    Google Scholar 

  15. C.F. Bohren, D.R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Wiley, New York, 1983)

    Google Scholar 

  16. R.F. Haglund Jr., L. Yang, R.H. Magruder III, C.W. White, R.A. Zuhr, L. Yang, R. Dorsinville, R.R. Alfano, Nucl. Instrum. Methods B 91, 493 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. L. Yang, D.H. Osborne, R.F. Haglund Jr., R.H. Magruder, C.W. White, R.A. Zuhr, H. Hosono, Appl. Phys. A 62, 403 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. A.E. Neeves, M.H. Birnboim, J. Opt. Soc. Am. B 6, 787 (1989)

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. C. Flytzanis, F. Hache, M.C. Klein, D. Ricard, Ph. Roussignol, Prog. Opt. 29, 321 (1991)

    Article  Google Scholar 

  20. R.H. Magruder III, R.A. Zuhr, D.H. Osborne Jr., Nucl. Instrum. Methods B 99, 590 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. R.H. Magruder III, T.S. Anderson, R.A. Zuhr, D.K. Thomas, Nucl. Instrum. Methods B 108, 305 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. T.S. Anderson, R.H. Magruder, D.L. Kinser, R.A. Zuhr, D.K. Thomas, Nucl. Instrum. Methods B 124, 40 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. R.H. Magruder, D.H. Osborne Jr., R.A. Zuhr, J. Non-Cryst. Solids 176, 299 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  24. S.A. Maier, M.L. Brongersma, P.G. Kik, S. Meltzer, A.A.G. Requicha, H.A. Atwater, Adv. Mater. 13, 1501 (2001)

    Article  Google Scholar 

  25. P.G. Kik, S.A. Maier, H.A. Atwater, in 2001 MRS Fall Meeting Abstracts (Materials Research Society, Warrendale, 2001)

    Google Scholar 

  26. M. Sugiyama, S. Inasawa, S. Koda, H. Hirose, T. Yonekawa, T. Omatsu, A. Takami, Appl. Phys. Lett. 79, 1528 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. T. Hayakawa, S. Tamail, Selvan, M. Nogami, Appl. Phys. Lett. 74, 1513 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. H.R. Stuart, D.G. Hall, Appl. Phys. Lett. 73, 3815 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  29. U. Banin, O. Millo, Annu. Rev. Phys. Chem. 54, 465 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. A.L. Efros, M. Rosen, Annu. Rev. Mater. Sci. 30, 475 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. S.V. Gaponenko, Optical Properties of Semiconductor Nanocrystals (Cambridge University Press, Cambridge, 1998)

    Book  Google Scholar 

  32. L. Jacak, P. Hawrylak, A. Wojs, Quantum Dots (Springer, Berlin, 1998)

    Google Scholar 

  33. L.E. Brus, J. Chem. Phys. 80, 4403 (1984)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. L. Canham, Appl. Phys. Lett. 57, 1046 (1990)

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. T. Shimizu-Iwayama, M. Oshima, T. Niimi, S. Nakao, K. Saitoh, T. Fujita, N. Itoh, J. Phys. Condens. Matter 5, 375 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. L. Pavesi, in Optoelectronic Integration on Silicon, Proc. SPIE, vol. 4997 (2003), p. 206

    Google Scholar 

  37. L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, F. Priolo, Nature 408, 440 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. N. Lalic, J. Linnros, J. Lumin. 80, 263 (1999)

    Article  Google Scholar 

  39. M. Kulakci, U. Serincan, R. Turan, Semicond. Sci. Technol. 21, 1527 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  40. M. Porti, M. Avidano, M. Nafria, X. Aymerich, J. Carreras, O. Jambois, B. Garrido, J. Appl. Phys. 101, 064509 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. C. Bonafos, H. Coffin, S. Schamm, N. Cherkashin, G. Ben Assayag, P. Dimitrakis, P. Normand, M. Carrada, V. Paillard, A. Claverie, Solid-State Electron. 49, 1734 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. K. Luterova, M. Cazzanelli, J.P. Likforman, D. Navarro, J. Valenta, T. Ostatnicky, K. Dohnalova, S. Cheylan, P. Gilliot, B. Honerlage, L. Pavesi, I. Pelant, Opt. Mater. 27, 750 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  43. L. Dal Negro, L. Pavesi, G. Pucker, G. Franzo, F. Priolo, Opt. Mater. 17, 41 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  44. P. Janda, J. Valenta, T. Ostatnicky, E. Skopalova, I. Pelant, R.G. Elliman, R. Tomasiunas, J. Lumin. 121, 267 (2006)

    Article  Google Scholar 

  45. N. Daldosso, M. Melchiorri, L. Pavesi, G. Pucker, F. Gourbilleau, S. Chausserie, A. Belarouci, X. Portier, C. Dufour, J. Lumin. 121, 344 (2006)

    Article  Google Scholar 

  46. A. Meldrum, A. Hryciw, A.N. MacDonald, C. Blois, K. Marsh, J. Wang, Q. Li, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 713 (2006)

    Article  Google Scholar 

  47. B.G. Fernandez, M. Lopez, C. Garcia, A. Perez-Rodriguez, J.R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, A. Claverie, J. Appl. Phys. 91, 798 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  48. F. Iacona, C. Bongiorno, C. Spinella, S. Boninelli, F. Priolo, J. Appl. Phys. 95, 3723 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  49. Y.Q. Wang, R. Smirani, G.G. Ross, Nanoletters 4, 2041 (2004)

    ADS  Google Scholar 

  50. Y.Q. Wang, R. Smirani, G.G. Ross, Nanotechnology 15, 1554 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  51. Y.Q. Wang, R. Smirani, G.G. Ross, Appl. Phys. Lett. 86, 221920 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  52. J. Wang, X.F. Wang, Q. Li, A. Hryciw, A. Meldrum, Philos. Mag. 87, 11 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  53. G. Hadjisavvas, I.N. Remediakis, P.C. Kelires, Phys. Rev. B 74, 165419 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  54. E. Kapetanakis, P. Normand, D. Tsoukalas, K. Beltsios, J. Stoemenos, S. Zhang, J. van den Berg, Appl. Phys. Lett. 77, 3450 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. P. Normand, D. Tsoukalas, E. Kapetanakis, J.A. Van den Berg, D.G. Armour, J. Stoemenos, C. Vieu, Electrochem. Solid State Lett. 1, 88 (1998)

    Article  Google Scholar 

  56. L. Pavesi et al. (eds.), Towards the First Silicon Laser. NATO Science Series II, vol. 93 (Kluwer Academic, Dordrecht, 2003)

    Google Scholar 

  57. M. Fujii, M. Yoshida, Y. Kanzawa, S. Hayashi, K. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 71, 1198 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. C. Maurizio, F. Iacona, F. D’Acapito, G. Franzo, F. Priolo, Phys. Rev. B 74, 205428 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. S.P. Withrow, C.W. White, A. Meldrum, J.D. Budai, D.M. Hembree, J.C. Barbour, J. Appl. Phys. 68, 396 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  60. M. López, B. Garrido, C. García, P. Pellegrino, A. Pérez-Rodríguez, J.R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, A. Claverie, Appl. Phys. Lett. 80, 1637 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  61. M. López, B. Garrido, C. Bonafos, A. Pérez-Rodríguez, J.R. Morante, A. Claverie, Nucl. Instrum. Methods B 178, 89 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  62. T. Shimizu-Iwayama, T. Hama, D.E. Hole, I.W. Boyd, Solid State Electron. 45, 1487 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  63. R. Lockwood, A. Hryciw, A. Meldrum, Appl. Phys. Lett. 89, 263112 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  64. C.J. Park, H.Y. Cho, S. Kim, S.H. Choi, R.G. Elliman, J.H. Han, C. Kim, H.N. Hwang, C.C. Hwang, J. Appl. Phys. 99, 036101 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. J.-Y. Zhang, Y.-H. Ye, X.-L. Tan, X.-M. Bao, Appl. Phys. Lett. 86, 6139 (1999)

    Google Scholar 

  66. S.H. Cho, S.C. Han, S.T. Hwang, Thin Solid Films 413, 177 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  67. S.N.M. Mestanza, E. Rodriguez, N.C. Frateschi, Nanotechnology 17, 4548 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. S. Duguay, J.J. Grob, A. Slaoui, Y. Le Gall, M. Amann-Liess, J. Appl. Phys. 97, 104330 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. Y. Kanemitsu, H. Tanaka, T. Kushida, K.S. Min, H.A. Atwater, J. Appl. Phys. 86, 1762 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  70. C. Bonafos, B. Garrido, M. López, A. Romano-Rodríguez, O. González-Varona, A. Pérez-Rodriguez, J.R. Morante, R. Rodríguez, Nucl. Instrum. Methods B 147, 373 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  71. M. Ando, Y. Kanemitsu, T. Kushida, K. Matsuda, T. Saiki, C.W. White, Appl. Phys. Lett. 79, 539 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. R.E. de Lamaestre, H. Bernas, D. Pacifici, G. Franzo, F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 88, 181115 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  73. R.E. de Lamaestre, H. Bernas, J. Appl. Phys. 98, 104310 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  74. R.E. de Lamaestre, J. Majimel, F. Jomard, H. Bernas, J. Phys. Chem. B 109, 19148 (2005)

    Article  Google Scholar 

  75. S. Tiwari, F. Rana, H. Hanafi, A. Hartstein, E.F. Crabbe, K. Chan, Appl. Phys. Lett. 68, 1377 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  76. H.Y. Zhai, H.M. Christen, C.W. White, J.D. Budai, A. Meldrum, D.H. Lowndes, Appl. Phys. Lett. 80, 4786 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  77. F.J. Himpsel, J.E. Ortega, G.J. Mankey, R.F. Williams, Adv. Phys. 47, 511 (1998)

    Article  Google Scholar 

  78. T.C. Schulthess, M. Benakli, P.B. Visscher, K.D. Sorge, J.R. Thompson, F.A. Modine, T.E. Haynes, L.A. Boatner, G.M. Stocks, H. Butler, J. Appl. Phys. 89, 7594 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  79. G.L. Zhang, S. Yu, J. Phys., Condens. Matter 9, 1851 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  80. S. Honda, F.A. Modine, T.E. Haynes, A. Meldrum, J.D. Budai, K.J. Song, J.R. Thompson, L.A. Boatner, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 581, 71 (2000)

    Google Scholar 

  81. S. Withrow, C.W. White, J.D. Budai, L.A. Boatner, K.D. Sorge, J.R. Thompson, R. Kalyanaraman, A. Meldrum, in 2001 MRS Fall Meeting Abstracts (Materials Research Society, Warrendale, 2001)

    Google Scholar 

  82. K.S. Buchanan, X.B. Zhu, A. Meldrum, M.R. Freeman, Nanoletters 5, 383 (2005)

    ADS  Google Scholar 

  83. K.S. Buchanan, A. Krichevsky, M.R. Freeman, A. Meldrum, Phys. Rev. B 70, 174436 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  84. S. Honda, F.A. Modine, A. Meldrum, J.D. Budai, T.E. Haynes, L.A. Boatner, L.A. Gea, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 540, 225 (1999)

    Google Scholar 

  85. R. Lopez, L.A. Boatner, T.E. Haynes, L.C. Feldman, R.F. Haglund Jr., J. Appl. Phys. 92, 4031 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  86. R. Lopez, T.E. Haynes, L.A. Boatner, L.C. Feldman, R.F. Haglund Jr., Opt. Lett. 27, 1327 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  87. R. Lopez, T.E. Haynes, L.A. Boatner, L.C. Feldman, R.F. Haglund Jr., Phys. Rev. B 65, 224113 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  88. M. Rini, A. Cavalleri, R. Lopez, L.A. Boatner, R.F. Haglund Jr., T.E. Haynes, L.C. Feldman, R.W. Schoenlein, Opt. Lett. 30, 558 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  89. R. Lopez, R.F. Haglund Jr., L.C. Feldman, T.E. Haynes, L.A. Boatner, Appl. Phys. Lett. 85, 5191 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  90. K.S. Beaty, A. Meldrum, J.F. Franck, K. Sorge, J.R. Thompson, C.W. White, L.A. Boatner, S. Honda, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 703, V9.38.1 (2002)

    Google Scholar 

  91. A. Meldrum, K.S. Buchanan, A. Hryciw, C.W. White, Adv. Mater. 16, 31 (2004)

    Article  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Dept. of Physics, University of Alberta, Edmonton, AB, T6G2G7, Canada

    A. Meldrum

  2. Dept. of Physics and Astronomy, University of North Carolina, Chapel Hill, NC, 27599, USA

    R. Lopez

  3. Department of Physics, Belmont University, Nashville, TN, 37212, USA

    R. H. Magruder

  4. Materials Science and Technology Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, 37831, USA

    L. A. Boatner & C. W. White

Authors
  1. A. Meldrum
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. R. Lopez
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. R. H. Magruder
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. L. A. Boatner
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  5. C. W. White
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to A. Meldrum .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. CSNSM-CNRS, Université Paris-Sud 11, Orsay, 91405, France

    Harry Bernas

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2009 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Meldrum, A., Lopez, R., Magruder, R.H., Boatner, L.A., White, C.W. (2009). Structure and Properties of Nanoparticles Formed by Ion Implantation. In: Bernas, H. (eds) Materials Science with Ion Beams. Topics in Applied Physics, vol 116. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-88789-8_9

Download citation

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-88789-8_9

  • Published:

  • Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg

  • Print ISBN: 978-3-540-88788-1

  • Online ISBN: 978-3-540-88789-8

  • eBook Packages: Physics and AstronomyPhysics and Astronomy (R0)

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation