Abstract

We present a new light trapping technique to reduce reflection loss, as well as for light, focusing at submicron scales for solar cell and image sensing applications. We have fabricated hexagonal arrays of ZnO funnel-like structures on Si substrate by the patterned growth of ZnO nanowires in a hydrothermal growth process. The funnels are optimized so that the effective refractive index along the vertical direction decreases gradually from the Si surface to the top of funnel to reduce Fresnel reflection at a device-air interface. Finite difference time domain simulation is used for optimization of the minimum reflectivity and to analyze optical properties such as angle dependency, polarization dependency, and funneling effect. The structures function similar to a GRIN lens in light trapping and convergence. An optimized structure reduces the average reflectivity close to 3% in the wavelength range of 300–1200 nm with the possibility of confining incident light to a few hundreds of nanometers.

© 2016 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article
OSA Recommended Articles
Funnel-shaped silicon nanowire for highly efficient light trapping

Mohamed Hussein, Mohamed Farhat. O. Hameed, Nihal F. F. Areed, Ashraf Yahia, and S. S. A. Obayya
Opt. Lett. 41(5) 1010-1013 (2016)

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. Lalanne and G. M. Morris, Proc. SPIE 2776, 300 (1996).
    [Crossref]
  2. G. Agranov, V. Berezin, and R. H. Tsai, IEEE Trans. Electron. Dev. 50, 4 (2003).
    [Crossref]
  3. P. Spinelli, M. A. Verschuuren, and A. Polman, Nat. Commun. 3, 692 (2012).
    [Crossref]
  4. K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, Y. Cui, and S. Fan, Nano Lett. 12, 1616 (2012).
    [Crossref]
  5. S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
    [Crossref]
  6. S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
    [Crossref]
  7. Y. Kanamori, M. Sasaki, and K. Hane, Opt. Lett. 24, 1422 (1999).
    [Crossref]
  8. Y. C. Chao, C. Y. Chen, C. A. Lin, and J. H. He, Energy Environ. Sci. 4, 3436 (2011).
    [Crossref]
  9. H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
    [Crossref]
  10. Y. J. Lee, D. S. Ruby, D. W. Peters, B. B. McKenzie, and J. W. P. Hsu, Nano Lett. 8, 1501 (2008).
    [Crossref]
  11. H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
    [Crossref]
  12. J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
    [Crossref]
  13. P. Aurang, O. Demircioglu, F. Es, R. Turan, and H. E. Unalan, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1253 (2013).
    [Crossref]
  14. C. K. Huang, K. W. Sun, and W. L. Chan, Opt. Express 20, A85 (2012).
    [Crossref]
  15. Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
    [Crossref]
  16. B. Dev Choudhury, A. Abedin, A. Dev, R. Sanatinia, and S. Anand, Opt. Mater. Express 3, 1039 (2013).
    [Crossref]
  17. A. Dev, B. Dev Choudhury, A. Abedin, and S. Anand, Adv. Funct. Mater. 24, 4577 (2014).
    [Crossref]
  18. Lumerical Solutions, Inc., http://www.lumerical.com/tcad-products/fdtd/ .
  19. D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.
  20. K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
    [Crossref]
  21. M. Khorasaninejad and F. Capasso, Nano Lett. 15, 6709 (2015).
    [Crossref]

2015 (1)

M. Khorasaninejad and F. Capasso, Nano Lett. 15, 6709 (2015).
[Crossref]

2014 (2)

A. Dev, B. Dev Choudhury, A. Abedin, and S. Anand, Adv. Funct. Mater. 24, 4577 (2014).
[Crossref]

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

2013 (2)

P. Aurang, O. Demircioglu, F. Es, R. Turan, and H. E. Unalan, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1253 (2013).
[Crossref]

B. Dev Choudhury, A. Abedin, A. Dev, R. Sanatinia, and S. Anand, Opt. Mater. Express 3, 1039 (2013).
[Crossref]

2012 (5)

C. K. Huang, K. W. Sun, and W. L. Chan, Opt. Express 20, A85 (2012).
[Crossref]

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

P. Spinelli, M. A. Verschuuren, and A. Polman, Nat. Commun. 3, 692 (2012).
[Crossref]

K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, Y. Cui, and S. Fan, Nano Lett. 12, 1616 (2012).
[Crossref]

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

2011 (1)

Y. C. Chao, C. Y. Chen, C. A. Lin, and J. H. He, Energy Environ. Sci. 4, 3436 (2011).
[Crossref]

2010 (1)

H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
[Crossref]

2009 (1)

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

2008 (1)

Y. J. Lee, D. S. Ruby, D. W. Peters, B. B. McKenzie, and J. W. P. Hsu, Nano Lett. 8, 1501 (2008).
[Crossref]

2007 (1)

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

2003 (1)

G. Agranov, V. Berezin, and R. H. Tsai, IEEE Trans. Electron. Dev. 50, 4 (2003).
[Crossref]

1999 (1)

1996 (1)

P. Lalanne and G. M. Morris, Proc. SPIE 2776, 300 (1996).
[Crossref]

1992 (1)

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

Abedin, A.

A. Dev, B. Dev Choudhury, A. Abedin, and S. Anand, Adv. Funct. Mater. 24, 4577 (2014).
[Crossref]

B. Dev Choudhury, A. Abedin, A. Dev, R. Sanatinia, and S. Anand, Opt. Mater. Express 3, 1039 (2013).
[Crossref]

Agranov, G.

G. Agranov, V. Berezin, and R. H. Tsai, IEEE Trans. Electron. Dev. 50, 4 (2003).
[Crossref]

Algra, R. E.

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Almqvist, S.

D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.

Anand, S.

A. Dev, B. Dev Choudhury, A. Abedin, and S. Anand, Adv. Funct. Mater. 24, 4577 (2014).
[Crossref]

B. Dev Choudhury, A. Abedin, A. Dev, R. Sanatinia, and S. Anand, Opt. Mater. Express 3, 1039 (2013).
[Crossref]

Aurang, P.

P. Aurang, O. Demircioglu, F. Es, R. Turan, and H. E. Unalan, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1253 (2013).
[Crossref]

Baik, J. M.

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Bakkers, E. P. A. M.

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Berezin, V.

G. Agranov, V. Berezin, and R. H. Tsai, IEEE Trans. Electron. Dev. 50, 4 (2003).
[Crossref]

Besharat, Z.

D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.

Capasso, F.

M. Khorasaninejad and F. Capasso, Nano Lett. 15, 6709 (2015).
[Crossref]

Chan, W. L.

Chao, Y. C.

Y. C. Chao, C. Y. Chen, C. A. Lin, and J. H. He, Energy Environ. Sci. 4, 3436 (2011).
[Crossref]

Chen, C. Y.

Y. C. Chao, C. Y. Chen, C. A. Lin, and J. H. He, Energy Environ. Sci. 4, 3436 (2011).
[Crossref]

H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
[Crossref]

Ching, K.-L.

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

Choi, W. J.

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Cui, Y.

K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, Y. Cui, and S. Fan, Nano Lett. 12, 1616 (2012).
[Crossref]

Das, A.

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

Demircioglu, O.

P. Aurang, O. Demircioglu, F. Es, R. Turan, and H. E. Unalan, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1253 (2013).
[Crossref]

Dev, A.

A. Dev, B. Dev Choudhury, A. Abedin, and S. Anand, Adv. Funct. Mater. 24, 4577 (2014).
[Crossref]

B. Dev Choudhury, A. Abedin, A. Dev, R. Sanatinia, and S. Anand, Opt. Mater. Express 3, 1039 (2013).
[Crossref]

Dev Choudhury, B.

A. Dev, B. Dev Choudhury, A. Abedin, and S. Anand, Adv. Funct. Mater. 24, 4577 (2014).
[Crossref]

B. Dev Choudhury, A. Abedin, A. Dev, R. Sanatinia, and S. Anand, Opt. Mater. Express 3, 1039 (2013).
[Crossref]

Diedenhofen, S. L.

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Es, F.

P. Aurang, O. Demircioglu, F. Es, R. Turan, and H. E. Unalan, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1253 (2013).
[Crossref]

Fan, S.

K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, Y. Cui, and S. Fan, Nano Lett. 12, 1616 (2012).
[Crossref]

Fan, Z.

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

Foja, C.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Franze, K.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Gohda, S.

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

Göthelid, M.

D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.

Grosche, J.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Gu, L.

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

Guck, J.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Hane, K.

Hartsuiker, A.

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Hayashi, Y.

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

He, J. H.

Y. C. Chao, C. Y. Chen, C. A. Lin, and J. H. He, Energy Environ. Sci. 4, 3436 (2011).
[Crossref]

H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
[Crossref]

Heo, J.

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Hide, I.

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

Hsu, J. W. P.

Y. J. Lee, D. S. Ruby, D. W. Peters, B. B. McKenzie, and J. W. P. Hsu, Nano Lett. 8, 1501 (2008).
[Crossref]

Huang, C. K.

Huang, H.

H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
[Crossref]

Immink, G.

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Jeong, H. Y.

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Kanamori, Y.

Khorasaninejad, M.

M. Khorasaninejad and F. Capasso, Nano Lett. 15, 6709 (2015).
[Crossref]

Kim, D.

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Kim, J. K.

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Kim, M. H.

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Kwon, K.

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

Lai, Y. F.

H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
[Crossref]

Lalanne, P.

P. Lalanne and G. M. Morris, Proc. SPIE 2776, 300 (1996).
[Crossref]

Lee, J. W.

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Lee, Y. J.

Y. J. Lee, D. S. Ruby, D. W. Peters, B. B. McKenzie, and J. W. P. Hsu, Nano Lett. 8, 1501 (2008).
[Crossref]

Leung, S.-F.

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

Lin, C. A.

Y. C. Chao, C. Y. Chen, C. A. Lin, and J. H. He, Energy Environ. Sci. 4, 3436 (2011).
[Crossref]

Lin, Q.

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

Lin, Y. C.

H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
[Crossref]

Lin, Z.

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

Liu, C. P.

H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
[Crossref]

Liu, V.

K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, Y. Cui, and S. Fan, Nano Lett. 12, 1616 (2012).
[Crossref]

Liu, Y.

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

McKenzie, B. B.

Y. J. Lee, D. S. Ruby, D. W. Peters, B. B. McKenzie, and J. W. P. Hsu, Nano Lett. 8, 1501 (2008).
[Crossref]

Morris, G. M.

P. Lalanne and G. M. Morris, Proc. SPIE 2776, 300 (1996).
[Crossref]

Muskens, O. L.

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Nagamine, F.

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

Peters, D. W.

Y. J. Lee, D. S. Ruby, D. W. Peters, B. B. McKenzie, and J. W. P. Hsu, Nano Lett. 8, 1501 (2008).
[Crossref]

Polman, A.

P. Spinelli, M. A. Verschuuren, and A. Polman, Nat. Commun. 3, 692 (2012).
[Crossref]

Reichenbach, A.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Rihtnesberg, D. B.

D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.

Rivas, J. G.

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Rohatgi, A.

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

Ruby, D. S.

Y. J. Lee, D. S. Ruby, D. W. Peters, B. B. McKenzie, and J. W. P. Hsu, Nano Lett. 8, 1501 (2008).
[Crossref]

Sanatinia, R.

Sasaki, M.

Schild, D.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Schinkinger, S.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Shih, Y. I.

H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
[Crossref]

Shimokawa, R.

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

Skatchkov, S. N.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Spinelli, P.

P. Spinelli, M. A. Verschuuren, and A. Polman, Nat. Commun. 3, 692 (2012).
[Crossref]

Sugunan, A.

D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.

Sun, K. W.

Takato, H.

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

Toprak, M. S.

D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.

Travis, K.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Tsai, R. H.

G. Agranov, V. Berezin, and R. H. Tsai, IEEE Trans. Electron. Dev. 50, 4 (2003).
[Crossref]

Tsuboi, H.

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

Turan, R.

P. Aurang, O. Demircioglu, F. Es, R. Turan, and H. E. Unalan, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1253 (2013).
[Crossref]

Uckermann, O.

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Unalan, H. E.

P. Aurang, O. Demircioglu, F. Es, R. Turan, and H. E. Unalan, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1253 (2013).
[Crossref]

Vecchi, G.

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Verschuuren, M. A.

P. Spinelli, M. A. Verschuuren, and A. Polman, Nat. Commun. 3, 692 (2012).
[Crossref]

Vos, W. L.

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Wang, K. X.

K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, Y. Cui, and S. Fan, Nano Lett. 12, 1616 (2012).
[Crossref]

Wang, Q.

D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.

Wang, Z. L.

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

Wong, C. P.

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

Xu, C.

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

Xu, S.

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

Yamanaka, M.

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

Yang, X.

D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.

Ye, B. U.

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Yu, K.

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

Yu, M.

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

Yu, Z.

K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, Y. Cui, and S. Fan, Nano Lett. 12, 1616 (2012).
[Crossref]

ACS Appl. Mater. Interfaces (1)

J. W. Lee, B. U. Ye, D. Kim, J. K. Kim, J. Heo, H. Y. Jeong, M. H. Kim, W. J. Choi, and J. M. Baik, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 1375 (2014).
[Crossref]

Adv. Energy Mater. (1)

Y. Liu, A. Das, S. Xu, Z. Lin, C. Xu, Z. L. Wang, A. Rohatgi, and C. P. Wong, Adv. Energy Mater. 2, 47 (2012).
[Crossref]

Adv. Funct. Mater. (1)

A. Dev, B. Dev Choudhury, A. Abedin, and S. Anand, Adv. Funct. Mater. 24, 4577 (2014).
[Crossref]

Adv. Mater. (1)

S. L. Diedenhofen, G. Vecchi, R. E. Algra, A. Hartsuiker, O. L. Muskens, G. Immink, E. P. A. M. Bakkers, W. L. Vos, and J. G. Rivas, Adv. Mater. 21, 973 (2009).
[Crossref]

Cryst. Growth Des. (1)

H. Huang, C. Y. Chen, Y. F. Lai, Y. I. Shih, Y. C. Lin, J. H. He, and C. P. Liu, Cryst. Growth Des. 10, 3297 (2010).
[Crossref]

Energy Environ. Sci. (1)

Y. C. Chao, C. Y. Chen, C. A. Lin, and J. H. He, Energy Environ. Sci. 4, 3436 (2011).
[Crossref]

IEEE Trans. Electron. Dev. (1)

G. Agranov, V. Berezin, and R. H. Tsai, IEEE Trans. Electron. Dev. 50, 4 (2003).
[Crossref]

J. Am. Ceram. Soc. (1)

P. Aurang, O. Demircioglu, F. Es, R. Turan, and H. E. Unalan, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1253 (2013).
[Crossref]

Jpn. J. Appl. Phys. (1)

H. Takato, M. Yamanaka, Y. Hayashi, R. Shimokawa, I. Hide, S. Gohda, F. Nagamine, and H. Tsuboi, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1665 (1992).
[Crossref]

Nano Lett. (4)

M. Khorasaninejad and F. Capasso, Nano Lett. 15, 6709 (2015).
[Crossref]

K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, Y. Cui, and S. Fan, Nano Lett. 12, 1616 (2012).
[Crossref]

S.-F. Leung, M. Yu, Q. Lin, K. Kwon, K.-L. Ching, L. Gu, K. Yu, and Z. Fan, Nano Lett. 12, 3682 (2012).
[Crossref]

Y. J. Lee, D. S. Ruby, D. W. Peters, B. B. McKenzie, and J. W. P. Hsu, Nano Lett. 8, 1501 (2008).
[Crossref]

Nat. Commun. (1)

P. Spinelli, M. A. Verschuuren, and A. Polman, Nat. Commun. 3, 692 (2012).
[Crossref]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

Opt. Mater. Express (1)

Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1)

K. Franze, J. Grosche, S. N. Skatchkov, S. Schinkinger, C. Foja, D. Schild, O. Uckermann, K. Travis, A. Reichenbach, and J. Guck, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8287 (2007).
[Crossref]

Proc. SPIE (1)

P. Lalanne and G. M. Morris, Proc. SPIE 2776, 300 (1996).
[Crossref]

Other (2)

Lumerical Solutions, Inc., http://www.lumerical.com/tcad-products/fdtd/ .

D. B. Rihtnesberg, S. Almqvist, Q. Wang, A. Sugunan, X. Yang, M. S. Toprak, Z. Besharat, and M. Göthelid, in 4th IEEE International Nanoelectronics Conference, June2011, p. 5.

Supplementary Material (4)

NameDescription
» Visualization 1: MPG (2164 KB)      Describes the funneling effect in ZnO-funnels at 450 nm wavelength.
» Visualization 2: MPG (1740 KB)      Describes the funneling effect in ZnO-funnels at 550 nm wavelength.
» Visualization 3: MPG (1934 KB)      Describes the funneling effect in ZnO-funnels at 650 nm wavelength.
» Visualization 4: MPG (1296 KB)      Describes the funneling effect in ZnO-funnels at 1100 nm wavelength.

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.


Figures (5)

Fig. 1.
Fig. 1. SEM images of fabricated ZnO funnels on Si substrate. (a) Sample 1, (b) sample 2, (c) sample 3, (d) a schematic of the optimized structure obtained through FDTD simulation, and (e) a single ZnO funnel as an equivalent GRIN lens (at 480 nm wavelength).
Fig. 2.
Fig. 2. Total reflectance spectra of the three samples (a) experimentally measured by spectrometer and (b) obtained by FDTD simulations. The periods in samples 1, 2, and 3 are 3000, 2000, and 1500 nm, respectively.
Fig. 3.
Fig. 3. E -field profiles in ZnO funnels for different wavelengths (a)  < 368    nm , (b) 400–700 nm, and (c)  > 700    nm . (d)  X Y cross section at 1100 nm showing the confinement of field at the base of the funnel.
Fig. 4.
Fig. 4. Simulated reflection spectrum of the optimized structure, compared with that of a bare Si surface: (a) at 0°, 30° and 60° incidence angles, and (b) for three different polarizations (0°, 45°, and 90°).
Fig. 5.
Fig. 5. Calculated effective RI at cross sections of an individual ZnO funnel unit along the vertical direction ( Z ) (a) for the optimized structure and (b) when the funnels overlap with each other at the top.

Metrics