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精密に構造制御した半導体ナノ粒子積層膜の調製と光電気化学的評価

结构精确控制的半导体纳米颗粒叠层薄膜的制备及光电化学评价

基本信息

批准号：
09750906
负责人：
西澤松彦
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

化学的に安定な化合物半導体であるCdSの超微粒子を金単結晶の(111)面上に固定し、走査プローブ顕微鏡による電子構造解析を個々の超微粒子に対して行い、量子サイズ効果の実験的検証に成功した。超微粒子の固定はアミノチオールで金表面およびCdS粒子表面を修飾しておき、これらをグルタルアルデヒドで架橋しておこなった。STM探針を標的粒子状に固定し、V-I曲線からバンドギャップを算出した。粒子サイズを予めSTM画像として評価しておくことにより、粒子サイズとバンドギャップとの関係を系統的に調べることが出来た。結果は、理論的予測を定量的に再現するものであった。過去の研究は粒径分布を持つコロイド溶液の吸収スペクトルから見積もる平均値に基づいて議論されていた。これに対し、本研究はサイズ既知の粒子1個に対して行われており、すなわち初めて量子サイズ効果の厳密な実験的検証が出来たと言える。さらにこの結果を発展させ、CdS超微粒子積層電極の光電気化学特性を、積層数、粒子間距離に対応させて議論し、半導体超微粒子間での電子ホッピングのダイナミクスに対する理論展開を行った。一方、アンダーポテンシャル析出法によって、CdS超薄膜を電気化学的にエピタキシャル成膜させる技術を開発し、原子サイズで制御された膜厚とバンドギャップとの相関付けに成功した。金単結晶の(111)面上に水溶液からCdとSを交互にアンダーポテンシャルデポジッションさせ、厳密な意味で原子レベルの膜厚制御を行った。こうして得られた膜厚の異なる(積層数の異なる)CdS超薄膜のバンドギャップをアクションスペクトルから計算し、二次元の量子サイズ効果について理論構築も含めて詳細に議論した。

The chemically stable compound semiconductor, CdS ultrafine particles, are immobilized on the (111) surface of a gold crystal, and the electronic structure analysis of a single ultrafine particle is carried out using a protomicroscope. The practical demonstration of the effectiveness of quantum devices has been successful. Ultrafine particles are immobilized on the surface of gold and CdS particles, and the surface of CdS particles is modified to bridge the gap. STM probe particle shape fixed, V-I curve from the top to bottom calculation The particle size distribution system is composed of two parts: one part of the particle size distribution system and the other part of the particle size distribution system. The results are based on theoretical predictions. Past research has discussed the particle size distribution based on the average value of the absorption coefficient of the Uroid solution. This study is based on the results of a series of experiments. In this paper, the photoelectrochemical characteristics, the number of layers, the distance between particles of CdS ultrafine particle multilayer electrode are discussed. The theoretical development of electron interaction between semiconductor ultrafine particles is carried out. A method for preparing CdS ultra-thin films by electrochemical deposition was developed. Gold crystal (111) surface of aqueous solution from Cd to S interaction, density means atomic separation and film thickness control The theoretical construction of CdS ultra-thin films with different film thickness (different layer thickness) and two-dimensional quantum structure is discussed in detail.