溶媒フリー合成法による半導体ナノ粒子の構造制御と大量合成

无溶剂合成法半导体纳米颗粒的结构控制和大规模合成

• 批准号: 17655081
• 负责人: 寺西 利治
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17655081/
• 关键词: 溶媒フリー合成; 半導体ナノ粒子; CdSeナノ粒子; CdSナノ粒子; Cu_xSナノ粒子; 発光特性; 粒径制御; 形状制御; 溶媒フリー合成法

可視光領域にバンドギャップを持つ半導体ナノ粒子は、発光ダイオードなどの受光・発光素子あるいは光電変換素子として極めて重要な位置にあり、ナノスケールでの構造制御および大量合成技術の開発が切望されている。本研究では、可視領域に発光波長を有するCdSナノ粒子、ならびに、近赤外領域に発光波長を有するCU_xSナノ粒子に焦点を当て、金属前駆体および含カルコゲン有機分子の混合物を不活性ガス下で熱処理することにより、半導体ナノ粒子の一次構造(粒径、形状)を制御し、大量合成することを目的とした。新規硫化物半導体の新規合成法の確立のため、ステアリン酸カドミウム、1,3-ジブチルチオ尿素、1-ドデカンチオール、オレイルアミンのη-オクチルエーテル溶液を230℃に加熱することにより、CdSナノ粒子を合成した。反応時間を変化させることにより、六方晶構造を有する単分散なCdSナノ粒子が得られ、'その粒径を1.5〜3.8nmの範囲で制御することができた。これは、アミンによる1,3-ジブチルチオ尿素のC-S結合開裂の反応性が比較的低く、核形成段階をうまく制御できたためと考えられる。さらに、得られたCdSナノ粒子は量子収率60%を示し、410〜460nmの範囲でバンド端発光の発光波長を制御することが可能であった。同様の手法により、単分散CU_xSナノ粒子の合成にも成功し、ディスク状の粒子が生成していることが明らかとなった。チオールおよび1,3-ジブチルチオ尿素の添加量あるいは反応時間により、Cu_<1.75>Sナノディスクの粒径を5〜15nmの範囲で制御することが可能であり、結晶構造ならびに構造特異的な配列形成を明らかにした。加えて、二種類の硫化物半導体からなるCo_9S_8/PdS_xナノどんぐりの不安定Co_9S_8相の融合により、世界で初めて三つの相が異方的に相分離したPdS_x/Co_9S_8/PdS_xナノピーナッツの選択的合成に成功した。

Visible light field に バ ン ド ギ ャ ッ プ を hold つ semiconductor ナ ノ は, 発 light particles ダ イ オ ー ド な ど の by light, 発 light element child あ る い は photoelectric variations in grain son と し て め extremely important な て position に あ り, ナ ノ ス ケ ー ル で の tectonic suppression お よ び large synthetic technology の open 発 が eager さ れ て い る. This study で は, visual field に を 発 wavelength have す る CdS ナ ノ particle, な ら び に, nearly bare field に を 発 wavelength have す る CU_xS ナ ノ particle に focus を when て 駆 before, metal body お よ び containing カ ル コ ゲ ン を not active organic molecules の mixture ガ ス で heat 処 Richard す る こ と に よ り, semiconductor ナ ノ particle の a structure (grain size and shape State: を preparation of を, mass synthesis of する とを とを purpose: と た た. New rules sulfide semiconductor の new rules synthesis の establish の た め, ス テ ア リ ン acid カ ド ミ ウ ム, 1, 3 - ジ ブ チ ル チ オ urea, 1 - ド デ カ ン チ オ ー ル, オ レ イ ル ア ミ ン の eta - オ ク チ ル エ ー テ ル solution を 230 ℃ heating に す る こ と に よ り, CdS ナ ノ particle を synthetic し た. 応 time を variations change さ せ る こ と に よ り, hexagonal structure を す る 単 scattered な CdS ナ が ノ particles have ら れ, 'そ の を particle size 1.5 ~ 3.8 nm の van 囲 で す system initiates a る こ と が で き た. こ れ は, ア ミ ン に よ る 1, 3 - ジ ブ チ ル チ オ urea の C - S inverse cracking の 応 が compared low く, nucleation Duan Jie を う ま く suppression で き た た め と exam え ら れ る. さ ら に, ら れ た CdS ナ ノ は quantum particles 収 rate 60% を し, 410 ~ 460 nm の van 囲 で バ ン ド end 発 light の を 発 wavelength suppression す る こ と が may で あ っ た. With others in の gimmick に よ り, disperse 単 CU_xS ナ ノ particle の synthetic に も successful し, デ ィ ス ク shape が の particles generated し て い る こ と が Ming ら か と な っ た. チ オ ー ル お よ び 1, 3 - ジ ブ チ ル チ の オ urea content あ る い は 応 time に よ り, Cu_ < 1.75 > S ナ ノ デ ィ ス ク の size を 5 ~ 15 nm の van 囲 で す system initiates a る こ と が may で あ り, crystallization structure な ら び に construction specific な column form を Ming ら か に し た. Add え て, two kinds の sulfide semiconductor か ら な る Co_9S_8 / PdS_x ナ ノ ど ん ぐ り の unrest Co_9S_8 phase の fusion に よ り, the early で め て three つ が の phase separation of different parties に し た PdS_x Co_9S_8 / PdS_x ナ ノ ピ ー ナ ッ ツ の sentaku synthetic に successful し た.

项目成果

Anisotropically phase-segregated Pd-Co-Pd sulfide nanoparticles formed by fusing two Co-Pd sulfide nanoparticles.

• DOI: 10.1002/anie.200603865
• 发表时间: 2007-02
• 期刊: Angewandte Chemie
• 作者: T. Teranishi;M. Saruyama;M. Nakaya;M. Kanehara

Solventless Synthesis and Optical Properties of CdS Nanoparticles

CdS 纳米颗粒的无溶剂合成及其光学性质

• 发表时间: 2006
• 期刊: Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. 31
• 作者: M.Kobayashi;A.Takahara;Kei.Inumaru;Kei.Inumaru;Kei.Inumaru;T.Teranishi et al.;T.Teranishi et al.;M.Kanehara et al.
• 通讯作者: M.Kanehara et al.

Anisotropically Phase-Segregated CoPd Sulfide Nanoacorns : Stability Improvement and New Heterostructures

各向异性相分离的硫化钴纳米橡子：稳定性改进和新的异质结构

• 发表时间: 2007
• 期刊: Chem.Lett. (in press)
• 作者: M.Kobayashi;A.Takahara;Kei.Inumaru;Kei.Inumaru;Kei.Inumaru;T.Teranishi et al.;T.Teranishi et al.
• 通讯作者: T.Teranishi et al.

Anisotropically Phase-Separated Biphasic Particles (highlight article)

各向异性相分离双相颗粒（亮点文章）

• 发表时间: 2006
• 期刊: Small 2
• 作者: M.Kobayashi;A.Takahara;Kei.Inumaru;Kei.Inumaru;Kei.Inumaru;T.Teranishi et al.;T.Teranishi et al.;M.Kanehara et al.;T.Teranishi
• 通讯作者: T.Teranishi

Size Tuning and Optical Properties of CdSe Nanoparticles Synthesized from Cadmium Stearate

由硬脂酸镉合成的 CdSe 纳米颗粒的尺寸调节和光学性质

• 发表时间: 2005
• 期刊: Chem.Lett. 34(7)
• 作者: M.Kobayashi;A.Takahara;Kei.Inumaru;Kei.Inumaru;Kei.Inumaru;T.Teranishi et al.;T.Teranishi et al.;M.Kanehara et al.;T.Teranishi;M.Kanehara et al.;T.Teranishi et al.
• 通讯作者: T.Teranishi et al.