化合物半導体ナノ粒子をユニットとした三次元構造体の構築およびその光学特性制御

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本年度は,半導体ナノ粒子三次元構造の構築の実現に向け,固体基板上への固定化法ならびにパターン形成技術について検討した結果,以下に示すような研究成果が得られました。半導体ナノ結晶を利用した次世代薄膜型電子・光学デバイスの作製において、ナノ結晶の基材への固定化は重要なプロセスです。高密度に固定化された半導体ナノ結晶薄膜の発光特性は、ナノ結晶サイズのみならず発光効率や固定化量(結晶間距離)に依存します。したがってこれらの発光特性と薄膜の構造との相関を明らかにすることは、半導体ナノ結晶を利用した発光デバイスを作製する上で重要です。CdTeナノ結晶は有機配位子を用いてHot injection法により作製したました。本研究では反応時間を制御し、サイズの異なるCdTeナノ結晶を作製しました。得られたナノ結晶分散トルエン溶液に、3-mercapto-propyltrimethoxysilaneにより表面修飾を施した石英基板を浸漬させ、ナノ結晶の固定化を行いました。その後、固定化基板をジチオール分子を含むトルエン溶液に浸漬させ、ナノ結晶薄膜の発光スペクトルの測定を行いました。ナノ結晶薄膜をジチオール分子と反応させると、反応時間とともに発光強度が増大することが明らかとなりました。この増強効果は用いる分子の種類によって異なり、アルキル鎖長が短いジチオール分子が最も有効な分子でした。反応後、再度ナノ結晶分散溶液に浸漬させた場合には多層膜が形成しました。サイズの異なるナノ結晶を積層させ、ジチオール分子にて反応させた場合にはサイズの大きなナノ結晶からの発光のみが観察され、反応時間とともに発光増強することがわかりました。それぞれのナノ結晶の量子収率と被覆率を用いて複合薄膜の発光スペクトルを検証した結果から、多層膜においてはナノ結晶間のエネルギー移動が生じていることが示唆されました。助成により,平成18年度に得られた研究成果をもとに,国内において発表を行い,Chemical Communications誌に論文発表しました。