Size-tunable UV Luminescence from Organic-capped Si Nanoparticles-Developed Heterogeneous Interface for Precise Light Emission Control

有机封端硅纳米颗粒的尺寸可调紫外发光——开发异质界面以实现精确的光发射控制

• 批准号: 21710095
• 负责人: SHIRAHATA Naoto
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21710095/
• 关键词: ナノ材料; 光物性; 量子閉じ込め; 環境材料; シリコン; 表面; 界面; 発光; ナノコンタクト; 環境半導体; 蛍光; 単分子

The present study demonstrated the size-dependent UV PL features from the nanocrystals terminated with organic monolayers (i.e., Si/organic core/shell nanoparticles) for the first time. Two parameters should be satisfied to observe such unique PL features ; (i) the size of cores is controlled in diameter range less than 2.5 nm, and (ii) surface of the crystalline cores is covered with high density of monolayers to give nonoxidized Si nanoparticles. It can be clearly seen that the size control of cores allows the wavelength-tunable light emission in the range from 300 to 400 nm. Although the presence of oxidized surface region due to lower monomolecular coverage causes the drastic redshifted PL features, the difference in head group of monolayers, i.e., carbon-silicon and oxygen-silicon, does not influence on light absorption and emission properties, suggesting an advantage that we have many options for choosing a reaction route to synthesize a variety of organic-modified nanoparticles. These results would be open a new frontier for silicon as environmentally-friendly light emitters.

本研究首次证明了由有机单分子膜(即硅/有机核/壳纳米颗粒)封端的纳米晶具有尺寸相关的紫外光致发光特性。要观察到这种独特的发光特性，必须满足两个参数：(I)晶核的尺寸被控制在直径小于2.5 nm的范围内；(Ii)晶核的表面覆盖着高密度的单分子膜，以获得非氧化硅纳米颗粒。可以清楚地看到，芯子的尺寸控制允许波长可调的光发射在300到400 nm的范围内。尽管由于单分子覆盖率较低而导致氧化表面区域的存在导致了荧光特征的急剧红移，但单分子膜头基的不同，即碳-硅和氧-硅，并不影响光的吸收和发射性能，这表明我们有许多选择的反应路线来合成各种有机修饰的纳米颗粒。这些结果将为硅作为环境友好型发光材料开辟一个新的领域。

项目成果

Near-infrared photoluminescence and Raman characterization of bismuth-embedded sodalite nanocrystals.

• DOI: 10.1364/ol.35.001743
• 发表时间: 2010-06
• 期刊: Optics letters
• 影响因子: 3.6
• 作者: Hong-Tao Sun;M. Fujii;Y. Sakka;Zhenhua Bai;N. Shirahata;Liyan Zhang;Yuji Miwa;Hong Gao

超分子サイエンス&テクノロジー

超分子科学与技术

• 发表时间: 2009
• 作者: 大塚英幸;高原淳
• 通讯作者: 高原淳

発光色を紫外-可視で可変可能なIV族半導体ナノ粒子

IV 族半导体纳米颗粒，其发射颜色可从紫外光到可见光变化

• 发表时间: 2010
• 作者: 白幡直人;目義雄
• 通讯作者: 目義雄

単分子/IV属半導体接合系のヘテロ界面設計と機能(超分子サイエンス&テクノロジー)(国武豊喜監修)

单分子/IV族半导体结系统的异质界面设计与功能（超分子科学与技术）（国竹丰指导）

• 发表时间: 2009
• 作者: 山本景太朗;藤澤香織;堤治;橋新剛;与儀千尋;小島一男;大和田謙二;白幡直人
• 通讯作者: 白幡直人

Aqueous Dispersions of Carbon Nanotubes Stabilized by Zirconium Acetate

醋酸锆稳定的碳纳米管水分散体

• 发表时间: 2009
• 期刊: J. Nanosci. Nanotech 9
• 作者: S. Furumi;T. Uchikoshi;N. Shirahata;T. Suzuki;Y. Sakka
• 通讯作者: Y. Sakka