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半导体纳米粒子和芯/壳型半导体纳米粒子


技术摘要:
本发明的目的在于,提供量子效率(QY)较高,并且半值宽度(FWHM)较窄的半导体纳米粒子。本发明的实施方式的半导体纳米粒子为至少包含In、P、Zn和S的半导体纳米粒子,其中,以相对于In的摩尔比计,以下述范围而包含所述In以外的所述各成分:P:0.50~0.95,Zn:0.30~1.00  全部
背景技术:
表现出量子限制效果的程度的微小的半导体纳米粒子,具有取决于粒径的带隙。 通过光激发、电荷注入等的手段而形成在半导体纳米粒子内的激子,通过再结合而放出与 带隙对应能量的光子,因此通过适当选择半导体纳米粒子的组成及其粒径,而得到期望波 长下的发光。 发光的半值宽度(FWHM)主要取决于粒度分布,通过制备均匀的粒径的粒子而能够 提高颜色纯度。这些性质可用于彩色显示器、照明、防伪油墨等。 在可见光下的发光中,使用了Cd硫系化合物半导体纳米粒子、基于InP的半导体纳 米粒子。InP类半导体纳米粒子不含有害的Cd,因此较为有用,但是通常量子效率(QY)、FWHM 劣于Cd类的。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:美国专利申请公开第2015/0083969号说明书 专利文献2:美国专利第9334440号 专利文献3:美国专利第8221651号 专利文献4:美国专利申请公开第2017/0179338号说明书 非专利文献 非专利文献1:Sungwoo  Kim ,et  al ,J .Am .Chem .Soc .2012 ,134 ,3804-3809 , “Highly  Luminescent  InP/GaP/ZnS  Nanocrystals  and  Their  Application  to  White  Light-Emitting  Diodes” 非专利文献2:Heloise  Virieux,et  al,J.Am.Chem.Soc.2012,134,19701-19708, “InP/ZnS  Nanocrystals:Coupling  NMR  and  XPS  for  Fine  Surface  and  Interface  Description” 非专利文献3:Shu  Xu ,et  al ,J .Mater .Chem .,2008 ,18 ,2653-2656“, Rapid  synthesis  of  highly  luminescent  InP  and  InP/ZnS  nanocrystals” 非专利文献4:Liang  Li,et  al.,J.AM.CHEM.SOC.2008,130,11588-11589“, One- pot  Synthesis  of  Highly  Luminescent  InP/ZnS  Nanocrystals  without  Precursor  Injection” 非专利文献5:Aude  Buffard ,et  al,Chem.Mater.,2016,28(16) ,pp  5925-5934, “Mechanistic  Insight  and  Optimization  of  InP  Nanocrystals  Synthesized  with  4 CN 111556850 A 说 明 书 2/16 页 Aminophosphines” 非专利文献6:Jaehoon  Lim ,et  al ,Chem .Mater .2011 ,23 ,4459-4463“, InP@ ZnSeS,Core@Composition  Gradient  Shell  Quantum  Dots  with  Enhanced  Stability” 非专利文献7:Shu  Xu,et  al.,Sci.Adv.Mater.1 ,125-137,2009“, Optical  and  Surface  Characterisation  of  Capping  Ligands  in  the  Preparation  of  InP/ZnS  Quantum  Dots” 非专利文献8:Derrick  W.,et  al.,Chem .Mater.,2005,17(14) ,pp  3754-3762, “Monodispersed  InP  Quantum  Dots  Prepared  by  Colloidal  Chemistry  in  a  Noncoordinating  Solvent” 非专利文献9:Natalia  Mordvinova ,et  al .,Dalton  Trans .,2017 ,46 ,1297- 1303“, Highly  luminescent  core-shell  InP/ZnX(X=S,Se)quantum  dotsprepared  via  a  phosphine  synthetic  route” 非专利文献10:Francesca  Pietra ,et  al .,ACS  Nano ,2016 ,10(4) ,pp  4754- 4762“, Tuning  the  Lattice  Parameter  of  InxZnyP  for  Highly  Luminescent  Lattice- Matched  Core/Shell  Quantum  Dots” 非专利文献11:Y .Sahoo ,et  al .,J .Phys .Chem .B  2005 ,109 ,15221-15225 , “Chemically  Fabricated  Magnetic  Quantum  Dots  of  InP:Mn” 非专利文献12:Kipil  Lim ,et  al .,Nanotechnology  23(2012)485609(7pp) , “Synthesis  of  blue  emitting  InP/ZnS  quantum  dots  through  control  of  competition  between  etching  and  growth”
技术实现要素:
发明所解决的技术问题 被称为量子点的半导体纳米粒子,通常作为分散在树脂、溶剂中而得的分散液进 行制备并利用。量子点在多数情况下具有在作为芯的半导体纳米粒子的表面形成有壳的 芯/壳型半导体纳米粒子的结构。这是因为,通过设为芯/壳型半导体纳米粒子,能够将提高 耐候性、增大光限制效果等的特性赋予半导体纳米粒子。 然而,作为芯/壳型半导体纳米粒子的光学特性的发射光谱的半值宽度(FWHM)、发 光波长以及量子效率(QY),极大取决于作为芯部分的半导体纳米粒子的光学特性。 即,如果作为芯的半导体纳米粒子的量子效率(QY)低,则无论在芯的表面形成具 有多高的光限制效果的壳,芯/壳型半导体纳米粒子的量子效率(QY)也较低。此外,如果作 为芯的半导体纳米粒子的粒度分布广,则取决于芯/壳型半导体纳米粒子的粒度分布的发 射光谱的半值宽度(FWHM)也变广。 因此,只有能够得到量子效率(QY)较高,并且半值宽度(FWHM)较窄的半导体纳米 粒子,才能够通过在其表面上以适当的方法形成适当的壳,而得到量子效率(QY)较高,并且 半值宽度(FWHM)较窄的芯/壳型半导体纳米粒子。 因此,本发明的目的在于提供量子效率(QY)较高,并且半值宽度(FWHM)较窄的半 导体纳米粒子。 解决问题的技术手段 5 CN 111556850 A 说 明 书 3/16 页 本发明人对于作为芯的半导体纳米粒子的组成进行了深入研究的结果,能够得到 具有高光学特性的半导体纳米粒子,其结果,无论壳的组成、结构,都能够得到作为芯/壳型 半导体纳米粒子的高光学特性。 本发明的一个实施方式的半导体纳米粒子为至少包含In、P、Zn和S的半导体纳米 粒子,其中, 以相对于In的摩尔比计,以下述范围而包含所述In以外的所述各成分: P:0.50~0.95, Zn:0.30~1.00, S:0.10~0.50, 卤素:0~0.30。 需要说明的是,本申请中“~”表示的范围设为包含其两端表示的数字的范围。 发明的效果 根据本发明,能够提供光学特性优异的半导体纳米粒子,其结果,能够提供作为 芯/壳型半导体纳米粒子的优异的光学特性。 附图说明 [图1]表示本发明的实施方式的半导体纳米粒子(InP类半导体纳米粒子)的吸收 光谱的一个实例的概要图。 [图2A]表示本发明的实施方式的半导体纳米粒子的形态的一个实例的概要图。 [图2B]表示本发明的实施方式的半导体纳米粒子的形态的一个实例的概要图。 [图2C]表示本发明的实施方式的半导体纳米粒子的形态的一个实例的概要图。 [图2D]表示本发明的实施方式的半导体纳米粒子的形态的一个实例的概要图。 [图2E]表示本发明的实施方式的半导体纳米粒子的形态的一个实例的概要图。 [图3]表示可制造本发明的实施方式的半导体纳米粒子和芯/壳型半导体纳米粒 子的连续流反应系统的一个实例的概要图。 本发明的
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