JP2003160336A - Production method for compound semiconductor superfine particulate - Google Patents

Production method for compound semiconductor superfine particulate

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JP2003160336A
JP2003160336A JP2001357005A JP2001357005A JP2003160336A JP 2003160336 A JP2003160336 A JP 2003160336A JP 2001357005 A JP2001357005 A JP 2001357005A JP 2001357005 A JP2001357005 A JP 2001357005A JP 2003160336 A JP2003160336 A JP 2003160336A
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JP
Japan
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raw material
ultrafine particles
group
semiconductor
compound semiconductor
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JP2001357005A
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Japanese (ja)
Inventor
Soichiro Saida
壮一郎 齊田
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for mass-producing a semiconductor particulate while suppressing, in advance, an unfavorable reaction before the semiconductor raw material is charged into a reaction vessel. <P>SOLUTION: This method is characterized in that a compound semiconductor superfine particulate is produced by a hot soap process while independently feeding a raw material including the elements of the 11th to 13th group in the periodic table and that including the elements of the 15th to 17th group into a tubular flow reactor. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体超微粒子の製
造法に関する。詳しくは、管型流通反応器を用いて半導
体超微粒子を製造する方法に於いて、2種類の半導体原
料を個別に反応器に供給する事により望ましくない前反
応を防ぎ、反応を安定に進行させるとともに、半導体超
微粒子の粒径や分散性等の性質を容易に変化させること
ができる製造法に関する。本発明の製造法により得られ
る半導体超微粒子は、ディスプレイや発光ダイオード等
の光学部材の原料として好適に利用される。また、発光
帯の波長半値幅が狭いという特徴を有するので、蛍光免
疫分析や細胞マーカー等、発光性の生物学的分析試薬と
しても利用可能である。更に、着色した半導体超微粒子
は顔料等の色材としても利用可能である。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing ultrafine semiconductor particles. More specifically, in a method for producing ultrafine semiconductor particles using a tubular flow reactor, two kinds of semiconductor raw materials are individually supplied to a reactor to prevent undesired pre-reaction and to allow the reaction to proceed stably. At the same time, it relates to a manufacturing method capable of easily changing properties such as particle size and dispersibility of semiconductor ultrafine particles. The semiconductor ultrafine particles obtained by the production method of the present invention are suitably used as a raw material for optical members such as displays and light emitting diodes. In addition, since it has a characteristic that the half-width of the emission band is narrow, it can be used as a luminescent biological analysis reagent such as a fluorescent immunoassay or a cell marker. Further, the colored semiconductor ultrafine particles can be used as a coloring material such as a pigment.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体材料はその材料特有の光吸収及び
発光を与える特徴を持っており、既に発光材料として広
く使用されている。粒径が1nmから30nm程度の半
導体超微粒子は量子閉じこめ効果によりバルクとは異な
る性質を示すことが知られている。かかる性質を有する
超微粒子は、コロイド粒子、ナノ結晶(Nanocry
stals)、ナノ粒子(Nanoparticle
s)、或いは量子ドット(Quantum Dot)等
とも呼称される場合がある。
2. Description of the Related Art Semiconductor materials have a characteristic of giving light absorption and light emission peculiar to the materials, and are already widely used as light emitting materials. It is known that semiconductor ultrafine particles having a particle size of about 1 nm to 30 nm exhibit a property different from that of bulk due to the quantum confinement effect. Ultrafine particles having such properties include colloidal particles and nanocrystals (Nanocry
stals), nanoparticles (Nanoparticle)
s), or a quantum dot (Quantum Dot) or the like.

【0003】従来、半導体超微粒子は例えば下記の方法
で製造されてきた。 (a)分子ビームエピタキシー法あるいはCVD法等の
高真空プロセス。この方法により組成が高度に制御され
た高純度の半導体超微粒子が得られるが、ホスフィンや
アルシン等の有毒気体を原料とする場合があり、且つ高
価な製造装置を要するので生産性の点で産業上の利用に
制限があった。 (b)半導体原料水溶液を疎水性有機溶媒中の逆ミセル
として存在させ該逆ミセル同士の衝突に伴う物質移動を
利用して該逆ミセル相中にて半導体結晶を成長させる方
法(以下、逆ミセル法と呼ぶ)。例えばB.S.Zou
ら;Int.J.Quant.Chem.,72巻、4
39−450(1999)に報告されている方法であ
る。汎用的な反応釜において公知の逆ミセル安定化技術
が利用でき、しかも水の関与した反応であり、比較的低
温で行われるため簡便な方法である。 (c)熱分解性の半導体原料を高温の配位性有機化合物
に注入して半導体結晶を成長させる方法(以下、ホット
ソープ法と呼ぶ)。例えばC.B.Murrayら;
J.Am.Chem.Soc.,115巻8706−8
715(1993)に報告されている方法である。この
方法には、粒径分布が極めて狭く、また不純物の少ない
優れた半導体超微粒子が得られる特徴がある。
Conventionally, semiconductor ultrafine particles have been manufactured, for example, by the following method. (A) A high vacuum process such as a molecular beam epitaxy method or a CVD method. Although highly pure semiconductor ultrafine particles whose composition is highly controlled can be obtained by this method, it may be used as a raw material from toxic gases such as phosphine and arsine, and an expensive manufacturing apparatus is required. There was a limit to the above usage. (B) A method of allowing a semiconductor raw material aqueous solution to exist as a reverse micelle in a hydrophobic organic solvent and utilizing a mass transfer associated with collision between the reverse micelles to grow a semiconductor crystal in the reverse micelle phase (hereinafter, reverse micelle Called the law). For example, B. S. Zou
Int. J. Quant. Chem. , Volume 72, 4
39-450 (1999). A known reverse micelle stabilization technique can be used in a general-purpose reaction kettle, and the reaction involves water, which is a simple method because it is performed at a relatively low temperature. (C) A method of injecting a thermally decomposable semiconductor raw material into a high temperature coordinating organic compound to grow a semiconductor crystal (hereinafter referred to as a hot soap method). For example, C.I. B. Murray et al .;
J. Am. Chem. Soc. , 115 Volume 8706-8
715 (1993). This method is characterized in that excellent semiconductor ultrafine particles having an extremely narrow particle size distribution and few impurities can be obtained.

【0004】従って、前記(b)又は(c)の液相製造
法は前記(a)の高真空プロセスよりも工業的生産に適
した方法であると考えられるが、従来いずれも比較的小
規模の反応スケールでのみ検討されてきた。よって、半
導体超微粒子を工業的に有利に製造する方法の開発が望
まれている。特に(c)の方法で製造される半導体超微
粒子は粒径分布が狭く、また発光効率が高いのでディス
プレイや発光ダイオード等の光学部材の原料として特に
好適に利用される。
Therefore, the liquid phase production method of (b) or (c) is considered to be a method more suitable for industrial production than the high vacuum process of (a). It has only been considered on the reaction scale. Therefore, development of a method for industrially producing semiconductor ultrafine particles is desired. In particular, the semiconductor ultrafine particles produced by the method (c) have a narrow particle size distribution and high luminous efficiency, and are therefore particularly suitably used as raw materials for optical members such as displays and light emitting diodes.

【0005】半導体超微粒子を(c)のホットソープ法
で製造する場合、原料に用いる周期表の第11〜13族
元素と第15〜17族元素の量比によって発光強度や媒
質への分散性といった性質が変化する。しかしながらホ
ットソープ法では前述のC.B.Murrayら;J.
Am.Chem.Soc.,115巻8706−871
5(1993)に報告されている方法の例に見られるよ
うに、化合物半導体の第11〜13族元素を含有する原
料(以下、陽性原料と略記する)と第15〜17族元素
を含有する原料(以下、陰性原料と略記する)を予め混
合し、高温に熱した配位性有機化合物中に供給すること
で高品質な超微粒子を製造する方法が一般的であること
から、該陽性原料と陰性原料の量比を変えるためには最
初から反応操作をやり直す必要があった。
When the semiconductor ultrafine particles are produced by the hot soap method (c), the emission intensity and the dispersibility in the medium depend on the amount ratio of the 11th to 13th group elements and the 15th to 17th group elements of the periodic table used as raw materials. Such a property changes. However, in the hot soap method, the C. B. Murray et al .;
Am. Chem. Soc. , 115, 8706-871
5 (1993), a raw material containing a Group 11 to 13 element of a compound semiconductor (hereinafter abbreviated as a positive raw material) and a Group 15 to 17 element of a compound semiconductor are included. Since a raw material (hereinafter abbreviated as a negative raw material) is mixed in advance and supplied into a coordinating organic compound heated to a high temperature to produce high-quality ultrafine particles, the positive raw material In order to change the amount ratio of the negative raw material, it was necessary to repeat the reaction operation from the beginning.

【0006】さらに、ホットソープ法は原料の熱分解を
利用する反応である性質上、一般的に反応温度は高く、
流通型のプロセスで製造する場合、反応器の熱が伝熱に
より原料の供給ラインに伝わり、供給ライン中の陽性原
料と陰性原料が加熱を受けてしまう構造になることは避
けられず、従来法通り陽性原料と陰性原料を予め混合し
て供給しようとすると反応器に入る前に反応が進行して
しまい、望みの性質の超微粒子が得られないばかりか、
程度が激しい場合には供給ライン中に閉塞物を副生して
しまう問題が生じている。
Furthermore, the hot soap method is generally a reaction at a high temperature because of the nature of the reaction utilizing the thermal decomposition of raw materials.
When manufacturing in a flow-through process, it is unavoidable that the heat of the reactor is transferred to the raw material supply line by heat transfer and the positive raw material and the negative raw material in the supply line are heated. If a positive raw material and a negative raw material are mixed and supplied in advance, the reaction proceeds before entering the reactor, and not only ultrafine particles having the desired properties cannot be obtained.
When the degree is high, there is a problem that a blockage is produced as a by-product in the supply line.

【0007】US 6,179,912 B1(Bio
Crystal Ltd.)は、このホットソープ法を
流通プロセスで実施しているが、反応器に入る前に陽性
原料と陰性原料を混合することが必須になっており、上
記の問題つまり陽性原料と陰性原料の量比を連続的に変
えることが困難である上に反応器の直前で反応が進行し
てしまい、粒径分布が広くなったり、閉塞を起こしたり
する欠点があった。
US 6,179,912 B1 (Bio
Crystal Ltd. ) Implements this hot soap method in a distribution process, it is essential to mix the positive and negative raw materials before entering the reactor. It is difficult to continuously change the ratio, and the reaction proceeds immediately before the reactor, resulting in a wide particle size distribution and clogging.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、半導体原料が反応器に入る前
に反応してしまうのを防ぐ事で安定且つ大量に、しかも
製造する超微粒子の性質を容易に変化することができる
製造法を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to stably and in large quantity by manufacturing semiconductor raw materials by preventing them from reacting before entering a reactor. An object of the present invention is to provide a production method capable of easily changing the properties of fine particles.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討を重ねた結果、反応に用いる
陽性原料と陰性原料を独立して反応器に供給する事で好
ましくない事前の反応を抑制し、なおかつ得られる製品
の特性(粒径や分散性等)を容易に変化する事ができる
製造法を見出し本発明に到達した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies conducted by the present inventors in order to achieve the above object, it is not preferable because the positive raw material and the negative raw material used for the reaction are independently supplied to the reactor. The present invention has arrived at the present invention by finding a production method capable of suppressing the reaction in advance and easily changing the characteristics (particle size, dispersibility, etc.) of the obtained product.

【0010】即ち本発明は、ホットソープ法により化合
物半導体超微粒子を管型流通反応器を用いて製造する方
法において、周期表の第11〜13族の元素を含有する
原料と第15〜17族の元素を含有する原料を独立して
反応器に供給することを特徴とする化合物半導体超微粒
子の製造方法、に存する。
That is, the present invention is a method for producing ultrafine compound semiconductor particles by a hot soap method using a tubular flow reactor, wherein a raw material containing an element of groups 11 to 13 of the periodic table and a group of 15 to 17 are used. The method for producing compound semiconductor ultrafine particles is characterized in that the raw material containing the element is independently supplied to the reactor.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明につき詳細に説明す
る。 [半導体超微粒子]本発明の製造方法により得られる半
導体微粒子の例としては、酸化錫(IV)(Sn
2 )、硫化錫(II,IV)(Sn(II)Sn(IV)
3 )、硫化錫(IV)(SnS2 )、硫化錫(II)(S
nS)、セレン化錫(II)(SnSe)、テルル化錫
(II)(SnTe)、硫化鉛(PbS)、セレン化鉛
(PbSe)、テルル化鉛(PbTe)等の周期表第1
4族元素と周期表第16族元素との化合物、窒化ホウ素
(BN)、リン化ホウ素(BP)、砒化ホウ素(BA
s)、窒化アルミニウム(AlN)、リン化アルミニウ
ム(AlP)、砒化アルミニウム(AlAs)、アンチ
モン化アルミニウム(AlSb)、窒化ガリウム(Ga
N)、リン化ガリウム(GaP)、砒化ガリウム(Ga
As)、アンチモン化ガリウム(GaSb)、窒化イン
ジウム(InN)、リン化インジウム(InP)、砒化
インジウム(InAs)、アンチモン化インジウム(I
nSb)等の周期表第13族元素と周期表第15族元素
との化合物(本発明においては第13−15族化合物半
導体と称する)、硫化アルミニウム(Al2 3 )、セ
レン化アルミニウム(Al2 Se3 )、硫化ガリウム
(Ga2 3 )、セレン化ガリウム(Ge2 Se3 )、
テルル化ガリウム(Ga2 Te3 )、酸化インジウム
(In2 3 )、硫化インジウム(In2 3 )、セレ
ン化インジウム(In2 Se3 )、テルル化インジウム
(In2 Te3 )等の周期表第13族元素と周期表第1
6族元素との化合物、塩化タリウム(I)(TlC
l)、臭化タリウム(I)(TlBr)、ヨウ化タリウ
ム(I)(TlI)等の周期表第13族元素と周期表第
17族元素との化合物、酸化亜鉛(ZnO)、硫化亜鉛
(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、テルル化亜鉛
(ZnTe)、酸化カドミウム(CdO)、硫化カドミ
ウム(CdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、テ
ルル化カドミウム(CdTe)、硫化水銀(HgS)、
セレン化水銀(HgSe)、テルル化水銀(HgTe)
等の周期表第12族元素と周期表第16族元素との化合
物(本発明においては第12−16族化合物半導体と称
する)、硫化アンチモン(III)(Sb2 3 )、セレン
化アンチモン(III)(Sb2 Se3 )、テルル化アン
チモン(III)(Sb2 Te3 )、硫化ビスマス(III)
(Bi23 )、セレン化ビスマス(III)(Bi2
3 )テルル化ビスマス(III)(Bi2 Te3 )等の
周期表第15族元素と周期表第16族元素との化合物、
酸化銅(I)(Cu2 O)等の周期表第11族元素と周
期表第16族元素との化合物、塩化銅(I)(CuC
l)、臭化銅(I)(CuBr)、ヨウ化銅(I)(C
uI)、ヨウ化銀(AgI)、塩化銀(AgCl)、臭
化銀(AgBr)等の周期表第11族元素と周期表第1
7族元素との化合物(本発明においては第11−17族
化合物半導体と称する)、酸化ニッケル(II)(Ni
O)等の周期表第10族元素と周期表第16族元素との
化合物、酸化コバルト(II)(CoO)、硫化コバルト
(II)(CoS)等の周期表第9族元素との周期表第1
6族元素との化合物、四酸化三鉄(Fe 34 )、硫化
鉄(II)(FeS)等の周期表第8族元素と周期表第1
6族元素との化合物、酸化マンガン(II)(MnO)等
の周期表第7族元素と周期表第16族元素との化合物、
硫化モリブデン(IV)(MoS2 )、酸化タングステン
(IV)(WO2 )等の周期表第6族元素と周期表第16
族元素との化合物、酸化バナジウム(II)(VO)、酸
化バナジウム(II)(VO2 )、酸化タンタル(V)
(Ta25 )等の周期表第5族元素と周期表第16族
元素との化合物、酸化チタン(TiO2 、Ti2 5
Ti2 3 、Ti5 9 等)等の周期表第4族元素との
周期表第16族元素との化合物、硫化マグネシウム(M
gS)、セレン化マグネシウム(MgSe)等の周期表
第2族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化カド
ミウム(II)クロム(III)(CdCr24 )、セレ
ン化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2 Se4
)、硫化銅(II)クロム(III)(CuCr24 )、
セレン化水銀(II)クロム(III)(HgCr2 Se
4 )等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート
(BaTiO3 )等が挙げられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is described in detail below.
It [Semiconductor ultrafine particles] Semi-obtained by the production method of the present invention
Examples of the conductive fine particles include tin (IV) oxide (Sn
O2), Tin sulfide (II, IV) (Sn (II) Sn (IV)
S3), Tin sulfide (IV) (SnS2), Tin (II) sulfide (S
nS), tin (II) selenide (SnSe), tin telluride
(II) (SnTe), lead sulfide (PbS), lead selenide
(PbSe), Lead Telluride (PbTe), etc. Periodic Table 1
Compound of Group 4 element with Group 16 element of the periodic table, boron nitride
(BN), boron phosphide (BP), boron arsenide (BA
s), aluminum nitride (AlN), aluminum phosphide
Aluminum (AlP), aluminum arsenide (AlAs), anti
Aluminum monmonide (AlSb), gallium nitride (Ga
N), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide (Ga)
As), gallium antimonide (GaSb), nitride nitride
Indium (InN), indium phosphide (InP), arsenic
Indium (InAs), indium antimonide (I
nSb) and other periodic table group 13 elements and periodic table group 15 elements
And a compound (in the present invention, a group 13-15 compound
Conductor), aluminum sulfide (Al2S3),
Aluminum lenide (Al2Se3 ), Gallium sulfide
(Ga2S3), Gallium selenide (Ge2Se3),
Gallium telluride (Ga2Te3), Indium oxide
(In2O3 ), Indium sulfide (In2S3 ), Cele
Indium nitride (In2Se3), Indium telluride
(In2 Te3) Etc. Periodic Table Group 13 elements and Periodic Table 1st
Compound with Group 6 element, thallium (I) chloride (TlC
l), thallium (I) bromide (TlBr), tariu iodide
Periodic Table Group 13 elements such as aluminum (I) (TlI)
Compounds with Group 17 elements, zinc oxide (ZnO), zinc sulfide
(ZnS), zinc selenide (ZnSe), zinc telluride
(ZnTe), cadmium oxide (CdO), cadmium sulfide
Um (CdS), cadmium selenide (CdSe), te
Cadmium luluride (CdTe), mercury sulfide (HgS),
Mercury selenide (HgSe), mercury telluride (HgTe)
Of periodic table group 12 elements and other periodic table group 16 elements
Thing (referred to as a group 12-16 compound semiconductor in the present invention)
), Antimony sulfide (III) (Sb2S3 ),selenium
Antimony (III) oxide (Sb2Se3), Ann Tellurium
Zimon (III) (Sb2 Te3 ), Bismuth sulfide (III)
(Bi2 S3), Bismuth selenide (III) (Bi2S
e3) Bismuth (III) telluride (Bi2Te3) Etc.
A compound of an element of Group 15 of the periodic table and an element of Group 16 of the periodic table,
Copper (I) oxide (Cu2 O) and other periodic table group 11 elements
Compound with Group 16 element in the periodic table, copper (I) chloride (CuC
l), copper (I) bromide (CuBr), copper (I) iodide (C)
uI), silver iodide (AgI), silver chloride (AgCl), odor
Periodic Table Group 11 elements such as silver halide (AgBr) and Periodic Table 1
Compound with Group 7 element (in the present invention, Group 11-17)
Compound semiconductor), nickel (II) oxide (Ni
O) and other elements of Group 10 of the periodic table and elements of Group 16 of the periodic table
Compounds, cobalt (II) oxide (CoO), cobalt sulfide
(II) (CoS), etc. Periodic table Group 9 element Periodic table 1st
Compound with Group 6 element, triiron tetroxide (Fe 3 OFour ), Sulfide
Periodic Table Group 8 elements such as iron (II) (FeS) and Periodic Table 1
Compounds with Group 6 elements, manganese (II) oxide (MnO), etc.
A compound of an element of Group 7 of the periodic table with an element of Group 16 of the periodic table,
Molybdenum sulfide (IV) (MoS2), Tungsten oxide
(IV) (WO2 ) Etc. Periodic Table Group 6 element and Periodic Table 16th
Compounds with group elements, vanadium (II) oxide (VO), acids
Vanadium (II) (VO)2), Tantalum oxide (V)
(Ta2 OFive ) Etc. Periodic Table Group 5 elements and Periodic Table Group 16
Compounds with elements, titanium oxide (TiO2 , Ti2OFive,
Ti2O3, TiFiveO9 Etc.) etc. with the periodic table group 4 element
Compound with Group 16 element of the periodic table, magnesium sulfide (M
gS), magnesium selenide (MgSe), etc.
Compound of Group 2 element and Group 16 element of the periodic table, oxidized cad
Mium (II) Chromium (III) (CdCr2 OFour), Cele
Cadmium (II) Chromide (III) (CdCr)2 SeFour
 ), Copper (II) sulfide chromium (III) (CuCr2 SFour),
Mercury (II) selenide Chromium (III) (HgCr2Se
Four ) Etc. chalcogen spinels, barium titanate
(BaTiO3) And the like.

【0012】上述した中でも特に、AgI等の第11−
17族化合物半導体、CdSe、CdS、ZnS、Zn
Se等の第12−16族化合物半導体、InAs、In
P等の第13−15族化合物半導体を主体とする化合物
半導体のいずれかである。なお、本発明で使用する周期
表は、IUPAC無機化学命名法1990年規則に従う
ものとする。
Among the above, the eleventh one such as AgI is particularly preferable.
Group 17 compound semiconductors, CdSe, CdS, ZnS, Zn
Group 12-16 compound semiconductors such as Se, InAs, In
It is any of the compound semiconductors mainly composed of Group 13-15 compound semiconductors such as P. In addition, the periodic table used in the present invention shall comply with the IUPAC Inorganic Chemistry Nomenclature 1990 Rules.

【0013】また、超微粒子の内部または外殻部分に任
意の付活物質がドープ(故意に添加する事を意味する)
されていても構わない。かかる付活物質の例としては、
マンガン、テルビウム、エルビウム、ユーロピウム等が
挙げられる。本発明に基づいて製造される半導体超微粒
子とは、後述するように粒径が数nm〜数10nm程度
の大きさを有する半導体結晶を主体とするものであり、
該半導体結晶の組成は半導体性を有する元素単体あるい
は複数種元素からなる化合物半導体のいずれでも構わな
い。ここで言う半導体超微粒子の主体とは、後述する超
微粒子表面の有機成分を除いた中心部分を意味する。
In addition, the inside or the outer shell of the ultrafine particles is doped with any activator (meaning that it is intentionally added).
It does not matter. Examples of such activators include:
Examples include manganese, terbium, erbium, europium, and the like. The semiconductor ultrafine particles produced according to the present invention are mainly composed of semiconductor crystals having a particle size of several nm to several tens nm as described later,
The composition of the semiconductor crystal may be either a simple substance having semiconductor properties or a compound semiconductor composed of plural kinds of elements. The main component of the semiconductor ultrafine particles referred to here means a central portion of the surface of the ultrafine particles, which will be described later, excluding organic components.

【0014】また、該半導体超微粒子の製造に用いられ
る、配位子等の有機分子あるいはこれらが何らかの化学
変化を受けて生成する有機構造等の有機成分即ち「配位
性有機化合物」をその表面に保持していても構わない。
また、この半導体超微粒子は半導体超微粒子の単離精製
工程の際に混入する、前述の配位性有機化合物との混合
物として得られることもある。
The organic molecules such as ligands used in the production of the semiconductor ultrafine particles, or organic components such as organic structures formed by the chemical changes of these molecules, that is, "coordinating organic compounds", are formed on the surface thereof. You can keep it in.
Further, the semiconductor ultrafine particles may be obtained as a mixture with the aforementioned coordinating organic compound, which is mixed during the isolation and purification step of the semiconductor ultrafine particles.

【0015】かかる粒子表面に保持される有機成分と半
導体組成との結合様式に制限はないが、例えば配位結
合、共有結合、イオン結合等の比較的強い化学結合、あ
るいはファンデアワールス力、水素結合、疎水−疎水相
互作用、分子鎖の絡み合い効果等の比較的弱い可逆的な
引力相互作用等が例示される。該半導体超微粒子に保持
される配位性有機化合物成分の含有量は、生成する半導
体超微粒子の表面積(即ち粒径にも関連)にもよるが、
後述する単離精製工程を経て十分に精製された状態で、
配位性有機化合物を含む半導体超微粒子中、通常1〜9
0重量%、半導体超微粒子を分散する実用上重要な各種
媒体(例えば溶媒や樹脂バインダ等)の有機マトリクス
物質への分散性や化学的安定性の点で好ましくは5〜8
0重量%、更に好ましくは10〜70重量%、最も好ま
しくは15〜60重量%程度である。該有機成分含量
は、例えば各種元素分析や熱重量分析等により測定され
る。また、該有機成分の化学種や化学的環境についての
情報を赤外吸収スペクトル(IR)や核磁気共鳴(NM
R)スペクトルから得られる。
There is no limitation on the binding mode between the organic component retained on the surface of the particle and the semiconductor composition, but relatively strong chemical bonds such as coordination bond, covalent bond, ionic bond, van der Waals force, and hydrogen. Examples include relatively weak reversible attractive interactions such as binding, hydrophobic-hydrophobic interaction, and entanglement effect of molecular chains. The content of the coordinating organic compound component retained in the semiconductor ultrafine particles depends on the surface area of the generated semiconductor ultrafine particles (that is, also related to the particle size),
In the state of being sufficiently purified through the isolation and purification process described below,
In the semiconductor ultrafine particles containing a coordinating organic compound, usually 1 to 9
0% by weight, preferably 5 to 8 in terms of dispersibility of various practically important mediums for dispersing semiconductor ultrafine particles (for example, solvent and resin binder) in an organic matrix substance and chemical stability.
It is 0% by weight, more preferably 10 to 70% by weight, and most preferably about 15 to 60% by weight. The content of the organic component is measured, for example, by various elemental analysis or thermogravimetric analysis. In addition, information on the chemical species and chemical environment of the organic component can be obtained by infrared absorption spectrum (IR) and nuclear magnetic resonance (NM).
R) Obtained from spectrum.

【0016】本発明の製造方法により得られる半導体超
微粒子の大きさは、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察
される平均粒径として、通常1〜20nm、好ましくは
1.5〜15nm、更に好ましくは2〜12nm、最も
好ましくは2.5〜10nm程度となる。本発明の製造
方法で得られる半導体超微粒子は、前記のようにその表
層として有機成分を含有する場合があるが、TEMで観
察される粒子像(平均粒径)はかかる有機成分を含まな
い部分、即ち半導体組成の部分に由来する。
The size of the semiconductor ultrafine particles obtained by the production method of the present invention is usually 1 to 20 nm, preferably 1.5 to 15 nm, more preferably the average particle size observed by a transmission electron microscope (TEM). Is about 2 to 12 nm, and most preferably about 2.5 to 10 nm. The semiconductor ultrafine particles obtained by the production method of the present invention may contain an organic component as the surface layer as described above, but the particle image (average particle size) observed by TEM shows a portion not containing such an organic component. That is, it is derived from the part of the semiconductor composition.

【0017】半導体超微粒子の量子効果により生ずる量
子準位での電子遷移に起因する光吸収及び/又は発光の
波長は、その粒子の大きさにより決まるので、前記の平
均粒径が上記の範囲外の場合には重要な発光波長が得ら
れにくい傾向があるだけでなく、反応後の単離精製が困
難となる傾向がある。なお、半導体結晶構造の生成は、
前記のTEM観察における半導体結晶格子像の観察の
他、超微粒子の粉末X線回折、元素分析、あるいはXA
FS(X−ray absorption fine
structure)による元素分析と原子間距離測定
等の分析手段で確認可能である。 [粒径分布]かかる半導体超微粒子の粒径分布は、前述
のTEMで測定した粒径の標準偏差を平均粒径で除した
値に100を掛けた値(%)で決定され、この値が小さ
いほど粒の大きさが揃った超微粒子であることを表し、
逆にこの値が大きければ粒の大きさが揃っていない超微
粒子であることを表す。本発明の超微粒子を含有する超
微粒子の粒径分布は、5%以上30%未満であることが
好ましい。5%未満だと、後述の粒子間相互作用が不明
確になり、粒子間距離を評価できない傾向にあるばかり
か、超微粒子の製造時の歩留まりが低くなるため該超微
粒子を使用した膜のコストが上がる傾向にある。また、
30%以上だと、例えば光メモリ材料として使用する場
合、検出する特定の波長の蛍光の割合が少ないので強度
を稼ぐことが出来ず使用しづらいという傾向がある。上
記の理由より、より好ましくは8%以上、20%未満、
最も好ましくは10%以上15%未満である。
Since the wavelength of light absorption and / or emission due to the electronic transition in the quantum level caused by the quantum effect of the semiconductor ultrafine particles is determined by the size of the particle, the average particle diameter is out of the above range. In this case, not only the important emission wavelength tends to be difficult to obtain, but also isolation and purification after the reaction tends to be difficult. The generation of the semiconductor crystal structure is
In addition to observing the semiconductor crystal lattice image in the TEM observation, powder X-ray diffraction of ultrafine particles, elemental analysis, or XA
FS (X-ray absorption fine)
It can be confirmed by an analysis means such as an element analysis by a structure) and an interatomic distance measurement. [Particle size distribution] The particle size distribution of the semiconductor ultrafine particles is determined by a value (%) obtained by dividing the standard deviation of the particle size measured by the TEM by the average particle size by 100 (%). The smaller the size, the finer the particles are.
Conversely, if this value is large, it means that the particles are not uniform in size. The particle size distribution of the ultrafine particles containing the ultrafine particles of the present invention is preferably 5% or more and less than 30%. If it is less than 5%, the interaction between particles to be described later becomes unclear, and the distance between particles tends not to be evaluated, and the yield at the time of production of ultrafine particles decreases, so the cost of a film using the ultrafine particles becomes low. Tends to rise. Also,
When it is 30% or more, for example, when it is used as an optical memory material, the ratio of fluorescence of a specific wavelength to be detected is small, so that the intensity cannot be obtained and it tends to be difficult to use. For the above reasons, more preferably 8% or more and less than 20%,
Most preferably, it is 10% or more and less than 15%.

【0018】[超微粒子の製造方法]半導体超微粒子の
製造法は、前述のように分子ビームエピタキシー法のよ
うな高真空プロセス、逆ミセル法、あるいはホットソー
プ法のような液相製造法が挙げられる。この中で本発明
のホットソープ法は粒径分布が極めて狭く、高い発光効
率を持つ超微粒子が得られるので優れた製造方法であ
る。以下、本発明のホットソープ法による製造法を詳述
する。
[Manufacturing Method of Ultrafine Particles] As the manufacturing method of the semiconductor ultrafine particles, there are the high vacuum process such as the molecular beam epitaxy method, the reverse micelle method, and the liquid phase manufacturing method such as the hot soap method as described above. To be Among them, the hot soap method of the present invention is an excellent production method because it has an extremely narrow particle size distribution and obtains ultrafine particles having high luminous efficiency. Hereinafter, the manufacturing method by the hot soap method of the present invention will be described in detail.

【0019】[ホットソープ法]ホットソープ法は、半
導体原料を例えば100℃以上の高温に加熱された配位
性有機化合物中で熱分解させた結果開始する反応により
半導体結晶の核生成と結晶成長を進行させる方法であ
る。かかる結晶核生成と結晶成長の過程の反応速度を望
ましく制御する目的で、半導体構成元素に適切な配位力
のある配位性有機化合物が必須成分として反応に使用さ
れる。かかる配位性有機化合物が、半導体結晶に配位し
て安定化する状況が石鹸分子が油滴を水中で安定化する
状況に似ているため、この反応形式はホットソープ(H
ot soap)法と呼ばれる。
[Hot-Soap Method] The hot-soap method is a reaction that starts as a result of thermal decomposition of a semiconductor raw material in a coordinating organic compound heated to a high temperature of, for example, 100 ° C. or higher, to generate nuclei of semiconductor crystals and crystal growth. Is a method of progressing. For the purpose of desirably controlling the reaction rate in the processes of such crystal nucleus generation and crystal growth, a coordinating organic compound having an appropriate coordinating force for a semiconductor constituent element is used as an essential component in the reaction. Since the situation in which such a coordinating organic compound is coordinated and stabilized with a semiconductor crystal is similar to the situation in which soap molecules stabilize oil droplets in water, this reaction mode is based on hot soap (H
This is called the ot soap method.

【0020】[ホットソープ法に使用される半導体原
料]ホットソープ法に用いられる半導体原料は、製造操
作上の簡便性の理由で液状であるのが好ましい。原料物
質自身が常温で液体であればそのまま使用して良く、必
要に応じて適当な有機溶媒の溶液としても構わない。か
かる有機溶媒としては、n−ヘキサン等のアルカン類、
トルエン等の芳香族炭化水素、あるいは前記に例示の配
位性有機化合物等が例示される。原料物質自身が固体の
場合も同様にアルカン類、芳香族炭化水素、配位性有機
化合物等の適当な有機溶媒の溶液として構わない。
[Semiconductor Raw Material Used in Hot Soap Method] The semiconductor raw material used in the hot soap method is preferably liquid for reasons of simplicity in manufacturing operation. If the raw material itself is a liquid at room temperature, it may be used as it is, and if necessary, a solution of an appropriate organic solvent may be used. Such organic solvents include alkanes such as n-hexane,
Aromatic hydrocarbons such as toluene, or the coordination organic compounds exemplified above are exemplified. Similarly, when the raw material itself is a solid, a solution of an appropriate organic solvent such as alkanes, aromatic hydrocarbons, and coordinating organic compounds may be used.

【0021】化合物半導体の第11〜13族元素として
は、中でもAg、Cd、Znが好ましく、それらを含有
する原料としては、ジメチルカドミウム、ジエチル亜
鉛、トリブチルインジウム等のアルキル金属化合物、酢
酸カドミウム、炭酸カドミウム、硝酸亜鉛等の塩、酸化
カドミウム、酸化インジウム等の酸化物、等が挙げられ
る。
Among the group 11 to 13 elements of the compound semiconductor, Ag, Cd and Zn are preferable, and the raw materials containing them are alkyl metal compounds such as dimethyl cadmium, diethyl zinc and tributyl indium, cadmium acetate and carbonic acid. Examples thereof include salts such as cadmium and zinc nitrate, oxides such as cadmium oxide and indium oxide, and the like.

【0022】また、化合物半導体の第15〜17族元素
としては、中でもS、Se、Iが好ましく、それらを含
有する原料としては、トリブチルホスフィンセレナイ
ド、トリオクチルホスフィンセレナイド等のトリアルキ
ルホスフィン化合物、ヘキサメチルジシラチアン、トリ
ス(トリメチルシリル)アルシン等のトリメチルシリル
化合物、硫化水素ガス、あるいは単体のセレン、硫黄、
リン、砒素等が挙げられる。
Further, as the Group 15 to 17 elements of the compound semiconductor, S, Se and I are preferable, and as a raw material containing them, trialkylphosphine compounds such as tributylphosphine selenide and trioctylphosphine selenide. , Hexamethyldisilathiane, trimethylsilyl compounds such as tris (trimethylsilyl) arsine, hydrogen sulfide gas, or simple selenium, sulfur,
Examples include phosphorus and arsenic.

【0023】化合物半導体超微粒子を本発明のホットソ
ープ法で得る場合、使用する半導体原料における前記の
第11〜13族元素の第15〜17族元素に対するモル
比は、通常0.5〜5、好ましくは0.8〜3、最も好
ましくは0.9〜2.5程度である。本発明では、陽性
元素と陰性元素の比率(陽性元素/陰性元素)を1.1
倍以上とすることにより、半導体超微粒子上の配位子量
を多くすることができ、このように原料の量比をかえる
ことで、媒体(溶媒、ポリマー)の性質により最適な分
散性能を有する超微粒子を制御できる。
When compound semiconductor ultrafine particles are obtained by the hot soap method of the present invention, the molar ratio of the above Group 11-13 element to Group 15-17 element in the semiconductor raw material used is usually 0.5-5, It is preferably 0.8 to 3, and most preferably about 0.9 to 2.5. In the present invention, the ratio of positive element to negative element (positive element / negative element) is 1.1.
By making the amount more than twice, the amount of ligand on the semiconductor ultrafine particles can be increased. By changing the amount ratio of the raw materials in this way, the optimum dispersion performance can be obtained depending on the properties of the medium (solvent, polymer). Ultrafine particles can be controlled.

【0024】[半導体原料の供給方法]本発明の製造法
は、上記の陽性原料と陰性原料を個別に反応器に供給す
る。ここで供給の仕方はそれぞれの原料の供給管を独自
に作製し、反応器に装着して良いが、送液プロセスの簡
略化を図るため、片方の原料を配位性有機化合物と予め
混合して供給してもよい。Z.Adamら;J.Am.
Chem.Soc.,1巻183−184(2000)
の報告には、本発明で使用するものと同一の陽性原料と
配位性有機化合物を混合し、高温にしたところ、該陽性
原料が好ましくない熱分解を起こすことが明かされてい
る。つまり従来のバッチ法で陽性原料を予め配位性有機
化合物と混合して使用しても良好な半導体超微粒子を製
造することは不可能である。本発明の管型流通反応器を
用いた製造法は、送液量に対する伝熱面積が大きい特性
を持つので、短時間で急速に昇温する事が可能であり原
料の熱分解を極力抑えることが可能となる。また、理由
は定かでないが、配位性有機化合物中に予め混合してお
くのは陽性元素を含有する原料であることが好ましく、
陰性元素を含有する原料を混合すると高品質の半導体超
微粒子を製造できない事がある。
[Semiconductor Raw Material Supply Method] In the production method of the present invention, the positive raw material and the negative raw material are separately supplied to the reactor. Here, for the method of supply, it is possible to make a supply pipe for each raw material independently and attach it to the reactor, but in order to simplify the liquid transfer process, one raw material is mixed with the coordinating organic compound in advance. May be supplied. Z. Adam et al .; Am.
Chem. Soc. , Vol. 183-184 (2000)
Report that when the same positive raw material as used in the present invention and a coordinating organic compound are mixed and heated to a high temperature, the positive raw material causes undesired thermal decomposition. That is, it is impossible to produce good semiconductor ultrafine particles by mixing the positive raw material with the coordinating organic compound in advance by the conventional batch method. Since the production method using the tubular flow reactor of the present invention has a characteristic that the heat transfer area with respect to the liquid transfer amount is large, it is possible to rapidly raise the temperature in a short time and suppress the thermal decomposition of the raw material as much as possible. Is possible. Further, although the reason is not clear, it is preferable to pre-mix in the coordinating organic compound is a raw material containing a positive element,
When raw materials containing negative elements are mixed, high quality semiconductor ultrafine particles may not be produced.

【0025】さらに本発明の製造法では連続反応の途中
で該陽性原料と陰性原料の供給比率を制御できるという
特徴がある。半導体超微粒子はその中心部分の半導体結
晶の周りに配位性有機化合物が配位した構造をとってい
る。配位性有機化合物は中心部分の半導体結晶の最外殻
の第11〜13族元素に配位していると考えられてお
り、最外殻の第11〜13族元素の数の割合が大きいほ
ど配位性有機化合物に密に覆われている。一般的に配位
性有機化合物に密に覆われている程発光効率は高い利点
がある一方、製造後、配位子置換を受けにくく製膜しに
くい等、取り扱いにくい欠点がある。それ故、製造する
超微粒子の利用方法に応じて陽性原料と陰性原料の供給
比を変える事が出来るのは大きな利点となる。この時、
陽性原料と陰性原料の供給量比は前述のホットソープ法
に使用される半導体原料の項で記載した、第11〜13
族元素の第15〜17族元素に対するモル比を実現する
範囲である。
Further, the production method of the present invention is characterized in that the supply ratio of the positive raw material and the negative raw material can be controlled during the continuous reaction. The semiconductor ultrafine particles have a structure in which a coordinating organic compound is coordinated around a semiconductor crystal in the central portion thereof. The coordinating organic compound is believed to be coordinated with the outermost shell Group 11 to 13 elements of the semiconductor crystal in the central portion, and the ratio of the number of outermost shell Group 11 to 13 elements is large. It is densely covered with coordinating organic compounds. In general, the denser the coverage with the coordinating organic compound is, the higher the luminous efficiency is, but the more difficult it is to handle, such as the difficulty in receiving ligand substitution after the production and the difficulty in forming a film. Therefore, it is a great advantage that the supply ratio of the positive raw material and the negative raw material can be changed according to the method of using the ultrafine particles to be produced. At this time,
The supply amount ratio of the positive raw material and the negative raw material is described in the above-mentioned semiconductor raw material used in the hot soap method.
This is a range in which the molar ratio of the group element to the group 15 to 17 element is realized.

【0026】[ホットソープ法に使用される配位性有機
化合物]反応に使用される配位性有機化合物が、高温液
相において半導体結晶に配位して安定化する物質の例と
しては、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィ
ン等のトリアルキルホスフィン類、トリブチルホスフィ
ンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド等のトリ
アルキルホスフィンオキシド類、ヘキサデシルアミン、
ドデシルアミン等のアルキルアミン類が代表的であり、
中でもアルキル基の炭素数が4〜10のトリアルキルホ
スフィン類、特にトリオクチルホスフィンオキシドは高
沸点であり、空気の存在下でも安定に存在するので最も
好適に用いられる。かかる配位性有機化合物は、必要に
応じ複数種を混合して使用しても構わない。また、適当
な有機溶媒の溶液としても構わない。有機溶媒の溶液と
して使用する場合、後述する配位性有機化合物を蓄える
漕を保温する必要がない等の利点が期待できる。
[Coordinating Organic Compound Used in Hot Soap Method] Tributyl is an example of a substance in which the coordinating organic compound used in the reaction is coordinated and stabilized with a semiconductor crystal in a high temperature liquid phase. Trialkylphosphines such as phosphine and trioctylphosphine, trialkylphosphine oxides such as tributylphosphine oxide and trioctylphosphine oxide, hexadecylamine,
Alkylamines such as dodecylamine are typical,
Among them, a trialkylphosphine having an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, particularly trioctylphosphine oxide, has a high boiling point and stably exists even in the presence of air, and thus is most preferably used. If necessary, a plurality of such coordinating organic compounds may be mixed and used. Alternatively, a solution of an appropriate organic solvent may be used. When used as a solution of an organic solvent, advantages such as no need to keep a tank for storing a coordinating organic compound, which will be described later, can be expected.

【0027】[反応条件]反応温度は通常100〜50
0℃、好ましくは200〜400℃、更に好ましくは2
50〜370℃であり、通常、常圧で実施する。また、
滞留時間は通常1秒〜5時間、好ましくは3秒〜1時
間、更に好ましくは10秒〜10分である。
[Reaction conditions] The reaction temperature is usually 100 to 50.
0 ° C, preferably 200 to 400 ° C, more preferably 2
It is 50 to 370 ° C., and is usually carried out at normal pressure. Also,
The residence time is usually 1 second to 5 hours, preferably 3 seconds to 1 hour, more preferably 10 seconds to 10 minutes.

【0028】[流通型の反応形式]ホットソープ法を利
用した代表的な製造装置の概念図を図1に示す。かかる
装置は、大別して配位性有機化合物供給系、半導体原料
供給系、反応系、及び製品貯蔵系の4つの部分から通常
構成されるが、かかる概念図の構成に制限されるもので
はない。以下、これを例として順次説明する。 (a)配位性有機化合物供給系・・・配位性有機化合物
を蓄える漕1中の配位性有機化合物2は保温装置3で加
温され、液体状体に保たれている。配位性有機化合物2
は流路4から送液ポンプ5を経て注入流路6を通って反
応器7に注入される。ここで配位性有機化合物2は送液
ポンプ5を経た後、予備加熱装置8で予備加熱を受け反
応器7に供給されてよい。なお、前述したように、該配
位性有機化合物2中に予め陽性原料及び適当な有機溶媒
を混合して同時に反応器に供給してもよい。 (b)半導体原料供給系・・・陽性原料を蓄える原料漕
9中の陽性原料10は流路11を通って送液ポンプ12
に供給される。送液ポンプ12から吐出された陽性原料
10は流路13を通って反応器7に供給される。また任
意の陽性原料供給系は、必要に応じて予備温度調節装置
14により独立に加熱又は冷却されても構わない。ここ
で、この陽性原料を前述の配位性有機化合物と混合して
供給する場合は9〜14は不要となり、この陽性原料を
供給する工程は省略される。一方、陰性原料を蓄えてお
く漕15中の陰性原料16は流路17を通って送液ポン
プ18に供給される。送液ポンプ18から吐出された陰
性原料16は流路19を通って反応器7に供給される。
また任意の陰性原料供給系は、必要に応じて予備温度調
節装置20により独立に加熱又は冷却されても構わな
い。 (c)反応系・・・反応器7は反応加熱装置21により
加熱され、反応に適した温度を保っている。配位性有機
化合物2及び陽性原料10は地点28で合一、混合され
る。ただし、予め陽性原料と配位性化合物を混合して供
給する場合は地点28は存在しない。配位性有機化合物
2と陽性原料10の混合液と、陰性原料16は反応器内
の地点22で合一、混合され、ここで反応が開始され
る。地点22又は地点28の形状は、通常T字型又はY
字型ジャンクションとする。こうして生成する反応液相
23は反応液流路24を流れ、製品貯漕25に蓄えられ
る。この間、熟成加熱装置26で加熱され、熟成を受け
て構わない。 (d)製品貯蔵系・・・製品貯漕25は製品温度調節装
置27により加熱または冷却されており、意図した反応
や熟成加熱が終了した反応液相23が安定に存在できる
よう温度調整される。
[Flow-type of reaction type] A conceptual diagram of a typical manufacturing apparatus using the hot soap method is shown in FIG. Such an apparatus is generally roughly divided into four parts of a coordinating organic compound supply system, a semiconductor raw material supply system, a reaction system, and a product storage system, but is not limited to the configuration of the conceptual diagram. Hereinafter, this will be sequentially described as an example. (A) Coordinating organic compound supply system ... The coordinating organic compound 2 in the tank 1 for storing the coordinating organic compound is heated by the heat retaining device 3 and kept in a liquid state. Coordinating organic compound 2
Is injected into the reactor 7 from the flow path 4 through the liquid feed pump 5 and the injection flow path 6. Here, the coordinating organic compound 2 may be preheated by the preheating device 8 and then supplied to the reactor 7 after passing through the liquid delivery pump 5. As described above, the positive raw material and a suitable organic solvent may be mixed in advance with the coordinating organic compound 2 and supplied to the reactor at the same time. (B) Semiconductor raw material supply system: The positive raw material 10 in the raw material tank 9 for storing the positive raw material passes through the flow path 11 and the liquid feed pump 12
Is supplied to. The positive raw material 10 discharged from the liquid feed pump 12 is supplied to the reactor 7 through the flow path 13. Further, any positive raw material supply system may be independently heated or cooled by the preliminary temperature controller 14 as necessary. Here, when this positive raw material is mixed with the above-mentioned coordinating organic compound and supplied, 9 to 14 are unnecessary, and the step of supplying this positive raw material is omitted. On the other hand, the negative raw material 16 in the tank 15 for storing the negative raw material is supplied to the liquid feed pump 18 through the flow path 17. The negative raw material 16 discharged from the liquid feed pump 18 is supplied to the reactor 7 through the flow path 19.
Further, any negative raw material supply system may be independently heated or cooled by the preliminary temperature control device 20 as needed. (C) Reaction system: The reactor 7 is heated by the reaction heating device 21 and maintains a temperature suitable for the reaction. The coordinating organic compound 2 and the positive raw material 10 are united and mixed at the point 28. However, the point 28 does not exist when the positive raw material and the coordinating compound are mixed and supplied in advance. The mixed liquid of the coordinating organic compound 2 and the positive raw material 10 and the negative raw material 16 are combined and mixed at a point 22 in the reactor, where the reaction is started. The shape of the point 22 or the point 28 is usually T-shaped or Y-shaped.
It is a letter-shaped junction. The reaction liquid phase 23 thus generated flows through the reaction liquid flow path 24 and is stored in the product storage tank 25. During this time, it may be heated by the aging heating device 26 to be aged. (D) Product storage system: The product storage 25 is heated or cooled by the product temperature control device 27, and the temperature is adjusted so that the reaction liquid phase 23 in which the intended reaction or aging heating is completed can exist stably. .

【0029】前記のホットソープ法装置において液相が
流通あるいは滞留する内部空間は、製品の劣化を抑制す
る目的で、通常少なくとも加熱部分を乾燥した不活性ガ
ス(例えばアルゴンや窒素等)雰囲気下とし、好ましく
は全系をかかる不活性ガス雰囲気下とする。また、同じ
理由で遮光措置が好ましい場合もある。 [超微粒子の単離精製]ホットソープ法で製造された半
導体超微粒子は余分な配位性有機化合物を多量に含んで
いる状態から単離精製することができる。この方法とし
ては配位性有機化合物の溶解度は高いが生成した超微粒
子の溶解度は低い溶剤、例えばメタノール、エタノール
等のアルコール類、アセトン等のケトン類等と混合する
方法がある。この場合、超微粒子が析出した懸濁液が生
成するので、遠心分離、ろ過等の分離方法により、余分
な配位性有機化合物を含まない半導体超微粒子を単離す
ることができる。
In the hot soap method apparatus, the internal space in which the liquid phase flows or stays is usually under a dry inert gas (for example, argon or nitrogen) atmosphere in at least a heated portion for the purpose of suppressing deterioration of the product. Preferably, the entire system is under such an inert gas atmosphere. In some cases, shading measures are preferable for the same reason. [Isolation and Purification of Ultrafine Particles] The semiconductor ultrafine particles produced by the hot soap method can be isolated and purified from a state containing a large amount of extra coordination organic compounds. As this method, there is a method of mixing the coordinating organic compound with a solvent having a high solubility but the generated ultrafine particles having a low solubility, for example, alcohols such as methanol and ethanol, and ketones such as acetone. In this case, since a suspension in which the ultrafine particles are deposited is generated, it is possible to isolate the semiconductor ultrafine particles containing no excess coordinating organic compound by a separation method such as centrifugation or filtration.

【0030】[0030]

【実施例】以下、実施例により本発明の具体的態様を詳
細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、こ
れらの実施例によって限定されるものではない。なお、
原料試薬は、特に記載がない限り、Aldrich社よ
り供給されるものを精製を加えず使用した。また、光学
スペクトルの測定装置及び条件を下記に示す。 (1)吸収スペクトル:ヒューレットパッカード社製の
HP8453型紫外・可視吸光光度計を用いて、溶液サ
ンプルを光路長1cmの石英セル中で測定した。 (2)発光スペクトル:(株)日立製作所製のF250
0分光蛍光光度計を用いて、溶液サンプルを光路長1c
mの石英セル中で測定した。励起光の波長は、セレン化
カドミウム超微粒子の場合365nm、硫化カドミウム
超微粒子の場合366nmであった。
EXAMPLES Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded. In addition,
Unless otherwise specified, the raw material reagents used were those supplied by Aldrich without purification. Moreover, the measuring apparatus and conditions of an optical spectrum are shown below. (1) Absorption spectrum: A solution sample was measured in a quartz cell with an optical path length of 1 cm using an HP8453 type UV-visible absorptiometer manufactured by Hewlett Packard. (2) Emission spectrum: F250 manufactured by Hitachi, Ltd.
Using a 0 spectrofluorometer, sample the solution with an optical path length of 1c
m in a quartz cell. The wavelength of the excitation light was 365 nm in the case of cadmium selenide ultrafine particles and 366 nm in the case of cadmium sulfide ultrafine particles.

【0031】実施例1 [ホットソープ法による硫化カドミウム超微粒子の流通
製造] (1)原料液の作製 室温下、空気中で配位性有機化合物としてトリオクチル
ホスフィンオキシド(TOPO;390g)を、図1記
載の漕1に相当する1Lガラス製受器中に投入し、乾燥
アルゴンガスラインとガス抜き口がついた蓋をしてアル
ゴンガスを1時間流通させ、内部をアルゴン雰囲気に置
換する。
Example 1 [Distribution production of cadmium sulfide ultrafine particles by hot soap method] (1) Preparation of raw material liquid Trioctylphosphine oxide (TOPO; 390 g) was prepared as a coordinating organic compound in air at room temperature. It is placed in a 1 L glass receiver corresponding to the tank 1 described in 1, and a dry argon gas line and a lid provided with a gas vent are put and argon gas is circulated for 1 hour to replace the inside with an argon atmosphere.

【0032】一方、室温下、乾燥アルゴン雰囲気に保た
れたグローブボックス中にて、溶媒としてのトリ−n−
ブチルホスフィン(純度99%;116.6g)を30
0ml三角フラスコ中に分取し、この中に陽性原料とし
てジメチルカドミウム(純度99+%)ヘキサン希釈液
(10重量%;29.0g)を投入し、3分間攪拌を継
続すると無色透明な溶液を得る。これをグローブボック
スから取り出し、内容物の全量を前述のTOPO中にア
ルゴン雰囲気を保ったまま投入し、予め配位性有機化合
物と陽性原料とを混合した。
On the other hand, at room temperature, in a glove box kept in a dry argon atmosphere, tri-n-as a solvent was used.
Butylphosphine (purity 99%; 116.6 g) was added to 30
Fractionate into a 0 ml Erlenmeyer flask, add dimethyl cadmium (purity 99 +%) hexane dilution (10 wt%; 29.0 g) as a positive raw material therein, and continue stirring for 3 minutes to obtain a colorless transparent solution. . This was taken out of the glove box, and the entire amount of the content was put into the above-mentioned TOPO while keeping the argon atmosphere, and the coordinating organic compound and the positive raw material were mixed in advance.

【0033】一方、同様にグローブボックス中にて、溶
媒としてのトリ−n−ブチルホスフィン(116.6
g)を300ml三角フラスコに分取し、この中に陰性
原料としてヘキサメチルジシルチアン(1.46g)を
投入し、3分間撹拌を継続すると無色透明な溶液を得
る。これをグローブボックスから取り出し、内容物の全
量を図1記載の漕15部分に装着する。 (2)流通法による硫化カドミウム超微粒子の製造 図1において予備加熱装置8、予備加熱装置20、反応
加熱装置21、及び熟成加熱装置26にそれぞれ相当す
る温度調節部分の温度設定を、それぞれ300℃、20
℃、300℃、及び300℃とする。また反応液相出口
付近を製品温度調節装置27を60℃に設定する。送液
ポンプ5を毎分8.9mL、送液ポンプ18を毎分1.
2mLの能力でそれぞれ駆動し、送液を開始する。図1
における反応器7内部の地点22に相当する部分でTO
POつまり配位性有機化合物及び陽性原料と陰性原料と
が合流し反応が開始される。硫化カドミウム超微粒子を
含む、黄色の反応混合液を、製品貯漕25に相当するガ
ラス製1000mLねじ口ビンに回収する。 (3)硫化カドミウム超微粒子の濃縮 得られた硫化カドミウム超微粒子を濃縮するために、前
記の製品貯漕25に相当するガラス製1000mLねじ
口ビン中の反応液相13gを分取し、これに乾燥メタノ
ール45mLを添加し、5分間攪拌すると、黄白色の析
出物を含んだ懸濁液を得る。この懸濁液の全部を30m
Lのバイヤル瓶2本に移送し、3000rpmで15分
間遠心分離する。遠心分離後、上澄み液は廃棄し、残っ
た沈殿物に窒素雰囲気下、蒸留生成したトルエンを加え
3分間撹拌して洗浄し、この洗浄液に乾燥メタノール3
0mLを添加し、5分間撹拌すると、黄白色の析出物を
含んだ懸濁液を得る。この懸濁液の全部を30mLのバ
イヤル瓶に移送し、3000rpmで10分間遠心分離
する。遠心分離後、上澄み液は廃棄し、残った沈殿物に
乾燥窒素ガスをを吹き付け予備乾燥し、次いで室温で1
5時間真空乾燥する。このようにして約80mgの濃縮
された硫化カドミウム超微粒子を得る。 比較例1 [ホットソープ法による硫化カドミウム超微粒子の流通
製造]実施例1において漕1中に投入する、トリ−n−
ブチルホスフィン、ジメチルカドミウムヘキサン希釈液
を槽15中に投入し、送液ポンプ5を毎分7.1mL、
送液ポンプ18を毎分3.0mLの能力でそれぞれ駆動
し、陽性原料と陰性原料を流路19により同時に反応器
7に供給すること以外は実施例1と同様の操作で硫化カ
ドミウム超微粒子を合成すると、送液ポンプ18から吐
出されたジメチルカドミウムとヘキサメチルジシルチア
ンが伝熱による加熱を受けるため反応し、反応器7の入
り口付近でバルク状の硫化カドミウムを生成してしま
い、閉塞をおこし、それ以上の反応続行は不可能であ
る。
On the other hand, similarly, in a glove box, tri-n-butylphosphine (116.6) was used as a solvent.
g) is dispensed into a 300 ml Erlenmeyer flask, hexamethyldisylthian (1.46 g) is charged as a negative raw material therein, and stirring is continued for 3 minutes to obtain a colorless transparent solution. This is taken out from the glove box, and the entire amount of the contents is attached to the row 15 portion shown in FIG. (2) Production of Cadmium Sulfide Ultrafine Particles by Flow Method In FIG. 1, the temperature settings of the temperature control parts corresponding to the preheating device 8, the preheating device 20, the reaction heating device 21, and the aging heating device 26 are each set to 300 ° C. , 20
℃, 300 ℃, and 300 ℃. Further, the product temperature adjusting device 27 is set to 60 ° C. near the outlet of the reaction liquid phase. The liquid feed pump 5 was 8.9 mL / min, and the liquid feed pump 18 was 1.
Each of them is driven with a capacity of 2 mL to start liquid transfer. Figure 1
At the portion corresponding to the point 22 inside the reactor 7 in
PO, that is, the coordinating organic compound, the positive raw material, and the negative raw material merge to start the reaction. The yellow reaction mixture containing cadmium sulfide ultrafine particles is collected in a glass 1000 mL screw cap bottle corresponding to the product storage tank 25. (3) Concentration of Cadmium Sulfide Ultrafine Particles In order to concentrate the obtained cadmium sulfide ultrafine particles, 13 g of the reaction liquid phase in a glass 1000 mL screw cap bottle corresponding to the above product storage tank 25 was fractionated. After adding 45 mL of dry methanol and stirring for 5 minutes, a suspension containing a yellowish white precipitate is obtained. 30m of this suspension
Transfer to 2 L vials and centrifuge at 3000 rpm for 15 minutes. After centrifuging, the supernatant was discarded, and toluene that had been distilled was added to the remaining precipitate in a nitrogen atmosphere, and the mixture was stirred for 3 minutes for washing, and this washed solution was washed with dry methanol 3
After adding 0 mL and stirring for 5 minutes, a suspension containing a yellowish white precipitate is obtained. The entire suspension is transferred to a 30 mL vial and centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes. After centrifugation, the supernatant was discarded, the remaining precipitate was sprayed with dry nitrogen gas to predry it, and then the precipitate was washed at room temperature for 1 hour.
Vacuum dry for 5 hours. In this way, about 80 mg of concentrated cadmium sulfide ultrafine particles are obtained. Comparative Example 1 [Distribution production of cadmium sulfide ultrafine particles by the hot soap method] Tri-n-, which is put into the tank 1 in Example 1,
Butylphosphine and dimethylcadmium hexane diluted solution were put into the tank 15, and the liquid sending pump 5 was 7.1 mL / min.
Cadmium sulfide ultrafine particles were prepared in the same manner as in Example 1 except that the liquid feed pump 18 was driven at a capacity of 3.0 mL / min, and the positive raw material and the negative raw material were simultaneously supplied to the reactor 7 through the flow path 19. When synthesized, dimethylcadmium discharged from the liquid feed pump 18 and hexamethyldisylthiane react by being heated by heat transfer, and react with each other to form bulk cadmium sulfide near the entrance of the reactor 7, which causes blockage. However, it is impossible to continue the reaction any further.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の製造方法により、半導体原料が
反応器に入る前に好ましくない前反応を生じることな
く、安定に且つ大量に超微粒子を製造できる。また、連
続反応において、2種類の原料の使用比率を容易に制御
することが可能であり、様々な用途に好適な性質を有す
る化合物半導体超微粒子を製造することができる。
Industrial Applicability According to the production method of the present invention, ultrafine particles can be stably produced in a large amount without causing an undesired pre-reaction before the semiconductor raw material enters the reactor. Further, in a continuous reaction, it is possible to easily control the use ratio of two kinds of raw materials, and it is possible to produce compound semiconductor ultrafine particles having properties suitable for various uses.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ホットソープ法の製造装置例を表す略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing apparatus of a hot soap method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 漕 2 配位性有機化合物 3 保温装置 4 流路 5 送液ポンプ 6 流路 7 反応器 8 予備加熱装置 9 陽性元素含有原料漕 10 陽性原料 11 流路 12 送液ポンプ 13 流路 14 予備温度調節装置 15 漕 16 陰性原料 17 流路 18 送液ポンプ 19 流路 20 予備加熱装置 21 反応加熱装置 22 地点 23 反応液相 24 反応液流路 25 製品貯漕 26 熟成加熱装置 27 製品温度調節装置 28 地点 1 rowing 2-coordinating organic compound 3 heat retaining device 4 channels 5 Liquid feed pump 6 channels 7 reactor 8 Preheating device Raw material tank containing 9 positive elements 10 Positive raw materials 11 flow paths 12 Liquid feed pump 13 channels 14 Preliminary temperature controller 15 rowing 16 Negative raw material 17 channels 18 Liquid feed pump 19 channels 20 Preheating device 21 Reaction heating equipment 22 points 23 Reaction liquid phase 24 Reaction liquid flow path 25 product storage 26 Aging heating device 27 Product temperature controller 28 points

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ホットソープ法により化合物半導体超微
粒子を管型流通反応器を用いて製造する方法において、
周期表の第11〜13族の元素を含有する原料と第15
〜17族の元素を含有する原料を独立して反応器に供給
することを特徴とする化合物半導体超微粒子の製造方
法。
1. A method for producing compound semiconductor ultrafine particles by a hot soap method using a tubular flow reactor,
Raw materials containing elements of groups 11 to 13 of the periodic table and fifteenth
A method for producing ultrafine particles of a compound semiconductor, which comprises independently supplying a raw material containing an element of group -17 to a reactor.
【請求項2】 第11〜13族元素を含有する原料を、
配位性有機化合物と予め混合してから反応器に供給する
請求項1に記載の化合物半導体超微粒子の製造方法。
2. A raw material containing a Group 11 to 13 element,
The method for producing compound semiconductor ultrafine particles according to claim 1, wherein the compound semiconductor ultrafine particles are premixed with a coordinating organic compound and then supplied to a reactor.
【請求項3】 配位性有機化合物と第11〜13族元素
を含有する原料とを予め混合し、得られた混合物と第1
5〜17族元素を含有する原料とを混合する請求項2に
記載の化合物半導体超微粒子の製造方法。
3. A coordinating organic compound and a raw material containing a Group 11 to 13 element are mixed in advance to obtain a mixture and a first group.
The method for producing compound semiconductor ultrafine particles according to claim 2, wherein a raw material containing a Group 5 to 17 element is mixed.
【請求項4】半導体超微粒子が、第11−17族化合物
半導体超微粒子、第12−16族化合物半導体超微粒
子、第13−15族化合物半導体超微粒子から選ばれる
ものである請求項1〜3のいずれかに記載の化合物半導
体超微粒子の製造方法。
4. The semiconductor ultrafine particles are selected from the group 11-17 compound semiconductor ultrafine particles, the group 12-16 compound semiconductor ultrafine particles, and the group 13-15 compound semiconductor ultrafine particles. 5. A method for producing compound semiconductor ultrafine particles according to any one of 1.
【請求項5】 第11〜13族元素を含有する原料と、
第15〜17族元素を含有する原料の供給比率を独立し
て変化させる請求項1〜4のいずれかに記載の化合物半
導体超微粒子の製造方法。
5. A raw material containing a Group 11 to 13 element,
The method for producing compound semiconductor ultrafine particles according to claim 1, wherein the supply ratios of the raw materials containing the Group 15 to 17 elements are changed independently.
【請求項6】 ホットソープ法により化合物半導体超微
粒子を管型反応器を用いて製造する方法において、周期
表の第11〜13族の元素を含有する原料と、第15〜
17族の元素を含有する原料を、配位性有機化合物の存
在下で混合することを特徴とする化合物半導体超微粒子
の製造方法。
6. A method for producing ultrafine compound semiconductor particles by a hot soap method using a tubular reactor, comprising: a raw material containing an element of groups 11 to 13 of the periodic table;
A method for producing compound semiconductor ultrafine particles, which comprises mixing raw materials containing a Group 17 element in the presence of a coordinating organic compound.
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