JP2003286292A - Semiconductor ultrafine particle and filmy molded product containing the same - Google Patents

Semiconductor ultrafine particle and filmy molded product containing the same

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JP2003286292A
JP2003286292A JP2003003269A JP2003003269A JP2003286292A JP 2003286292 A JP2003286292 A JP 2003286292A JP 2003003269 A JP2003003269 A JP 2003003269A JP 2003003269 A JP2003003269 A JP 2003003269A JP 2003286292 A JP2003286292 A JP 2003286292A
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JP
Japan
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group
semiconductor
periodic table
general formula
ultrafine particles
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Withdrawn
Application number
JP2003003269A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Otsu
猛 大津
Yasuko Saito
康子 齋藤
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor ultrafine particles having good solubility in a solvent and dispersibility in a polymer, and simultaneously having excellent film-forming properties and light absorption/emission characteristics controlled by a quantum effect of semiconductor crystals. <P>SOLUTION: The semiconductor ultrafine particles are formed by bonding alkylene glycol residues to surfaces of the semiconductor crystals through oxygen atoms in functional groups expressed by general formula (1) (R<SB>1</SB>and R<SB>2</SB>are each H, hydroxy, an alkyl which may be substituted and has carbon atoms of 8 or less, an aryl, an alkoxy, a trialkylsilyl or a halogen, and are similar to or different from each other). <P>COPYRIGHT: (C)2004,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及び
それを含有してなる薄膜状成形体に関する。詳しくは、
該半導体結晶の量子効果による制御された吸光あるいは
発光特性、及び良好な溶媒への溶解性、ポリマー中での
分散性、優れた塗膜性を兼ね備える新規な半導体超微粒
子及びそれを含有する薄膜状成形体に関するものであ
り、種々の光学材料として応用可能な新規材料に関する
ものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to ultrafine semiconductor particles and a thin film-shaped compact containing the same. For more information,
Novel semiconductor ultrafine particles having controlled absorption or emission characteristics by the quantum effect of the semiconductor crystal, good solubility in a solvent, dispersibility in a polymer, and excellent coating property, and a thin film containing the same The present invention relates to a molded product, and to a new material applicable as various optical materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ナノ結晶(Nanocrysta
l)等の半導体超微粒子は、エネルギー準位の量子化に
よりエネルギー準位が互いに離れた状態となり、かつそ
れらが結晶粒径の関数として制御されるようになる。よ
って、半導体超微粒子において、半導体結晶の基礎吸収
(Fundamental absorption)の
長波長側吸収端よりもわずかに低エネルギーに現れるエ
キシトン(Exciton、励起子)吸収帯のピーク位
置は半導体超微粒子の粒径を変えることで制御すること
ができ、バルクとは異なる電磁波の吸収及び発生能(以
下、吸発光能という)を示すことから、発光材料や記憶
材料としての使用が期待されている。
2. Description of the Related Art Semiconductor nanocrystals (Nanocrysta)
In the semiconductor ultrafine particles such as l), the energy levels are separated from each other by the quantization of the energy levels, and they are controlled as a function of the crystal grain size. Therefore, in the semiconductor ultrafine particles, the peak position of the exciton (exciton) absorption band, which appears at a slightly lower energy than the absorption edge on the long wavelength side of the fundamental absorption of the semiconductor crystal, corresponds to the particle size of the semiconductor ultrafine particles. It can be controlled by changing it, and exhibits electromagnetic wave absorption and generation ability (hereinafter referred to as absorption and emission ability) different from that of bulk, and therefore, it is expected to be used as a light emitting material or a memory material.

【0003】半導体超微粒子の製造方法として、従来の
真空製造プロセス、例えば分子線エピタキシー法(MB
E法)、有機金属気相成長法(MOVPE法)、あるい
は原子層エピタキシー法(ALE法)等が挙げられる。
かかる真空製造プロセスにより高い純度の製品が得られ
るが、生成する超微粒子は基板上に強固に付着した状態
でしか得られず溶媒や高分子等の媒質に自由に分散利用
できるものではなかった。
As a method for producing semiconductor ultrafine particles, a conventional vacuum production process such as molecular beam epitaxy (MB) is used.
E method), metal organic chemical vapor deposition method (MOVPE method), atomic layer epitaxy method (ALE method), and the like.
Although a product of high purity can be obtained by such a vacuum manufacturing process, the ultrafine particles produced can only be obtained in a state of firmly adhering to the substrate and cannot be freely dispersed and used in a medium such as a solvent or a polymer.

【0004】半導体超微粒子の特性を利用した用途とし
ては、ポリマー等とブレンドして薄膜状とし、ディスプ
レイパネル、発光ダイオード、光ディスクの超解像膜、
光導波路等様々なものが考えられる。これらのものに応
用するためにも、量子サイズ効果により制御された吸発
光能を維持したまま、有機溶媒やポリマー中での良好な
分散性、及び優れた塗膜性をもつ半導体超微粒子の開発
は不可欠である。
[0004] Applications of the characteristics of semiconductor ultrafine particles include blending with a polymer or the like to form a thin film, a display panel, a light emitting diode, a super resolution film of an optical disk,
Various things such as an optical waveguide can be considered. Development of ultrafine semiconductor particles with good dispersibility in organic solvents and polymers and excellent coating properties while maintaining absorption and emission ability controlled by quantum size effect for application to these materials Is essential.

【0005】高分子や有機溶媒への良好な分散性を有す
ると期待される有機配位子を表面に結合した半導体結晶
粒子の合成方法が報告されている(非特許文献1)。こ
の方法で得られる半導体結晶粒子は、例えばトリオクチ
ルホスフィンオキシド(以下、TOPOと略記)等の有
機配位子がセレン化カドミウム(CdSe)等の化合物
半導体結晶粒子の表面に結合した構造を有する。そし
て、トルエンや塩化メチレン等の有機溶剤への優れた溶
解性を有するだけでなく、粒径分布が極めて狭く制御さ
れる特徴をも有するものである。しかし、この方法で得
られる半導体結晶粒子は、分子間凝集力の小さいTOP
Oのオクチル基のようなアルキル基で被覆されていると
考えられるため、アルコールのような水性溶媒に分散せ
ず、また自身で透明性と機械的強度を兼ね備えた薄膜状
成形体を形成困難である。さらに、ポリメチルメタクリ
レート(通称PMMA)に代表されるアクリル系樹脂、
ポリスチレンに代表されるスチレン系樹脂、あるいはビ
スフェノールAポリカーボネートに代表される芳香族ポ
リカーボネート樹脂等の実用的な耐熱変形性を有する汎
用非晶性樹脂への高い粒子濃度での分散性が不十分であ
るため不透明な高分子組成物を与える欠点があった。
A method for synthesizing semiconductor crystal particles in which an organic ligand expected to have good dispersibility in a polymer or an organic solvent is bonded to the surface has been reported (Non-Patent Document 1). The semiconductor crystal particles obtained by this method have a structure in which an organic ligand such as trioctylphosphine oxide (hereinafter abbreviated as TOPO) is bonded to the surface of a compound semiconductor crystal particle such as cadmium selenide (CdSe). It not only has excellent solubility in organic solvents such as toluene and methylene chloride, but also has the characteristic that the particle size distribution is controlled to be extremely narrow. However, the semiconductor crystal particles obtained by this method are TOP particles with a small intermolecular cohesive force.
Since it is considered that it is covered with an alkyl group such as the octyl group of O, it does not disperse in an aqueous solvent such as alcohol, and it is difficult to form a thin film molded article having both transparency and mechanical strength by itself. is there. Furthermore, an acrylic resin represented by polymethylmethacrylate (commonly called PMMA),
Insufficient dispersibility at high particle concentration in a general-purpose amorphous resin having practical heat resistance deformation such as styrene resin represented by polystyrene or aromatic polycarbonate resin represented by bisphenol A polycarbonate. Therefore, there is a drawback that an opaque polymer composition is provided.

【0006】また、CdSeに配位したTOPOを1級
アリルアミンに置換することで、発光帯のピーク発光強
度が20倍程度になったことが報告されている(非特許
文献2)。アミノ基は発光強度を強める配位子であると
言えるが、アルキルアミン類やアルケニルアミン類では
TOPOと同様に粒子表面がアルキル基やアルケニル基
で被覆されているため、水性溶媒への溶解性、ポリマー
への分散性、及び塗膜性が十分でないという問題点があ
った。
Further, it has been reported that the peak emission intensity of the emission band was increased to about 20 times by substituting the primary allylamine for TOPO coordinated to CdSe (Non-patent document 2). It can be said that the amino group is a ligand that enhances the emission intensity, but in the case of alkylamines and alkenylamines, the particle surface is covered with the alkyl group or the alkenyl group as in TOPO, so that the solubility in an aqueous solvent, There is a problem that the dispersibility in the polymer and the coating property are not sufficient.

【非特許文献1】ジェイ.イー.ボーウェン カタリ
(J.E.Bowen Katari)ら著,「ジャー
ナル オブ フィジカル ケミストリー(J.Phy
s.Chem.)」,(米国),98巻,1994年,
p.4109−4117
[Non-Patent Document 1] J. E. J. Bowen Katari et al., “Journal of Physical Chemistry (J. Phy
s. Chem. ) ”, (USA), Vol. 98, 1994,
p. 4109-4117

【非特許文献2】ドミトリ ブイ.タラピン(Dmit
ri V.Talapin)ら著,「ナノ レターズ
(NANO LETTERS)」,(米国),1巻,2
001年,p.207−211
[Non-patent document 2] Dmitry buoy. Talapine (Dmit
ri V. Talapin) et al., "Nano Letters (NANO LETTERS)", (USA), Volume 1, 2
001, p. 207-211

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記実情に鑑
みてなされたものであり、その目的は、有機溶媒やポリ
マーへの良好な分散性、及び優れた塗膜性を有する半導
体超微粒子の提供にある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor ultrafine particle having good dispersibility in an organic solvent or a polymer and excellent coatability. In offer.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は前記目的を達
成すべく鋭意検討を重ねた結果、ポリエチレングリコー
ルに代表されるポリアルキレングリコール残基を、下記
一般式(1)で表される官能基中の酸素原子を介して半
導体結晶表面に結合した場合、該半導体結晶の発光能を
高め、かつ有機溶媒やポリマーへの良好な溶解・分散性
を付与可能であり、かつ有機溶媒に溶解後スピンコート
等により光学的透明な薄膜状成形体を与えることを見出
し本発明に到達した。
Means for Solving the Problems As a result of extensive studies conducted by the present inventor to achieve the above object, a polyalkylene glycol residue typified by polyethylene glycol was substituted with a functional group represented by the following general formula (1). When bonded to the surface of a semiconductor crystal through an oxygen atom in the group, it is possible to enhance the light emitting ability of the semiconductor crystal, and to impart good solubility / dispersibility to an organic solvent or polymer, and after dissolution in an organic solvent. The present invention has been accomplished by finding that an optically transparent thin film shaped article can be provided by spin coating or the like.

【0009】即ち、本発明の第1の要旨は、ポリアルキ
レングリコール残基を一般式(1)で表される官能基中
の酸素原子を介して表面に結合してなる半導体超微粒
子、に存する。
That is, the first gist of the present invention resides in semiconductor ultrafine particles comprising a polyalkylene glycol residue bonded to the surface via an oxygen atom in the functional group represented by the general formula (1). .

【0010】[0010]

【化3】 [Chemical 3]

【0011】(一般式(1)中、R1及びR2は、それぞ
れ水素原子、水酸基、置換基を有していてもよい炭素数
8以下のアルキル基、アリール基、アルコキシル基及び
トリアルキルシリル基、並びにハロゲン原子から選ばれ
るいずれかを表し、R1及びR2は同一でも異なっていて
もよい。) 本発明の第2の要旨は、上記半導体超微粒子を含有して
なる薄膜状成形体、に存する。
(In the general formula (1), R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, a hydroxyl group, an optionally substituted alkyl group having 8 or less carbon atoms, an aryl group, an alkoxyl group and a trialkylsilyl group. A group and any one selected from a halogen atom, and R 1 and R 2 may be the same or different.) The second gist of the present invention is a thin film-shaped molded product containing the above-mentioned semiconductor ultrafine particles. ,.

【0012】本発明の第3の要旨は、かかる半導体超微
粒子に高い発光能と優れた塗膜性を与える、下記一般式
(2)で表されるn−ホスホノアルキルトリエチレング
リコールエーテル類、に存する。
A third aspect of the present invention relates to n-phosphonoalkyltriethylene glycol ethers represented by the following general formula (2), which give such semiconductor ultrafine particles a high luminous ability and an excellent coating property. Exist.

【0013】[0013]

【化4】 [Chemical 4]

【0014】(但し一般式(2)において、Rは水素原
子又は炭素数7以下のアルキル基を、nは20以下の自
然数をそれぞれ表す。)
(In the general formula (2), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 7 or less carbon atoms, and n represents a natural number of 20 or less.)

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】[ポリアルキレングリコール残
基]本発明におけるポリアルキレングリコール残基と
は、下記一般式(3)で表される重合体である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [Polyalkylene Glycol Residue] The polyalkylene glycol residue in the present invention is a polymer represented by the following general formula (3).

【0016】[0016]

【化5】−(R3O)m−R4 (3)Embedded image — (R 3 O) m—R 4 (3)

【0017】(但し一般式(3)において、R3は炭素
数2〜6のアルキレン基を、R4は水素原子、炭素数1
〜10のアルキル基、炭素数10以下のアリール基及び
炭素数2〜5のアシル基からなる群から任意に選択され
る構造を、mは50以下の自然数をそれぞれ表す。) 一般式(3)におけるR3の具体例としては、エチレン
基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレ
ン基、イソブチレン基、n−ペンチレン基、シクロペン
チレン基、n−ヘキシレン基、シクロヘキシレン基等が
挙げられ、水性溶媒への溶解性の点で好ましくはエチレ
ン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチ
レン基等の炭素数2〜4のアルキレン基が、更に好まし
くはエチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基
等の炭素数2又は3のアルキレン基が、最も好ましくは
エチレン基が使用される。一般式(3)において、1残
基中に複数種のR3が混在していても構わず、この場合
の共重合順序(シークエンス)にも制限はない。
(In the general formula (3), R 3 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, R 4 is a hydrogen atom and 1 carbon atom.
10 represents a structure arbitrarily selected from the group consisting of an alkyl group having 10 to 10, an aryl group having 10 or less carbon atoms, and an acyl group having 2 to 5 carbon atoms, and m represents a natural number of 50 or less. As specific examples of R 3 in the general formula (3), ethylene group, n-propylene group, isopropylene group, n-butylene group, isobutylene group, n-pentylene group, cyclopentylene group, n-hexylene group, Cyclohexylene group and the like, from the viewpoint of solubility in an aqueous solvent, preferably an ethylene group, n-propylene group, isopropylene group, an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms such as n-butylene group, more preferably An alkylene group having 2 or 3 carbon atoms such as an ethylene group, an n-propylene group and an isopropylene group is used, most preferably an ethylene group. In the general formula (3), plural kinds of R 3 may be mixed in one residue, and the copolymerization order (sequence) in this case is not limited.

【0018】一般式(3)におけるR4に使用されるア
ルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−
プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチ
ル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペ
ンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ビニル
基、ベンジル基、ビニルベンジル基等が挙げられ、水性
溶媒への溶解性の点で好ましくはメチル基、エチル基、
n−プロピル基、イソプロピル基等の炭素数3以下のア
ルキル基が、更に好ましくはメチル基又はエチル基が、
最も好ましくはメチル基が使用される。該R4に使用さ
れるアリール基の具体例としては、フェニル基、トルイ
ル基(モノメチルフェニル基)、ジメチルフェニル基、
エチルフェニル基、イソプロピルフェニル基、4−te
rt−ブチルフェニル基、ビニルフェニル基、ピリジル
基、モノメチルピリジル基、ジメチルピリジル基等が挙
げられ、水性溶媒への溶解性の点で好ましくはフェニル
基あるいはピリジル基が使用される。前記R4に使用さ
れるアシル基の具体例としては、アセチル基、アクリロ
イル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、マレオイ
ル基等が挙げられ、水性溶媒への溶解性の点で好ましく
はアセチル基が使用される。
Specific examples of the alkyl group used for R 4 in the general formula (3) include methyl group, ethyl group and n-
Propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, vinyl group, benzyl group, vinylbenzyl group, etc. From the viewpoint of solubility in a solvent, preferably a methyl group, an ethyl group,
An alkyl group having 3 or less carbon atoms, such as an n-propyl group and an isopropyl group, more preferably a methyl group or an ethyl group,
Most preferably the methyl group is used. Specific examples of the aryl group used for R 4 include phenyl group, toluyl group (monomethylphenyl group), dimethylphenyl group,
Ethylphenyl group, isopropylphenyl group, 4-te
Examples thereof include an rt-butylphenyl group, a vinylphenyl group, a pyridyl group, a monomethylpyridyl group and a dimethylpyridyl group. From the viewpoint of solubility in an aqueous solvent, a phenyl group or a pyridyl group is preferably used. Specific examples of the acyl group used for R 4 include an acetyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a crotonoyl group and a maleoyl group, and the acetyl group is preferably used from the viewpoint of solubility in an aqueous solvent. It

【0019】なお、前記例示の前記R4の具体構造のう
ち、ビニル基、ビニルベンジル基、ビニルフェニル基、
アクリロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、
マレオイル基等の重合性基を用いると、本発明の半導体
超微粒子が例えばラジカル重合性モノマー類やイオン重
合性モノマー類との共重合性を獲得する場合がある。一
般式(3)における自然数mは、好ましくは40以下、
より好ましくは30以下、更に好ましくは20以下、溶
解性の点から好ましくは10以下、特に好ましくは5以
下である。
Among the specific structures of R 4 shown above, vinyl group, vinylbenzyl group, vinylphenyl group,
Acryloyl group, methacryloyl group, crotonoyl group,
When a polymerizable group such as a maleoyl group is used, the semiconductor ultrafine particles of the present invention may acquire copolymerizability with, for example, radically polymerizable monomers or ionically polymerizable monomers. The natural number m in the general formula (3) is preferably 40 or less,
It is more preferably 30 or less, still more preferably 20 or less, preferably 10 or less, particularly preferably 5 or less from the viewpoint of solubility.

【0020】一般式(3)の特に好ましい構造として、
トリエチレングリコール残基(R3がエチレン基、m=
3)が挙げられ、更に好ましいのはR4がメチル基又は
エチル基であるトリエチレングリコールモノアルキルエ
ーテル残基であり、最も好ましいのはR4がメチル基で
あるトリエチレングリコールモノメチルエーテル残基
(以下MTEG残基と略記)である。
As a particularly preferred structure of the general formula (3),
Triethylene glycol residue (R 3 is an ethylene group, m =
3), more preferred is a triethylene glycol monoalkyl ether residue in which R 4 is a methyl group or an ethyl group, and most preferred is a triethylene glycol monomethyl ether residue in which R 4 is a methyl group ( Hereinafter, it is abbreviated as MTEG residue).

【0021】[一般式(1)で表される官能基]本発明
においては、上記のポリアルキレングリコール残基が下
記一般式(1)で表される官能基中の酸素原子を介して
半導体結晶表面に結合してなることを特徴とする。
[Functional Group Represented by General Formula (1)] In the present invention, the above polyalkylene glycol residue is a semiconductor crystal through an oxygen atom in the functional group represented by the following general formula (1). It is characterized by being bonded to the surface.

【0022】[0022]

【化6】 [Chemical 6]

【0023】一般式(1)中、R1及びR2は、それぞれ
水素原子、水酸基、置換基を有していても良い炭素数8
以下のアルキル基、アリール基、アルコキシル基及びト
リアルキルシリル基、並びにハロゲン原子から選ばれる
いずれかを表し、R1及びR2は同一でも異なっていても
よい。この場合の置換基としては、ハロゲン原子、ニト
ロ基、水酸基、カルボキシル基等が挙げられる。
In the general formula (1), R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, a hydroxyl group, or a carbon number 8 which may have a substituent.
It represents any one selected from the following alkyl groups, aryl groups, alkoxyl groups and trialkylsilyl groups, and halogen atoms, and R 1 and R 2 may be the same or different. Examples of the substituent in this case include a halogen atom, a nitro group, a hydroxyl group, a carboxyl group and the like.

【0024】この一般式(1)で表される官能基の利用
により配位後の半導体超微粒子の発光能が格段に向上す
る。これは、一般式(1)で表される官能基中の酸素原
子が半導体結晶表面に存在する遷移金属元素への強い配
位力を有することに起因するものと考えられる。この強
い配位力の実際の結合構造は明らかではないが、例えば
酸素原子の配位結合等の存在が推定される。
By utilizing the functional group represented by the general formula (1), the luminous ability of the semiconductor ultrafine particles after coordination is remarkably improved. It is considered that this is because the oxygen atom in the functional group represented by the general formula (1) has a strong coordination power with the transition metal element existing on the semiconductor crystal surface. Although the actual bond structure of this strong coordinating force is not clear, the existence of, for example, a coordinate bond of an oxygen atom is estimated.

【0025】一般式(1)で表される官能基中のR1
びR2が、それぞれ炭素原子を含むものである場合、半
導体ナノ粒子へ配位する際に立体障害が生じないよう
に、その炭素数は5以下であることがより望ましい。R
1及びR2の好ましい官能基の具体例としては、水素原
子、水酸基、メチル基、エチル基、ブチル基等のアルキ
ル基、メトキシル基、エトキシル基、ブトキシル基等の
アルコキシル基、トリメチルシリル基等のトリアルキル
シリル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲ
ン原子等が挙げらる。これらの内、半導体結晶への配位
力の点でR1及びR2の少なくとも一つが水酸基であるこ
とがより好ましく、R1及びR2が共に水酸基であること
が最も好ましい。
When R 1 and R 2 in the functional group represented by the general formula (1) each contain a carbon atom, the carbon atom is coordinated so that steric hindrance does not occur during coordination with the semiconductor nanoparticles. More preferably, the number is 5 or less. R
Specific examples of preferable functional groups of 1 and R 2 include a hydrogen atom, an alkyl group such as a hydroxyl group, a methyl group, an ethyl group and a butyl group, an alkoxyl group such as a methoxyl group, an ethoxyl group and a butoxyl group, and a trimethylsilyl group and the like. Examples thereof include alkylsilyl groups, halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom and bromine atom. Of these, in terms of coordination force to the semiconductor crystal is more preferable that at least one of R 1 and R 2 is a hydroxyl group, and most preferably R 1 and R 2 are both hydroxyl groups.

【0026】[ポリアルキレングリコール残基と一般式
(1)で表される官能基との連結基]本発明において、
ポリアルキレングリコール残基と一般式(1)で表され
る官能基とを連結する化合物は、任意に選択することが
できる。具体例としては、アルキレン基、アルケニレン
基、アルキニレン基、またそれらの炭素鎖中にエーテル
結合、エステル結合、アミド結合、カルボニル基、アミ
ノ基、チオカルボニル基等を含む化合物、及びそれらの
水素原子の一つ又はそれ以上が、ハロゲン原子、ニトロ
基、水酸基、カルボキシル基、アルキル基、アルコキシ
ル基、アリール基等で置換された化合物等が挙げられ
る。これらの内、アルキレン基、アルケニレン基が好ま
しく用いられる。特に、炭素鎖6以上のアルキレン基、
好ましくは単素鎖6〜20のアルキレン基は半導体結晶
を外界から保護してその吸発光特性を安定化する効果が
見られる場合があり最も好ましい。
[Linking group of polyalkylene glycol residue and functional group represented by general formula (1)] In the present invention,
The compound connecting the polyalkylene glycol residue and the functional group represented by the general formula (1) can be arbitrarily selected. Specific examples include an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, a compound containing an ether bond, an ester bond, an amide bond, a carbonyl group, an amino group, a thiocarbonyl group, and the like in their carbon chains, and a hydrogen atom thereof. Examples thereof include compounds in which one or more are substituted with a halogen atom, a nitro group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group and the like. Among these, an alkylene group and an alkenylene group are preferably used. In particular, an alkylene group having a carbon chain of 6 or more,
Preferably, the alkylene group having a monomolecular chain of 6 to 20 is most preferable because it may have an effect of protecting the semiconductor crystal from the outside and stabilizing its light absorption and emission characteristics.

【0027】また、ポリアルキレングリコール残基と一
般式(1)で表される官能基とが直接結合していてもよ
い。具体的には下記一般式(5)で表される化合物が、
半導体結晶表面に結合してなる半導体超微粒子が、発光
特性に優れ、且つ樹脂への相溶性に優れるので好まし
い。
Further, the polyalkylene glycol residue may be directly bonded to the functional group represented by the general formula (1). Specifically, the compound represented by the following general formula (5) is
Ultrafine semiconductor particles bonded to the surface of a semiconductor crystal are preferable because they have excellent light emission characteristics and excellent compatibility with resins.

【0028】[0028]

【化7】 [Chemical 7]

【0029】一般式(5)中、Rは水素原子又は炭素数
7以下のアルキル基、nは20以下の自然数、rは2以
上10以下、好ましくは5以下である。一般式(5)で
表される化合物とは具体的には、3,6,9−トリオキ
サアルキルホスホン酸(2−[2−(2−アルコキシエ
トキシ)エトキシ]エチルホスホン酸)(n=2,r=
2)、n−ホスホノアルキルトリエチレングリコールエ
ーテル(r=3)のような化合物が例示される。 [n−ホスホノアルキルトリエチレングリコールエーテ
ル類]本発明における半導体結晶への配位子として好ま
しく使用されるポリアルキレングリコール残基と一般式
(1)で表される官能基とが結合した分子構造として
は、下記一般式(2)で表される、n−ホスホノアルキ
ルトリエチレングリコールエーテル類が例示される。
In the general formula (5), R is a hydrogen atom or an alkyl group having 7 or less carbon atoms, n is a natural number of 20 or less, and r is 2 or more and 10 or less, preferably 5 or less. The compound represented by the general formula (5) is specifically 3,6,9-trioxaalkylphosphonic acid (2- [2- (2-alkoxyethoxy) ethoxy] ethylphosphonic acid) (n = 2 , R =
2), compounds such as n-phosphonoalkyltriethylene glycol ether (r = 3) are exemplified. [N-Phosphonoalkyltriethylene glycol ethers] As a molecular structure in which a polyalkylene glycol residue preferably used as a ligand for a semiconductor crystal in the present invention and a functional group represented by the general formula (1) are bonded. Are exemplified by n-phosphonoalkyl triethylene glycol ethers represented by the following general formula (2).

【0030】[0030]

【化8】 [Chemical 8]

【0031】但し一般式(2)において、Rは水素原子
又は炭素数7以下のアルキル基を、nは20以下の自然
数をそれぞれ表す。Rとして使用されるアルキル基の例
示は、前記一般式(3)におけるR4の場合と同一であ
る。一般式(2)において自然数nは、好ましくは1〜
17、更に好ましくは3〜14、最も好ましくは6〜1
2であり、この自然数nの値が6以上であると半導体結
晶を外界から保護してその吸発光特性を安定化する効果
が見られる場合がある。特に好ましい具体的化合物とし
ては、下記式(4)の10−ホスホノデシルMTEGエ
ーテル(10−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキ
シ]エトキシデシルホスホン酸)が例示される。
However, in the general formula (2), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 7 or less carbon atoms, and n represents a natural number of 20 or less. Examples of the alkyl group used as R are the same as those of R 4 in the general formula (3). In the general formula (2), the natural number n is preferably 1 to
17, more preferably 3 to 14, most preferably 6-1
When the value of the natural number n is 6 or more, the effect of protecting the semiconductor crystal from the outside and stabilizing its light absorption and emission characteristics may be seen. As a particularly preferred specific compound, 10-phosphonodecyl MTEG ether (10- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] ethoxydecylphosphonic acid) of the following formula (4) is exemplified.

【0032】[0032]

【化9】 [Chemical 9]

【0033】[半導体超微粒子]本発明の半導体超微粒
子は、後述するような半導体結晶を主体とし、その表面
に前記ポリアルキレングリコール残基を結合したもので
ある。従って、本発明の半導体超微粒子は、半導体結晶
とその表面に結合したポリアルキレングリコール残基と
を必須構成成分とする。
[Semiconductor Ultrafine Particles] The semiconductor ultrafine particles of the present invention are mainly composed of a semiconductor crystal as described below, and the polyalkylene glycol residue is bonded to the surface thereof. Therefore, the semiconductor ultrafine particles of the present invention contain the semiconductor crystal and the polyalkylene glycol residue bonded to the surface thereof as essential components.

【0034】本発明に用いられる半導体結晶は、量子効
果により制御されるエキシトン吸発光帯をその吸発光ス
ペクトルに有するものであるのが好ましい。応用上特に
有用な吸発光波長範囲は遠紫外〜赤外領域の光であり、
通常150〜10000nm、好ましくは180〜80
00nm、更に好ましくは200〜6000nm、最も
好ましくは220〜4000nm程度の範囲である。前
記エキシトン吸発光帯の波長は、現象論的には該半導体
結晶の粒径に依存する。
The semiconductor crystal used in the present invention preferably has an exciton absorption / emission band controlled by the quantum effect in its absorption / emission spectrum. The absorption and emission wavelength range that is particularly useful for application is light in the far ultraviolet to infrared region,
Usually 150 to 10,000 nm, preferably 180 to 80 nm
00 nm, more preferably 200 to 6000 nm, and most preferably 220 to 4000 nm. The wavelength of the exciton absorption / emission band phenomenologically depends on the grain size of the semiconductor crystal.

【0035】該半導体結晶は、半導体単結晶、複数半導
体結晶組成が相分離した混晶、相分離の観察されない混
合半導体結晶のいずれでも構わず、後述するコアシェル
構造をとっていても構わない。かかる半導体結晶の粒径
は、数平均粒径として通常0.5〜20nm、量子効果
による吸発光波長の制御性の点で好ましくは1〜15n
m、更に好ましくは2〜12nm、最も好ましくは3〜
10nmとする。この数平均粒径の決定には、与えられ
た半導体超微粒子の透過型電子顕微鏡(TEM)観察像
より測定される数値を用いる。即ち、観察される半導体
結晶の粒子像と同面積の円の直径を該粒子像の粒径と定
義する。こうして決定される粒径を用い、例えば公知の
画像データの統計処理手法により該数平均粒径を算出す
るが、かかる統計処理に使用する半導体結晶の粒子像の
数(統計処理データ数)は可及的多いことが当然望まし
く、本発明においては、再現性の点で無作為に選ばれた
該粒子像の個数として最低でも50個以上、好ましくは
80個以上、更に好ましくは100個以上とする。該数
平均粒径が大きすぎると、凝集性が極端に増大したり量
子効果によるエキシトン吸発光の制御性が低下する場合
があり、一方該数平均粒径が小さすぎると半導体結晶粒
子の独立した結晶としての機能(例えば発光能を与える
バンド構造の形成)が低下したり、製造時の単離収率が
極端に低下する場合があり、いずれも好ましくない。な
お、半導体結晶が含有する元素の原子番号が小さくTE
M観察における電子線によるコントラストが得にくい場
合には、半導体超微粒子の原子間力顕微鏡(AFM)に
よる観察や溶液での光散乱や中性子散乱測定に元素分析
等の組成分析結果を組み合わせても粒径を見積もること
ができる。
The semiconductor crystal may be a semiconductor single crystal, a mixed crystal in which a plurality of semiconductor crystal compositions are phase-separated, or a mixed semiconductor crystal in which phase separation is not observed, and may have a core-shell structure described later. The particle size of such a semiconductor crystal is usually 0.5 to 20 nm as a number average particle size, and preferably 1 to 15 n in terms of controllability of absorption and emission wavelength by quantum effect.
m, more preferably 2 to 12 nm, most preferably 3 to
10 nm. A numerical value measured from a transmission electron microscope (TEM) observation image of a given semiconductor ultrafine particle is used for determining the number average particle diameter. That is, the diameter of a circle having the same area as the observed particle image of the semiconductor crystal is defined as the particle size of the particle image. The number average particle diameter is calculated, for example, by a known statistical processing method of image data using the thus determined particle diameter. The number of particle images of the semiconductor crystal used in the statistical processing (the number of statistically processed data) is acceptable. Naturally, it is desirable that the number is as large as possible, and in the present invention, the number of randomly selected particle images in terms of reproducibility is at least 50, preferably 80 or more, more preferably 100 or more. . If the number average particle size is too large, the cohesiveness may extremely increase or the controllability of exciton absorption / emission due to the quantum effect may decrease, while if the number average particle size is too small, the semiconductor crystal particles may become independent. In some cases, the function as a crystal (for example, the formation of a band structure that gives luminescence) may be lowered, or the isolation yield during production may be extremely lowered, which is not preferable. The atomic number of the element contained in the semiconductor crystal is small and TE
When it is difficult to obtain a contrast due to an electron beam in M observation, even if the composition analysis results such as elemental analysis are combined with the observation of semiconductor ultrafine particles by an atomic force microscope (AFM) or the light scattering in a solution or the neutron scattering measurement, The diameter can be estimated.

【0036】該半導体結晶の粒径分布に制限はないが、
半導体結晶のエキシトン吸発光帯を利用する場合、かか
る分布を変えることで吸発光帯波長幅を変化させること
ができる。なお、かかる波長幅を狭くする必要がある場
合には該粒径分布を狭くするが、通常、標準偏差として
±40%以内、好ましくは±30%以内、更に好ましく
は±20%以内、最も好ましくは±10%以内とする。
この標準偏差の範囲を超えた粒径分布の場合、エキシト
ン吸発光帯の波長幅を狭くする目的を十分に達成するこ
とが困難となる。
Although there is no limitation on the grain size distribution of the semiconductor crystal,
When the exciton absorption / emission band of the semiconductor crystal is used, the absorption / emission band wavelength width can be changed by changing the distribution. When it is necessary to narrow the wavelength width, the particle size distribution is narrowed, but usually the standard deviation is within ± 40%, preferably within ± 30%, more preferably within ± 20%, and most preferably. Is within ± 10%.
If the particle size distribution exceeds the range of this standard deviation, it becomes difficult to sufficiently achieve the purpose of narrowing the wavelength width of the exciton absorption / emission band.

【0037】[半導体結晶の組成]前記半導体結晶の組
成例を組成式で表すと、C、Si、Ge、Sn等の周期
表第14族元素の単体、P(黒リン)等の周期表第15
族元素の単体、SeやTe等の周期表第16族元素の単
体、SiC等の複数の周期表第14族元素からなる化合
物、SnO2、Sn(II)Sn(IV)S3、SnS2、S
nS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbT
e等の周期表第14族元素と周期表第16族元素との化
合物、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlA
s、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、
InN、InP、InAs、InSb等の周期表第13
族元素と周期表第15族元素との化合物(あるいはIII
−V族化合物半導体)、Al23、Al2Se3、Ga2
3、Ga2Se3、Ga2Te3、In23、In23
In2Se3、In2Te3等の周期表第13族元素と周期
表第16族元素との化合物、TlCl、TlBr、Tl
I等の周期表第13族元素と周期表第17族元素との化
合物、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、
CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、Hg
Te等の周期表第12族元素と周期表第16族元素との
化合物(あるいはII−VI族化合物半導体)、As23
As2Se3、As2Te3、Sb23、Sb2Se3、Sb
2Te3、Bi23、Bi2Se3、Bi2Te3等の周期表
第15族元素と周期表第16族元素との化合物、Cu2
O、Cu2Se等の周期表第11族元素と周期表第16
族元素との化合物、CuCl、CuBr、CuI、Ag
Cl、AgBr等の周期表第11族元素と周期表第17
族元素との化合物、NiO等の周期表第10族元素と周
期表第16族元素との化合物、CoO、CoS等の周期
表第9族元素と周期表第16族元素との化合物、Fe3
4等の酸化鉄類、FeS等の周期表第8族元素と周期
表第16族元素との化合物、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、MoS2、WO2
の周期表第6族元素と周期表第16族元素との化合物、
VO、VO2、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、TiO2、Ti25、Ti2
3、Ti59等の酸化チタン類(結晶型はルチル型、ル
チル/アナターゼの混晶型、アナターゼ型のいずれでも
構わない)、ZrO2等の周期表第4族元素と周期表第
16族元素との化合物、MgS、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、CdCr2
4、CdCr2Se4、CuCr24、HgCr2Se4
等のカルコゲンスピネル類、あるいはBaTiO3等が
挙げられる。なお、G.Schmidら;Adv.Ma
ter.,4巻,494頁(1991)に報告されてい
る(BN)75(BF2)15F15や、D.Fens
keら;Angew.Chem.Int.Ed.Eng
l.,29巻,1452頁(1990)に報告されてい
るCu146Se73(トリエチルホスフィン)22の
ように構造の確定されている半導体クラスターも同様に
例示される。
[Composition of Semiconductor Crystal] The composition example of the semiconductor crystal is represented by a composition formula: C, Si, Ge, Sn, etc. 15
Group element element simple substance, periodic table group 16 element element such as Se or Te, compound consisting of a plurality of periodic table group 14 element such as SiC, SnO 2 , Sn (II) Sn (IV) S 3 , SnS 2 , S
nS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbT
compounds of Group 14 elements of the periodic table, such as e, and elements of Group 16 of the periodic table, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlA
s, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb,
Periodic table of InN, InP, InAs, InSb, etc. 13th
Compounds of Group 15 elements with Group 15 elements of the periodic table (or III
-V compound semiconductor), Al 2 S 3 , Al 2 Se 3 , Ga 2
S 3 , Ga 2 Se 3 , Ga 2 Te 3 , In 2 O 3 , In 2 S 3 ,
Compounds of Group 13 elements of the Periodic Table and Group 16 elements of the Periodic Table such as In 2 Se 3 , In 2 Te 3 , TlCl, TlBr, Tl
Compounds of periodic table group 13 elements such as I and periodic table group 17 elements, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO,
CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, Hg
A compound of a group 12 element of the periodic table such as Te and a group 16 element of the periodic table (or II-VI group compound semiconductor), As 2 S 3 ,
As 2 Se 3 , As 2 Te 3 , Sb 2 S 3 , Sb 2 Se 3 , Sb
2 Te 3 , Bi 2 S 3 , Bi 2 Se 3 , Bi 2 Te 3 and other compounds of the periodic table group 15 element and the periodic table group 16 element, Cu 2
O, Cu 2 Se, etc. Periodic Table Group 11 elements and Periodic Table 16th
Compounds with group elements, CuCl, CuBr, CuI, Ag
Periodic Table Group 11 elements such as Cl and AgBr and Periodic Table 17
Compounds with group elements, compounds of group 10 elements of the periodic table and elements of group 16 of the periodic table such as NiO, compounds of group 9 elements of the periodic table and groups 16 elements of the periodic table such as CoO and CoS, Fe 3
Iron oxides such as O 4 , compounds of periodic table group 8 elements and periodic table group 16 elements such as FeS, compounds of periodic table group 7 elements and periodic table group 16 elements such as MnO, MoS 2 A compound of an element of Group 6 of the periodic table with an element of Group 16 of the periodic table, such as WO 2 ,
VO, VO 2 , Ta 2 O 5 and other compounds of periodic table group 5 element and periodic table group 16 element, TiO 2 , Ti 2 O 5 , Ti 2 O
3 , titanium oxides such as Ti 5 O 9 (the crystal type may be any of rutile type, rutile / anatase mixed crystal type and anatase type), ZrO 2 etc. CdCr 2 compound with group element, compound with group 2 element of periodic table such as MgS, MgSe, etc., CdCr 2
O 4, CdCr 2 Se 4, CuCr 2 S 4, HgCr 2 Se 4
And chalcogen spinels such as BaTiO 3 and the like. In addition, G. Schmid et al .; Adv. Ma
ter. , BN, 75 (BF2) 15F15, reported in Vol. 4, p. 494 (1991); Fens
ke et al .; Angew. Chem. Int. Ed. Eng
l. 29, p. 1452 (1990), a semiconductor cluster having a definite structure, such as Cu146Se73 (triethylphosphine) 22, is also exemplified.

【0038】これらのうち実用的に重要なものは、例え
ばSi、Ge等の14族単体、SnO2、SnS2、Sn
S、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe
等の周期表第14族元素と周期表第16族元素との化合
物、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、I
nP、InAs、InSb等のIII−V族化合物半導
体、Ga23、Ga23、Ga2Se3、Ga2Te3、I
23、In23、In 2Se3、In2Te3等の周期表
第13族元素と周期表第16族元素との化合物、Zn
O、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、C
dSe、CdTe、HgO、HgS、HgSe、HgT
e等のII−VI族化合物半導体、As23、As23、A
2Se3、As2Te3、Sb23、Sb23、Sb2
3、Sb2Te3、Bi23、Bi23、Bi2Se3
Bi2Te3等の周期表第15族元素と周期表第16族元
素との化合物、Fe34等の酸化鉄類やFeS等の周期
表第8族元素と周期表第16族元素との化合物、前記の
酸化チタン類やZrO2等の周期表第4族元素と周期表
第16族元素との化合物、MgS、MgSe等の周期表
第2族元素と周期表第16族元素との化合物である。
Of these, those that are practically important are, for example,
For example, Si, Ge, etc. Group 14 simple substance, SnO2, SnS2, Sn
S, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe
Of elements of Group 14 of the periodic table and elements of Group 16 of the periodic table
Objects, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, I
Semiconductors for III-V compounds such as nP, InAs, InSb
Body, Ga2O3, Ga2S3, Ga2Se3, Ga2Te3, I
n2O3, In2S3, In 2Se3, In2Te3Periodic table of etc.
A compound of a Group 13 element and a Group 16 element of the periodic table, Zn
O, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, C
dSe, CdTe, HgO, HgS, HgSe, HgT
II-VI group compound semiconductors such as e, As2O3, As2S3, A
s2Se3, As2Te3, Sb2O3, Sb2S3, Sb2S
e3, Sb2Te3, Bi2O3, Bi2S3, Bi2Se3,
Bi2Te3Periodic Table Group 15 elements and Periodic Table Group 16 elements
Compound with element, Fe3OFourOxides such as FeS and the cycle of FeS
A compound of a Group 8 element of the periodic table and a Group 16 element of the periodic table,
Titanium oxides and ZrO2Periodic table of the 4th group elements and periodic table
Periodic table of compounds with Group 16 elements, MgS, MgSe, etc.
It is a compound of a Group 2 element and a Group 16 element of the periodic table.

【0039】これらの中でも、Si、Ge、SnO2
GaN、GaP、In23、InN、InP、Ga
23、Ga23、In23、In23、ZnO、Zn
S、CdO、CdS、前記酸化チタン類やZrO2、M
gS等は高い屈折率を有する特徴がありしかも毒性の高
い陰性元素を含まないので耐環境汚染性や生物への安全
性の点で好ましく、この観点ではSnO2、In23
ZnO、ZnS、前記の酸化チタン類やZrO2等の毒
性の高い陽性元素を含まない組成は更に好ましく、中で
もZnO、あるいは前記の酸化チタン類(高屈折率性の
ためにはルチル型結晶が特に好ましい)やZrO2等の
金属酸化物半導体結晶は最も好ましい。なお、ルチル型
酸化チタン結晶粒子の長波長側吸収端はバルク状態では
通常400nm付近であるが、該結晶粒子の数平均粒径
を前記範囲とすることで該長波長側吸収端波長をより短
波長にずらすことが可能となり、可視領域での無色性を
向上させる長所が生じる場合がある。また、酸化鉄類や
コバルトブルー(CoとAlの複合酸化物)等、可視領
域に吸収能のある着色した半導体結晶は、顔料等の色材
用途に重要である。
Among these, Si, Ge, SnO 2 ,
GaN, GaP, In 2 O 3 , InN, InP, Ga
2 O 3 , Ga 2 S 3 , In 2 O 3 , In 2 S 3 , ZnO, Zn
S, CdO, CdS, the titanium oxides, ZrO 2 , M
Since gS has a characteristic of having a high refractive index and does not contain a highly toxic negative element, it is preferable in terms of resistance to environmental pollution and safety to living organisms. From this viewpoint, SnO 2 , In 2 O 3 ,
Compositions not containing highly toxic positive elements such as ZnO, ZnS, the above-mentioned titanium oxides and ZrO 2 are more preferable. Among them, ZnO or the above-mentioned titanium oxides (rutile type crystals are particularly preferable for high refractive index). Most preferred are metal oxide semiconductor crystals such as (preferably) and ZrO 2 . The long-wavelength side absorption edge of the rutile-type titanium oxide crystal particles is usually around 400 nm in the bulk state, but by setting the number average particle diameter of the crystal particles to the above range, the long-wavelength side absorption edge wavelength becomes shorter It becomes possible to shift to the wavelength, and there may be an advantage that the colorlessness in the visible region is improved. In addition, colored semiconductor crystals having absorptivity in the visible region, such as iron oxides and cobalt blue (a complex oxide of Co and Al), are important for use as coloring materials such as pigments.

【0040】実用的に重要な可視領域とその近傍に発光
帯を有するGaN、GaP、GaAs、InN、InP
等のIII−V族化合物半導体、ZnO、ZnS、ZnS
e、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、
HgO、HgS等のII−VI族化合物半導体、Si、G
e、In23、In23等が重要であり、中でも半導体
結晶の粒径の制御性と発光能から好適なのはGaN、G
aP、GaAs、InN、InP等のIII−V族化合物
半導体、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、Cd
O、CdS、CdSe等のII−VI族化合物半導体であ
り、特にZnSe、CdS、CdSeInP、GaP等
がこの目的では更に好適に用いられる。前記で例示した
任意の半導体結晶の組成には、必要に応じて微量のドー
プ物質(故意に添加する不純物の意味)として例えばA
l、Mn、Cu、Zn、Ag、Cl、Ce、Eu、T
b、Er、Tm等の元素を加えても構わない。
GaN, GaP, GaAs, InN, InP having an emission band in the visible region which is practically important and in the vicinity thereof
III-V compound semiconductors such as ZnO, ZnS, ZnS
e, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe,
II-VI group compound semiconductors such as HgO and HgS, Si, G
e, In 2 O 3 , In 2 S 3, etc. are important, and among them, GaN and G are preferable because of the controllability of the grain size of the semiconductor crystal and the luminous ability.
III-V group compound semiconductors such as aP, GaAs, InN, InP, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, Cd
II-VI group compound semiconductors such as O, CdS, and CdSe, and ZnSe, CdS, CdSeInP, and GaP are particularly preferably used for this purpose. In the composition of any of the semiconductor crystals exemplified above, a small amount of a doping substance (meaning an impurity intentionally added) may be added, for example, as A
l, Mn, Cu, Zn, Ag, Cl, Ce, Eu, T
Elements such as b, Er and Tm may be added.

【0041】[コアシェル型半導体結晶]前記半導体結
晶は、例えばA.R.Kortanら;J.Am.Ch
em.Soc.,112巻,1327頁(1990)あ
るいは米国特許5985173号明細書(1999)に
報告されているように、その半導体結晶の電子励起特性
を改良する目的で内核(コア)と外殻(シェル)からな
るいわゆるコアシェル構造とすると、該コアを成す半導
体結晶の量子効果の安定性が改良される場合があるの
で、エキシトン吸発光帯を利用する用途に好適な場合が
ある。この場合、シェルの半導体結晶の組成として、禁
制帯幅(バンドギャップ)がコアよりも大きなものを起
用することによりエネルギー的な障壁を形成せしめるこ
とが一般に有効である。これは、外界の影響や結晶表面
での結晶格子欠陥等の理由による望ましくない表面準位
等の影響を抑制する機構によるものと推測される。
[Core-Shell Type Semiconductor Crystal] The semiconductor crystal is, for example, A. R. Kortan et al .; Am. Ch
em. Soc. , 112, p. 1327 (1990) or US Pat. No. 5,985,173 (1999), as disclosed in US Pat. No. 5,985,173, from the core and the shell for the purpose of improving the electronic excitation characteristics of the semiconductor crystal. Such a so-called core-shell structure may improve the stability of the quantum effect of the semiconductor crystal forming the core, and thus may be suitable for applications using the exciton absorption / emission band. In this case, it is generally effective to form an energy barrier by using a semiconductor crystal composition of the shell having a band gap (band gap) larger than that of the core. It is presumed that this is due to a mechanism that suppresses the influence of an undesired surface level or the like due to the influence of the external environment or the crystal lattice defect on the crystal surface.

【0042】かかるシェルに好適に用いられる半導体結
晶の組成としては、コア半導体結晶のバンドギャップに
もよるが、バルク状態のバンドギャップが温度300K
において2.0電子ボルト以上であるもの、例えばB
N、BAs、GaNやGaP等のIII−V族化合物半導
体、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、C
dS等のII−VI族化合物半導体、MgSやMgSe等の
周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物等が
好適に用いられる。これらのうちより好ましいシェルと
なる半導体結晶組成は、BN、BAs、GaN等のIII
−V族化合物半導体、ZnO、ZnS、ZnSe、Cd
S等のII−VI族化合物半導体、MgS、MgSe等の周
期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物等のバ
ルク状態のバンドギャップが温度300Kにおいて2.
3電子ボルト以上のものであり、最も好ましいのはB
N、BAs、GaN、ZnO、ZnS、ZnSe、Mg
S、MgSe等のバルク状態のバンドギャップが温度3
00Kにおいて2.5電子ボルト以上のものであり、化
学合成上ZnSは最も好適に使用される。本発明におけ
る半導体結晶に用いられる特に好適なコア/シェル組成
の組み合わせ例を組成式で表現すると、CdSe/Zn
S、CdSe/ZnO、CdSe/ZnSe、CdSe
/CdS、CdS/ZnS、CdS/ZnO、InP/
ZnS等が挙げられる。
The composition of the semiconductor crystal preferably used for such a shell depends on the band gap of the core semiconductor crystal, but the band gap in the bulk state has a temperature of 300K.
At 2.0 eV or more, eg B
III-V group compound semiconductors such as N, BAs, GaN and GaP, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, C
A II-VI group compound semiconductor such as dS, a compound of an element of Group 2 of the periodic table and an element of Group 16 of the periodic table such as MgS or MgSe, and the like are preferably used. Among these, the semiconductor crystal composition which becomes a more preferable shell is III, such as BN, BAs, and GaN.
-Group V compound semiconductor, ZnO, ZnS, ZnSe, Cd
1. The II-VI group compound semiconductor such as S, the band gap in the bulk state of the compound of the periodic table group 2 element such as MgS, MgSe and the like, and the group 16 element of the periodic table at a temperature of 300K.
More than 3 eV, most preferably B
N, BAs, GaN, ZnO, ZnS, ZnSe, Mg
The band gap in the bulk state of S, MgSe, etc. is at temperature 3
It is 2.5 eV or more at 00K, and ZnS is most preferably used in chemical synthesis. A particularly preferred combination example of the core / shell composition used for the semiconductor crystal in the present invention is expressed by a composition formula, CdSe / Zn.
S, CdSe / ZnO, CdSe / ZnSe, CdSe
/ CdS, CdS / ZnS, CdS / ZnO, InP /
ZnS etc. are mentioned.

【0043】[補助的配位子]本発明の半導体結晶超微
粒子は、凝集等の好ましくない作用を抑制して安定化さ
せる目的で前記ポリアルキレングリコール残基以外の補
助的配位子をその表面に有していても構わない。かかる
配位子を以下例示する。 (a)硫黄含有化合物・・・メルカプトエタン、1−メ
ルカプト−n−プロパン、1−メルカプト−n−ブタ
ン、1−メルカプト−n−ヘキサン、メルカプトシクロ
ヘキサン、1−メルカプト−n−オクタン、1−メルカ
プト−n−デカン等のメルカプトアルカン類、チオフェ
ノール、4−メチルチオフェノール、4−tert−ブ
チルチオフェノール、4−ヒドロキシチオフェノール等
のチオフェノール誘導体、ジメチルスルホキシド、ジエ
チルスルホキシド、ジブチルスルホキシド、ジヘキシル
スルホキシド、ジオクチルスルホキシド、ジデシルスル
ホキシド等のジアルキルスルホキシド類、ジメチルジス
ルフィド、ジエチルジスルフィド、ジブチルジスルフィ
ド、ジヘキシルジスルフィド、ジオクチルジスルフィ
ド、ジデシルジスルフィド等のジアルキルジスルフィド
類、チオ尿素、チオアセタミド等のチオカルボニル基を
有する化合物、チオフェン等の硫黄含有芳香族化合物
等。
[Auxiliary Ligand] The semiconductor crystal ultrafine particles of the present invention have an auxiliary ligand other than the above polyalkylene glycol residue on the surface thereof for the purpose of suppressing and stabilizing undesired effects such as aggregation. You may have it. Examples of such ligands are given below. (A) Sulfur-containing compound: mercaptoethane, 1-mercapto-n-propane, 1-mercapto-n-butane, 1-mercapto-n-hexane, mercaptocyclohexane, 1-mercapto-n-octane, 1-mercapto Mercaptoalkanes such as -n-decane, thiophenol, 4-methylthiophenol, 4-tert-butylthiophenol, thiophenol derivatives such as 4-hydroxythiophenol, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, dibutyl sulfoxide, dihexyl sulfoxide, dioctyl Dialkyl sulfoxides such as sulfoxide and didecyl sulfoxide, dimethyl disulfide, diethyl disulfide, dibutyl disulfide, dihexyl disulfide, dioctyl disulfide, didecyl disulfide Dialkyl disulfides such as de, thiourea, a compound having a thiocarbonyl group such as thioacetamide, sulfur-containing aromatic compounds such as thiophene.

【0044】(b)リン含有化合物・・・トリエチルホ
スフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフ
ィン、トリオクチルホスフィン、トリデシルホスフィ
ン、トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン等の
トリアルキルホスフィン類、トリエチルホスフィンオキ
シド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホ
スフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド
(略称TOPO)、トリデシルホスフィンオキシド、ト
リス(3−ヒドロキシプロピル)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、トリフェニルホ
スフィンやトリフェニルホスフィンオキシド等の芳香族
ホスフィンあるいは芳香族ホスフィンオキシド類等。
(B) Phosphorus-containing compound: trialkylphosphines such as triethylphosphine, tributylphosphine, trihexylphosphine, trioctylphosphine, tridecylphosphine, tris (3-hydroxypropyl) phosphine, triethylphosphine oxide, tributyl Trialkylphosphine oxides such as phosphine oxide, trihexylphosphine oxide, trioctylphosphine oxide (abbreviated TOPO), tridecylphosphine oxide, tris (3-hydroxypropyl) phosphine oxide, and aromatics such as triphenylphosphine and triphenylphosphine oxide Group phosphines or aromatic phosphine oxides.

【0045】(c)窒素含有化合物・・・ピリジンやキ
ノリン等の窒素含有芳香族化合物、トリメチルアミン、
トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルア
ミン、トリオクチルアミン、トリデシルアミン、トリフ
ェニルアミン、メチルジフェニルアミン、ジエチルフェ
ニルアミン、トリベンジルアミン等の3級アミン類、ジ
エチルアミン、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジ
オクチルアミン、ジデシルアミン、ジフェニルアミン、
ジベンジルアミン、ジエタノールアミン等の2級アミン
類、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、
オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、ヘキ
サデシルアミン、オクタデシルアミン、フェニルアミ
ン、ベンジルアミン、2−アミノエタノール等の1級ア
ミン類、ニトリロ三酢酸トリエチルエステル等のアミノ
基を有するカルボン酸エステル類等。
(C) Nitrogen-containing compound: A nitrogen-containing aromatic compound such as pyridine or quinoline, trimethylamine,
Tertiary amines such as triethylamine, tributylamine, trihexylamine, trioctylamine, tridecylamine, triphenylamine, methyldiphenylamine, diethylphenylamine, tribenzylamine, diethylamine, dibutylamine, dihexylamine, dioctylamine, didecylamine. , Diphenylamine,
Secondary amines such as dibenzylamine, diethanolamine, propylamine, butylamine, hexylamine,
Primary amines such as octylamine, decylamine, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, phenylamine, benzylamine, 2-aminoethanol, carboxylic acid esters having an amino group such as nitrilotriacetic acid triethyl ester, and the like.

【0046】これら例示した補助的配位子のうち好まし
いのは、メルカプトエタン、1−メルカプト−n−プロ
パン、1−メルカプト−n−ブタン、1−メルカプト−
n−ヘキサン、メルカプトシクロヘキサン等の炭素数6
以下のメルカプトアルカン類、チオフェノール、4−メ
チルチオフェノール、4−tert−ブチルチオフェノ
ール等のチオフェノール誘導体、ジメチルスルホキシ
ド、ジエチルスルホキシド、ジブチルスルホキシド等の
総炭素数8以下のジアルキルスルホキシド類等の硫黄含
有化合物、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフ
ィン、トリオクチルホスフィン等の総炭素数24以下の
トリアルキルホスフィン類、トリエチルホスフィンオキ
シド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホ
スフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド等
の総炭素数24以下のトリアルキルホスフィンオキシド
類等のリン含有化合物、及びプロピルアミン、ヘキサデ
シルアミン等の1級アミン類であり、中でもメルカプト
エタン、1−メルカプト−n−ブタン等の炭素数4以下
のメルカプトアルカン類、チオフェノール、4−メチル
チオフェノール、4−tert−ブチルチオフェノール
等のチオフェノール誘導体等の硫黄含有化合物、トリブ
チルホスフィン、トリヘキシルホスフィン等の総炭素数
18以下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、トリヘキシルホスフィンオキシド等の
総炭素数18以下のトリアルキルホスフィンオキシド類
等のリン含有化合物が更に好適である。
Of these exemplified auxiliary ligands, preferred are mercaptoethane, 1-mercapto-n-propane, 1-mercapto-n-butane and 1-mercapto-.
Carbon number 6 such as n-hexane and mercaptocyclohexane
Sulfur content of the following mercaptoalkanes, thiophenol derivatives such as thiophenol, 4-methylthiophenol and 4-tert-butylthiophenol, and dialkyl sulfoxides having a total carbon number of 8 or less such as dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide and dibutyl sulfoxide. Compounds, tributylphosphine, trihexylphosphine, trioctylphosphine, etc. having a total carbon number of 24 or less, trialkylphosphine oxide, triethylphosphine oxide, tributylphosphine oxide, trihexylphosphine oxide, trioctylphosphine oxide, etc., having a total carbon number of 24 or less Phosphorus-containing compounds such as trialkylphosphine oxides and primary amines such as propylamine and hexadecylamine, among which mercaptoethane and 1-merca Mercaptoalkanes having 4 or less carbon atoms such as ton-butane, sulfur-containing compounds such as thiophenol, 4-methylthiophenol, thiophenol derivatives such as 4-tert-butylthiophenol, tributylphosphine, trihexylphosphine, etc. Phosphorus-containing compounds such as trialkylphosphine oxides having a total carbon number of 18 or less, tributylphosphine oxide, trihexylphosphine oxide and the like, and trialkylphosphine oxides having a total carbon number of 18 or less are more preferable.

【0047】[半導体結晶の製造方法]従来行われてい
る下記の半導体結晶の製造方法等、任意の方法を使用し
て構わない。前記真空製造プロセスを利用しても構わな
いが、好適な方法として以下の3つの液相法が例示され
る。 (a)原料水溶液を非極性有機溶媒中の逆ミセルとして
存在させ該逆ミセル相中にて結晶成長させる方法(以下
「逆ミセル法」と呼ぶ)であり、例えばB.S.Zou
ら;Int.J.Quant.Chem.,72巻,4
39(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、比較的安価かつ化学的に安定な塩を原料とすること
ができ、しかも水の沸点を超えない比較的低温で行われ
るため工業生産に適した方法である。但し、下記のホッ
トソープ法の場合に比べて現状技術では発光特性に劣る
場合がある。
[Semiconductor Crystal Manufacturing Method] Any conventional method such as the following semiconductor crystal manufacturing method may be used. Although the vacuum manufacturing process may be used, the following three liquid phase methods are exemplified as suitable methods. (A) A method of allowing a raw material aqueous solution to exist as a reverse micelle in a non-polar organic solvent and growing crystals in the reverse micelle phase (hereinafter referred to as “reverse micelle method”). S. Zou
Int. J. Quant. Chem. , Volume 72, 4
39 (1999). A well-known reverse micelle stabilization technology can be used in a general-purpose reaction kettle, a relatively inexpensive and chemically stable salt can be used as a raw material, and it is performed at a relatively low temperature that does not exceed the boiling point of water. This method is suitable for production. However, the current state of the art may be inferior to the light emission characteristics as compared with the case of the hot soap method described below.

【0048】(b)熱分解性原料を高温の液相有機媒体
に注入して結晶成長させる方法(以下、ホットソープ法
と呼ぶ)であり、例えば前記のKatariら著の文献
に報告されている方法である。前記の逆ミセル法に比べ
て粒径分布と純度に優れた半導体結晶粒子が得られ、生
成物は発光特性に優れ有機溶媒に通常可溶である特徴が
ある。ホットソープ法における液相での結晶成長の過程
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液相成分(溶
媒と配位子を兼ねる)として選択される。かかる配位性
有機化合物の例としては、前記トリアルキルホスフィン
類、前記トリアルキルホスフィンオキシド類、ドデシル
アミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オ
クタデシルアミン等のω−アミノアルカン類、前記ジア
ルキルスルホキシド類等が挙げられる。これらのうち、
前記のTOPO等のトリアルキルホスフィンオキシド類
やヘキサデシルアミン等のω−アミノアルカン類等が好
適である。(c)前記のホットソープ法と類似の半導体
結晶成長を伴う溶液反応であるが、酸塩基反応を駆動力
として比較的低い温度で行う方法が古くから知られてい
る(例えばP.A.Jackson;J.Cryst.G
rowth,3−4巻,395頁(1968)等)。か
かる方法は、ゾル−ゲル法と呼ばれて分類されることも
ある。
(B) A method of injecting a thermally decomposable raw material into a high temperature liquid-phase organic medium for crystal growth (hereinafter referred to as a hot soap method), which is reported in, for example, the above-mentioned document by Katari et al. Is the way. Compared with the above-mentioned reverse micelle method, semiconductor crystal particles excellent in particle size distribution and purity can be obtained, and the product is excellent in light emission characteristics and is usually soluble in an organic solvent. In order to desirably control the reaction rate of the crystal growth process in the liquid phase in the hot soap method, a coordinating organic compound having an appropriate coordinating force for a semiconductor constituent element is used as a liquid phase component (also serves as a solvent and a ligand). ) Is selected as. Examples of such a coordinating organic compound include the trialkylphosphines, the trialkylphosphine oxides, ω-aminoalkanes such as dodecylamine, tetradecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, and the dialkyl sulfoxides. Is mentioned. Of these,
The above-mentioned trialkylphosphine oxides such as TOPO and ω-aminoalkanes such as hexadecylamine are preferable. (C) A solution reaction involving semiconductor crystal growth similar to the hot soap method described above, but a method of performing an acid-base reaction at a relatively low temperature as a driving force has been known for a long time (for example, PA Jackson). ; J.Cryst.G
Rowth, 3-4, 395 (1968)). Such a method is sometimes called a sol-gel method and classified.

【0049】前記3つの液相製造方法に使用可能な半導
体原料物質としては、周期表第2〜15族から選ばれる
陽性元素を含有する物質と、周期表第15〜17族から
選ばれる陰性元素を含有する物質が挙げられる。例えば
前記のホットソープ法では、ジメチルカドミウムやジエ
チル亜鉛等の有機金属類と、セレン単体をトリオクチル
ホスフィンやトリブチルホスフィン等の3級ホスフィン
類に溶解させたものやビス(トリメチルシリル)スルフ
ィド等のカルコゲニド元素化合物とをTOPO中で反応
させる方法が好適に用いられる。また、前記(c)の溶
液反応で例えば酸化亜鉛を製造する場合に、L.Spa
nhelら;J.Am.Chem.Soc.,113
巻,2826頁(1991)に記載の酢酸亜鉛と水酸化
リチウムとをエタノール中で反応させる方法が好適に用
いられる。半導体原料物質が複数種ある場合、これらを
あらかじめ混合しておいても良く、あるいはこれらをそ
れぞれ単独で反応液相に注入しても良い。これら原料
は、適当な希釈溶媒を用いて溶液にして使用しても構わ
ない。
As the semiconductor raw material that can be used in the above three liquid phase production methods, a substance containing a positive element selected from Groups 2 to 15 of the periodic table and a negative element selected from Groups 15 to 17 of the periodic table The substance containing is mentioned. For example, in the hot soap method described above, organic metals such as dimethylcadmium and diethylzinc, and selenium simple substance dissolved in tertiary phosphines such as trioctylphosphine and tributylphosphine, and chalcogenide elements such as bis (trimethylsilyl) sulfide. A method of reacting a compound with TOPO is preferably used. In addition, for example, when zinc oxide is produced by the solution reaction of (c), L. Spa
nhel et al .; Am. Chem. Soc. , 113
The method of reacting zinc acetate with lithium hydroxide described in Vol. 2826 (1991) in ethanol is preferably used. When there are plural kinds of semiconductor raw material, they may be mixed in advance, or they may be injected individually into the reaction liquid phase. These raw materials may be used as a solution using an appropriate diluting solvent.

【0050】半導体原料化合物となる陽性元素含有化合
物の例としては、ジエチルマグネシウムやジ−n−ブチ
ルマグネシウム等の周期表第2族元素のジアルキル化
物、塩化メチルマグネシウム、臭化メチルマグネシウ
ム、ヨウ化メチルマグネシウム、塩化エチニルマグネシ
ウム等の周期表第2族元素のアルキルハロゲン化物、ヨ
ウ化マグネシウム等の周期表第2族元素のジハロゲン化
物、四塩化チタン(IV)、四臭化チタン(IV)、四ヨウ
化チタン(IV)等の周期表第4族元素のハロゲン化物、
二塩化バナジウム(II)、四塩化バナジウム(IV)、二
臭化バナジウム(II)、四臭化バナジウム(IV)、二ヨ
ウ化バナジウム(II)、四ヨウ化バナジウム(IV)、五
塩化タンタル(V)、五臭化タンタル(V)、五ヨウ化
タンタル(V)等の周期表第5族元素のハロゲン化物、
三臭化クロム(III)、三ヨウ化クロム(III)、四塩化
モリブデン(IV)、四臭化モリブデン(IV)、四ヨウ化
モリブデン(IV)、四塩化タングステン(IV)、四臭化
タングステン(IV)等の周期表第6族元素のハロゲン化
物、二塩化マンガン(II)、二臭化マンガン(II)、二
ヨウ化マンガン(II)等の周期表第7族元素のハロゲン
化物、二塩化鉄(II)、三塩化鉄(III)、二臭化鉄(I
I)、三臭化鉄(III)、二ヨウ化鉄(II)、三ヨウ化鉄
(III)等の周期表第8族元素のハロゲン化物、二塩化
コバルト(II)、二臭化コバルト(II)、二ヨウ化コバ
ルト(II)等の周期表第9族元素のハロゲン化物、二塩
化ニッケル(II)、二臭化ニッケル(II)、二ヨウ化ニ
ッケル(II)等の周期表第10族元素のハロゲン化物、
ヨウ化銅(I)等の周期表第11族元素のハロゲン化
物、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジ−n−プロピル亜
鉛、ジイソプロピル亜鉛、ジ−n−ブチル亜鉛、ジイソ
ブチル亜鉛、ジ−n−ヘキシル亜鉛、ジシクロヘキシル
亜鉛、ジメチルカドミウム、ジエチルカドミウム、ジメ
チル水銀(II)、ジエチル水銀(II)、ジベンジル水銀
(II)等の周期表第12族元素のジアルキル化物、塩化
メチル亜鉛、臭化メチル亜鉛、ヨウ化メチル亜鉛、ヨウ
化エチル亜鉛、塩化メチルカドミウム、塩化メチル水銀
(II)等の周期表第12族元素のアルキルハロゲン化
物、二塩化亜鉛、二臭化亜鉛、二ヨウ化亜鉛、二塩化カ
ドミウム、二臭化カドミウム、二ヨウ化カドミウム、二
塩化水銀(II)、塩化ヨウ化亜鉛、塩化ヨウ化カドミウ
ム、塩化ヨウ化水銀(II)、臭化ヨウ化亜鉛、臭化ヨウ
化カドミウム、臭化ヨウ化水銀(II)等の周期表第12
族元素のジハロゲン化物、酢酸亜鉛、酢酸カドミウム、
2−エチルヘキサン酸カドミウム等の周期表第12族元
素のカルボン酸塩、酸化カドミウム、酸化亜鉛等の周期
表第12族元素の酸化物、トリメチルホウ素、トリ−n
−プロピルホウ素、トリイソプロピルホウ素、トリメチ
ルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−n−
ブチルアルミニウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウ
ム、トリオクチルアルミニウム、トリ−n−ブチルガリ
ウム(III)、トリメチルインジウム(III)、トリエチ
ルインジウム(III)、トリ−n−ブチルインジウム(I
II)等の周期表第13族元素のトリアルキル化物、塩化
ジメチルアルミニウム、塩化ジエチルアルミニウム、塩
化ジ−n−ブチルアルミニウム、臭化ジエチルアルミニ
ウム、ヨウ化ジエチルアルミニウム、塩化ジ−n−ブチ
ルガリウム(III)、塩化ジ−n−ブチルインジウム(I
II)等の周期表第13族元素のジアルキルモノハロゲン
化物、二塩化メチルアルミニウム、二塩化エチルアルミ
ニウム、二臭化エチルアルミニウム、二ヨウ化エチルア
ルミニウム、二塩化n−ブチルアルミニウム、二塩化n
−ブチルガリウム(III)、二塩化n−ブチルインジウ
ム(III)等の周期表第13族元素のモノアルキルジハ
ロゲン化物、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、三ヨウ化ホ
ウ素、三塩化アルミニウム、三臭化アルミニウム、三ヨ
ウ化アルミニウム、三塩化ガリウム(III)、三臭化ガ
リウム(III)、三ヨウ化ガリウム(III)、三塩化イン
ジウム(III)、三臭化インジウム(III)、三ヨウ化イ
ンジウム(III)、二塩化臭化ガリウム(III)、二塩化
ヨウ化ガリウム(III)、塩化二ヨウ化ガリウム(II
I)、二塩化ヨウ化インジウム(III)等の周期表第13
族元素のトリハロゲン化物、酢酸インジウム(III)、
酢酸ガリウム(III)等の周期表第13族元素のカルボ
ン酸塩、四塩化ゲルマニウム(IV)、四臭化ゲルマニウ
ム(IV)、四ヨウ化ゲルマニウム(IV)、二塩化錫(I
I)、四塩化錫(IV)、二臭化錫(II)、四臭化錫(I
V)、二ヨウ化錫(II)、四臭化錫(IV)、二塩化二ヨ
ウ化錫(IV)、四ヨウ化錫(IV)、二塩化鉛(II)、二
臭化鉛(II)、二ヨウ化鉛(II)等の周期表第14族元
素のハロゲン化物、ジフェニルシラン等の周期表第14
族元素の水素化物やアルキル化物、トリメチルアンチモ
ン(III)、トリエチルアンチモン(III)、トリ−n−
ブチルアンチモン(III)、トリメチルビスマス(II
I)、トリエチルビスマス(III)、トリ−n−ブチルビ
スマス(III)等の周期表第15族元素のトリアルキル
化物、二塩化メチルアンチモン(III)、二臭化メチル
アンチモン(III)、二ヨウ化メチルアンチモン(II
I)、二ヨウ化エチルアンチモン(III)、二塩化メチル
ビスマス(III)、二ヨウ化エチルビスマス(III)等の
周期表第15族元素のモノアルキルジハロゲン化物、三
塩化砒素(III)、三臭化砒素(III)、三ヨウ化砒素
(III)、三塩化アンチモン(III)、三臭化アンチモン
(III)、三ヨウ化アンチモン(III)、三塩化ビスマス
(III)、三臭化ビスマス(III)、三ヨウ化ビスマス
(III)等の周期表第15族元素のトリハロゲン化物等
が挙げられる。
Examples of the positive element-containing compound used as a semiconductor raw material compound are dialkylated compounds of Group 2 elements of the periodic table such as diethyl magnesium and di-n-butyl magnesium, methyl magnesium chloride, methyl magnesium bromide and methyl iodide. Alkyl halides of Group 2 elements of the periodic table such as magnesium and ethynyl magnesium chloride, dihalides of Group 2 elements of the periodic table such as magnesium iodide, titanium tetrachloride (IV), titanium tetrabromide (IV), tetraiodide A halide of a Group 4 element of the periodic table, such as titanium (IV) chloride,
Vanadium dichloride (II), vanadium tetrachloride (IV), vanadium dibromide (II), vanadium tetrabromide (IV), vanadium diiodide (II), vanadium tetraiodide (IV), tantalum pentachloride ( V), tantalum pentabromide (V), tantalum pentaiodide (V) and the like, halides of elements of Group 5 of the periodic table,
Chromium (III) tribromide, chromium (III) triiodide, molybdenum (IV) tetrachloride, molybdenum (IV) tetrabromide, molybdenum (IV) tetraiodide, tungsten (IV) tetrachloride, tungsten tetrabromide (IV), etc. Periodic Table Group 6 element halides, manganese (II) dichloride, manganese dibromide (II), manganese diiodide (II), etc. Group 7 element halides, Iron chloride (II), iron trichloride (III), iron dibromide (I
I), iron (III) tribromide, iron (II) diiodide, iron (III) triiodide, etc., halides of Group 8 elements of the Periodic Table, cobalt dichloride (II), cobalt dibromide ( II), cobalt (II) diiodide, etc. Periodic Table Group 9 element halides, nickel dichloride (II), nickel dibromide (II), nickel diiodide (II), etc. Halides of group elements,
Halides of Group 11 elements of the periodic table such as copper (I) iodide, dimethyl zinc, diethyl zinc, di-n-propyl zinc, diisopropyl zinc, di-n-butyl zinc, diisobutyl zinc, di-n-hexyl zinc , Dicyclohexylzinc, dimethylcadmium, diethylcadmium, dimethylmercury (II), diethylmercury (II), dibenzylmercury (II), etc. dialkylated compounds of Group 12 elements of the periodic table, methylzinc chloride, methylzinc bromide, iodide Alkyl halides of Group 12 elements of the periodic table such as methylzinc, ethylzinc iodide, methylcadmium chloride, and methylmercury (II) chloride, zinc dichloride, zinc dibromide, zinc diiodide, cadmium dichloride, dichloride Cadmium bromide, cadmium diiodide, mercury (II) dichloride, zinc iodide chloride, cadmium chloride iodide, mercury (II) chloride iodide Bromide zinc iodide, 12 of the periodic table, such as bromide, iodide, cadmium bromide mercury iodide (II)
Group element dihalides, zinc acetate, cadmium acetate,
Carboxylic acid salts of group 12 elements of the periodic table such as cadmium 2-ethylhexanoate, oxides of group 12 elements of the periodic table such as cadmium oxide and zinc oxide, trimethylboron, tri-n
-Propylboron, triisopropylboron, trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-
Butyl aluminum, tri-n-hexyl aluminum, trioctyl aluminum, tri-n-butyl gallium (III), trimethyl indium (III), triethyl indium (III), tri-n-butyl indium (I
II) trialkylated compounds of Group 13 elements of the periodic table, dimethyl aluminum chloride, diethyl aluminum chloride, di-n-butyl aluminum chloride, diethyl aluminum bromide, diethyl aluminum iodide, di-n-butyl gallium chloride (III ), Di-n-butylindium chloride (I
II) such as dialkyl monohalides of Group 13 elements of the periodic table, methylaluminum dichloride, ethylaluminum dichloride, ethylaluminum dibromide, ethylaluminum diiodide, n-butylaluminum dichloride, n-dichlorodichloride.
-Butylgallium (III), n-butylindium (III) dichloride, etc., Monoalkyl dihalides of Group 13 elements in the periodic table, boron trichloride, boron tribromide, boron triiodide, aluminum trichloride, triodor Aluminum iodide, aluminum triiodide, gallium (III) trichloride, gallium (III) tribromide, gallium (III) triiodide, indium (III) trichloride, indium (III) tribromide, indium triiodide (III), gallium (III) dichloride bromide, gallium (III) dichloride dichloride, gallium diiodide chloride (II
I), indium (III) dichloride dichloride, etc.
Group group trihalides, indium (III) acetate,
Carboxylates of Group 13 elements of the periodic table such as gallium (III) acetate, germanium (IV) tetrachloride, germanium (IV) tetrabromide, germanium (IV) tetraiodide, tin dichloride (I
I), tin (IV) tetrachloride, tin (II) dibromide, tin tetrabromide (I
V), tin (II) diiodide, tin (IV) tetrabromide, tin (IV) diiodide dichloride, tin (IV) tetraiodide, lead (II) dichloride, lead dibromide (II) ), Lead (II) diiodide, etc., Group 14 element halides, diphenylsilane, etc.
Group element hydrides and alkylates, trimethyl antimony (III), triethyl antimony (III), tri-n-
Butylantimony (III), Trimethylbismuth (II
I), triethylbismuth (III), tri-n-butylbismuth (III) and other trialkylated compounds of Group 15 elements of the periodic table, methylantimony dichloride (III), methylantimony dibromide (III), and diiodine. Methyl antimony oxide (II
I), ethyl antimony (III) diiodide, methyl bismuth (III) dichloride, ethyl bismuth (III) diiodide, etc. Monoalkyl dihalides of Group 15 elements of the Periodic Table, arsenic trichloride (III), tris Arsenic bromide (III), arsenic triiodide (III), antimony trichloride (III), antimony tribromide (III), antimony triiodide (III), bismuth trichloride (III), bismuth tribromide ( III), bismuth (III) triiodide, and the like, and trihalides of Group 15 elements of the periodic table.

【0051】なお、四塩化ゲルマニウム(IV)、四臭化
ゲルマニウム(IV)、四ヨウ化ゲルマニウム(IV)、二
塩化錫(II)、四塩化錫(IV)、二臭化錫(II)、四臭
化錫(IV)、二ヨウ化錫(II)、四臭化錫(IV)、二塩
化二ヨウ化錫(IV)、四ヨウ化錫(IV)、二塩化鉛(I
I)、二臭化鉛(II)、二ヨウ化鉛(II)等の周期表第
14族元素のハロゲン化物、ジフェニルシラン等の周期
表第14族元素の水素化物やアルキル化物は、単独でS
i、Ge、Sn等の周期表第14族元素の単体半導体の
超微粒子の原料として使用される場合がある。
In addition, germanium tetrachloride (IV), germanium tetrabromide (IV), germanium tetraiodide (IV), tin (II) dichloride, tin (IV) tetrachloride, tin (II) dibromide, Tin (IV) tetrabromide, tin (II) diiodide, tin (IV) tetrabromide, tin (IV) dichloride dichloride, tin (IV) tetraiodide, lead dichloride (I)
I), lead (II) dibromide, lead (II) diiodide and the like, halides of elements of Group 14 of the periodic table, and hydrides and alkylates of elements of Group 14 of the periodic table such as diphenylsilane S
It may be used as a raw material for ultrafine particles of a simple substance semiconductor of a Group 14 element of the periodic table such as i, Ge, and Sn.

【0052】半導体原料化合物となる陰性元素含有化合
物の例としては、窒素、リン、砒素、アンチモン、ビス
マス、酸素、硫黄、セレン、テルル、フッ素、塩素、臭
素、ヨウ素等の周期表第15〜17族元素の単体、アン
モニア、ホスフィン(PH3)、アルシン(AsH
3)、スチビン(SbH3)等の周期表第15族元素の
水素化物、トリス(トリメチルシリル)アミン、トリス
(トリメチルシリル)ホスフィン、トリス(トリメチル
シリル)アルシン等の周期表第15族元素のシリル化
物、硫化水素、セレン化水素、テルル化水素等の周期表
第16族元素の水素化物、ビス(トリメチルシリル)ス
ルフィド、ビス(トリメチルシリル)セレニド等の周期
表第16族元素のシリル化物、硫化ナトリウム、セレン
化ナトリウム等の周期表第16族元素のアルカリ金属
塩、トリブチルホスフィンスルフィド、トリヘキシルホ
スフィンスルフィド、トリオクチルホスフィンスルフィ
ド、トリブチルホスフィンセレニド、トリヘキシルホス
フィンセレニド、トリオクチルホスフィンセレニド等の
トリアルキルホスフィンカルコゲニド類、フッ化水素、
塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素等の周期表第17族元
素の水素化物、トリメチルシリルクロリド、トリメチル
シリルブロミド、トリメチルシリルヨージド等の周期表
第17族元素のシリル化物が挙げられる。これらのう
ち、反応性や化合物の安定性・操作性の点で、リン、砒
素、アンチモン、ビスマス、硫黄、セレン、テルル、ヨ
ウ素等の周期表第15〜17族元素の単体、トリス(ト
リメチルシリル)ホスフィン、トリス(トリメチルシリ
ル)アルシン等の周期表第15族元素のシリル化物、硫
化水素、セレン化水素、テルル化水素等の周期表第16
族元素の水素化物、ビス(トリメチルシリル)スルフィ
ド、ビス(トリメチルシリル)セレニド等の周期表第1
6族元素のシリル化物、硫化ナトリウム、セレン化ナト
リウム等の周期表第16族元素のアルカリ金属塩、トリ
ブチルホスフィンスルフィド、トリヘキシルホスフィン
スルフィド、トリオクチルホスフィンスルフィド、トリ
ブチルホスフィンセレニド、トリヘキシルホスフィンセ
レニド、トリオクチルホスフィンセレニド等のトリアル
キルホスフィンカルコゲニド類、トリメチルシリルクロ
リド、トリメチルシリルブロミド、トリメチルシリルヨ
ージド等の周期表第17族元素のシリル化物等が好適に
用いられ、中でもリン、砒素、アンチモン、硫黄、セレ
ン等の周期表第15及び16族元素の単体、トリス(ト
リメチルシリル)ホスフィン、トリス(トリメチルシリ
ル)アルシン等の周期表第15族元素のシリル化物、ビ
ス(トリメチルシリル)スルフィド、ビス(トリメチル
シリル)セレニド等の周期表第16族元素のシリル化
物、硫化ナトリウム、セレン化ナトリウム等の周期表第
16族元素のアルカリ金属塩、トリブチルホスフィンス
ルフィド、トリオクチルホスフィンスルフィド、トリブ
チルホスフィンセレニド、トリオクチルホスフィンセレ
ニド等のトリアルキルホスフィンカルコゲニド類等が特
に好適に用いられる。
Examples of the compound containing a negative element as a semiconductor raw material compound include nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, bismuth, oxygen, sulfur, selenium, tellurium, fluorine, chlorine, bromine, iodine, etc. Group element simple substance, ammonia, phosphine (PH3), arsine (AsH)
3), hydrides of elements of Group 15 of the Periodic Table of Elements such as stibine (SbH3), tris (trimethylsilyl) amine, tris (trimethylsilyl) phosphine, silylation of Group 15 elements of the Periodic Table of elements such as tris (trimethylsilyl) arsine, hydrogen sulfide , Hydrogen selenide, hydrogen telluride and other hydrides of Group 16 elements, bis (trimethylsilyl) sulfide, bis (trimethylsilyl) selenide and other silylates of Group 16 elements, sodium sulfide, sodium selenide, etc. Alkali metal salts of Group 16 elements of the periodic table, tributylphosphine sulfide, trihexylphosphine sulfide, trioctylphosphine sulfide, tributylphosphine selenide, trihexylphosphine selenide, trioctylphosphine selenide and other trialkylphosphines Chalcogenides, hydrogen fluoride,
Examples thereof include hydrides of elements of Group 17 of the periodic table such as hydrogen chloride, hydrogen bromide and hydrogen iodide, and silylated products of elements of Group 17 of the periodic table such as trimethylsilyl chloride, trimethylsilyl bromide and trimethylsilyl iodide. Of these, in terms of reactivity and stability / operability of the compound, phosphorus, arsenic, antimony, bismuth, sulfur, selenium, tellurium, iodine, and other elements of the periodic table group 15 to 17 elements, tris (trimethylsilyl) Periodic table No. 16 such as silylated compounds of Group 15 elements of the periodic table such as phosphine and tris (trimethylsilyl) arsine, hydrogen sulfide, hydrogen selenide, hydrogen telluride
Group 1 hydrides, bis (trimethylsilyl) sulfide, bis (trimethylsilyl) selenide, etc.
Alkyl metal salts of Group 16 elements such as silylated products of Group 6 elements, sodium sulfide, sodium selenide, tributylphosphine sulfide, trihexylphosphine sulfide, trioctylphosphine sulfide, tributylphosphine selenide, trihexylphosphine selenide , Trialkylphosphine chalcogenides such as trioctylphosphine selenide, trimethylsilyl chloride, trimethylsilyl bromide, silylated compounds of the periodic table group 17 elements such as trimethylsilyl iodide are preferably used, among which phosphorus, arsenic, antimony, sulfur, A simple substance of elements of Groups 15 and 16 of the periodic table such as selenium, a silylated product of an element of Group 15 of the periodic table such as tris (trimethylsilyl) phosphine, tris (trimethylsilyl) arsine, bis (trimethylsilyl) Sulfide, bis (trimethylsilyl) selenide, etc., silylation products of Group 16 elements of the Periodic Table, sodium sulfide, alkali metal salts of Group 16 elements, such as sodium selenide, tributylphosphine sulfide, trioctylphosphine sulfide, tributyl Trialkylphosphine chalcogenides such as phosphine selenide and trioctylphosphine selenide are particularly preferably used.

【0053】特に好ましい液相製造方法であるホットソ
ープ法における前記原料化合物の反応液相への供給速度
には制限はないが、生成する半導体結晶超微粒子の粒径
分布を狭くする場合には0.1〜60秒程度の短時間に
所定量を注入することが好適な場合がある。また、原料
溶液の注入後の適切な結晶成長反応時間(流通法の場合
には滞留時間)は、半導体種や所望の粒径あるいは反応
温度により変動するが、代表的な条件としては200〜
350℃程度の反応温度で1分〜10時間程度である。
There is no limitation on the feed rate of the above-mentioned raw material compound to the reaction liquid phase in the hot soap method which is a particularly preferable liquid phase production method, but it is 0 when narrowing the particle size distribution of the generated semiconductor crystal ultrafine particles. It may be preferable to inject a predetermined amount in a short time of about 1 to 60 seconds. The appropriate crystal growth reaction time (residence time in the case of the flow method) after injection of the raw material solution varies depending on the semiconductor species, desired particle size or reaction temperature, but is typically 200 to
It is about 1 minute to 10 hours at a reaction temperature of about 350 ° C.

【0054】かかるホットソープ法では半導体結晶の成
長反応終了後、通常単離精製を行う。この方法として
は、液相成分の濃縮、あるいは沈殿法が好適である。沈
殿法の好ましい代表的な手順は以下の通りである。即
ち、反応液の固化温度に至らない程度に冷却後トルエン
やヘキサン等を添加して室温での固化性を抑制し、次い
で半導体超微粒子の貧溶媒、例えばメタノール、エタノ
ール、n−プロパノール、イソプロピルアルコール、n
−ブタノール等の低級アルコール類、あるいは水と混合
して半導体超微粒子を析出せしめ、これを遠心分離やデ
カンテーション等の物理的な手段で分離する手順であ
る。こうして得られる析出物をトルエンやヘキサン等に
再度溶解し析出・分離の手順を繰り返すことで更に精製
度を上げることが可能である。沈殿溶媒は混合溶媒とし
ても構わない。
In such a hot soap method, isolation and purification are usually carried out after the completion of the semiconductor crystal growth reaction. As this method, the concentration of the liquid phase component or the precipitation method is suitable. A preferable typical procedure of the precipitation method is as follows. That is, after cooling to such an extent that the solidification temperature of the reaction liquid is not reached, toluene or hexane is added to suppress solidification at room temperature, and then a poor solvent for semiconductor ultrafine particles, such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropyl alcohol. , N
-A procedure in which semiconductor ultrafine particles are precipitated by mixing with a lower alcohol such as butanol or water, and the ultrafine particles are separated by a physical means such as centrifugation or decantation. It is possible to further increase the degree of purification by redissolving the thus obtained precipitate in toluene, hexane or the like and repeating the procedure of precipitation and separation. The precipitation solvent may be a mixed solvent.

【0055】[ポリアルキレングリコール残基の半導体
結晶表面への結合]前記に例示したような任意の製造方
法で得られる半導体結晶に、一般式(1)で表される官
能基の配位性構造を利用してポリアルキレングリコール
を結合させる方法に制限はない。その一例として、一般
式(1)で表される官能基を有するポリアルキレングリ
コール(以下PAG−(1)と略記)を半導体結晶の表
面に配位させる方法が挙げられ、具体的には、前記ホッ
トソープ法により得られるTOPO等の配位性有機化合
物を表面に有する半導体超微粒子をPAG−(1)と液
相中で接触させる配位子交換反応が可能である。この場
合、必要に応じて後述するような溶剤を使用した溶液と
しても良く、使用するPAG−(1)が反応条件におい
て液体である場合には、PAG−(1)自身を溶媒とし
て使用し他の溶剤を添加しない反応形式も可能である。
[Binding of Polyalkylene Glycol Residue to Semiconductor Crystal Surface] The semiconductor crystal obtained by any of the above-mentioned production methods has a coordination structure of the functional group represented by the general formula (1). There is no limitation on the method of binding the polyalkylene glycol by utilizing. An example thereof is a method of coordinating a polyalkylene glycol having a functional group represented by the general formula (1) (hereinafter abbreviated as PAG- (1)) on the surface of a semiconductor crystal. A ligand exchange reaction is possible in which semiconductor ultrafine particles having a coordinating organic compound such as TOPO obtained by the hot soap method on the surface are brought into contact with PAG- (1) in a liquid phase. In this case, if necessary, a solution using a solvent as described below may be used, and when PAG- (1) used is a liquid under the reaction conditions, PAG- (1) itself may be used as a solvent. A reaction type in which the solvent is not added is also possible.

【0056】かかる配位子交換反応条件としては、例え
ば、X.Pengら;Angew.Chem.Int.
Ed.Engl.,36巻,145頁(1997)に記
載の方法に準じてメタノール等アルコール類中で行う方
法、M.Bruchez Jr.ら;Science,
281巻,2013頁(1998)に記載の方法に準じ
てジメチルスルホキシドとメタノール等アルコール類の
混合溶媒中で行う方法、あるいはC.W.Warren
ら;Science,281巻,2016頁(199
8)に記載の方法に準じてクロロホルム等ハロゲン化溶
剤中で行う方法等が挙げられる。また、前記のX.Pe
ngら;J.Am.Chem.Soc.,119巻,7
019頁(1997)に報告されているように、前記の
ホットソープ法により得られるトリオクチルホスフィン
オキシド等の配位性有機化合物を表面に有する半導体超
微粒子をピリジン等の弱配位性化合物(通常溶媒として
大過剰量用いる)含む液相に分散して該配位性有機化合
物を除去する方法も応用可能である。即ちピリジン等の
弱配位性化合物中で配位性有機化合物を除去する第一工
程、次いで、PAG−(1)を加える第二工程からなる
二段階反応である。いずれの方法においても、必要に応
じて反応液を加熱や減圧してもよい。
Examples of such ligand exchange reaction conditions include X. Peng et al .; Angew. Chem. Int.
Ed. Engl. 36, p. 145 (1997), a method carried out in alcohols such as methanol. Bruchez Jr. Et al., Science,
281, page 2013 (1998), in a mixed solvent of dimethylsulfoxide and alcohols such as methanol, or C.I. W. Warren
Et al., Science, 281, 2016 (199)
According to the method described in 8), a method of performing it in a halogenated solvent such as chloroform can be used. In addition, the above X. Pe
ng et al .; Am. Chem. Soc. , 119, 7
As reported on page 019 (1997), semiconductor ultrafine particles having a coordinating organic compound such as trioctylphosphine oxide obtained by the hot soap method on the surface are used as weak coordinating compounds such as pyridine (usually A method of removing the coordinating organic compound by dispersing in a liquid phase containing a large excess amount of the solvent) is also applicable. That is, it is a two-step reaction consisting of a first step of removing a coordinating organic compound in a weakly coordinating compound such as pyridine, and then a second step of adding PAG- (1). In either method, the reaction solution may be heated or depressurized if necessary.

【0057】かかる配位子交換反応に用いられる溶剤と
しては、ピリジン、ルチジン、コリジン、あるいはキノ
リン等の含窒素芳香族化合物、塩化メチレン、クロロホ
ルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン等のハロゲ
ン化アルキル類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフ
タレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族
炭化水素類、n−ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキ
サン、n−オクタン、イソオクタン等のアルカン類、ジ
エチルエーテルやテトラヒドロフラン等の脂肪族エーテ
ル類、アセトンやメチルエチルケトン等の脂肪族ケトン
類、酢酸メチルや酢酸エチル等のエステル系溶剤、メタ
ノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロピル
アルコール、n−ブタノール、エチレングリコール等の
アルコール類、フェノールやクレゾール等のフェノール
類、及び水等の水酸基を有する化合物、N,N−ジメチ
ルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトア
ミド(DMAc)、N−メチルピロリドン(NMP)等
のアミド系非プロトン性溶剤、ジメチルスルホキシド等
のスルホキシド類、あるいは水等が例示される。これら
の溶剤は、半導体超微粒子やその生成物等の溶解度調整
等の必要に応じて、任意の種類・組み合わせ・比におい
て混合して使用して構わない。
As the solvent used in the ligand exchange reaction, nitrogen-containing aromatic compounds such as pyridine, lutidine, collidine, or quinoline, halogenated methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, etc. Aromatic hydrocarbons such as alkyls, benzene, toluene, xylene, naphthalene, chlorobenzene and dichlorobenzene, alkanes such as n-pentane, n-hexane, cyclohexane, n-octane and isooctane, fats such as diethyl ether and tetrahydrofuran Group ethers, aliphatic ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ester solvents such as methyl acetate and ethyl acetate, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropyl alcohol, n-butanol and ethylene glycol, phenol Phenols such as nor and cresol, and compounds having a hydroxyl group such as water, amide aprotons such as N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc) and N-methylpyrrolidone (NMP) Examples of the organic solvent include sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, and water. These solvents may be mixed and used in any kind, combination and ratio depending on the necessity of adjusting the solubility of the semiconductor ultrafine particles and the product thereof.

【0058】前記の配位子交換反応において、使用する
PAG−(1)の量を制御することにより、半導体結晶
表面に所望量のPAG−(1)を結合することが可能で
ある。本発明の半導体超微粒子におけるPAG−(1)
の結合量は該超微粒子の有機成分中の重量百分率(wt
%)として、通常0.1〜100wt%、親水性の点で
好ましくは1〜100wt%、更に好ましくは10〜1
00wt%、最も好ましくは20〜100wt%とす
る。かかる重量百分率は、核磁気共鳴スペクトル(NM
R)や赤外吸収スペクトル(IR)、元素分析、あるい
は熱重量分析(TG)等の各種分析手法の組み合わせに
より見積もることが可能である。
In the above ligand exchange reaction, by controlling the amount of PAG- (1) used, a desired amount of PAG- (1) can be bonded to the semiconductor crystal surface. PAG- (1) in the semiconductor ultrafine particles of the present invention
The amount of binding of the
%) Is usually 0.1 to 100 wt%, preferably 1 to 100 wt%, more preferably 10 to 1 in terms of hydrophilicity.
The amount is 00 wt%, and most preferably 20 to 100 wt%. The weight percentage is measured by the nuclear magnetic resonance spectrum (NM
R), infrared absorption spectrum (IR), elemental analysis, or thermogravimetric analysis (TG) can be used for estimation.

【0059】前記の配位子交換反応は、通常−10〜2
50℃程度の温度範囲で行われ、有機物の熱劣化や交換
反応の未完結を避けるため好ましくはこの温度範囲を0
〜200℃程度、更に好ましくは10〜150℃程度、
最も好ましくは20〜120℃程度とする。一方反応時
間は原料や温度にもよるが、通常1分〜100時間、好
ましくは5分〜70時間、更に好ましくは10分〜50
時間、最も好ましくは10分〜30時間程度である。ま
た、かかる配位子交換反応において、半導体超微粒子と
PAG−(1)を反応液に加える順序に制限はない。
The above-mentioned ligand exchange reaction is usually -10 to 2
It is carried out in a temperature range of about 50 ° C., and in order to avoid thermal deterioration of organic substances and incomplete exchange reaction, this temperature range is preferably 0.
To about 200 ° C, more preferably about 10 to 150 ° C,
Most preferably, it is about 20 to 120 ° C. On the other hand, the reaction time is usually 1 minute to 100 hours, preferably 5 minutes to 70 hours, more preferably 10 minutes to 50, although it depends on the raw materials and temperature.
Time, most preferably about 10 minutes to 30 hours. Further, in the ligand exchange reaction, there is no limitation on the order of adding the semiconductor ultrafine particles and PAG- (1) to the reaction solution.

【0060】かかる配位子交換反応は、酸化等の副反応
を避けるため、窒素やアルゴン等の不活性気体雰囲気に
おいて行うのが望ましい。また、かかる配位子交換反応
だけでなく超微粒子製造の後処理工程は、遮光条件が好
ましい場合もある。かかる配位子交換反応の後、製品を
単離するには、濾過、沈殿と遠心分離の併用、蒸留、昇
華等の任意の精製方法を使用して構わないが、特に有効
なのは、半導体結晶の比重が通常の有機化合物より大き
いことを利用した沈殿と遠心分離の併用である。遠心分
離は、配位子交換反応の生成物を含有する液体を、PA
G−(1)を結合した本発明の半導体超微粒子の貧溶媒
(例えばn−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オ
クタン、イソオクタン等の炭化水素を含む有機溶剤)中
に投入し、生成する沈殿を含む懸濁液を遠心分離して行
われる。得られた沈殿は、デカンテーション等により上
澄み液と分離し、必要に応じ溶媒洗浄や再溶解と再沈殿
/遠心分離を繰り返して精製度を向上させる。再溶解に
は例えばトルエン等の芳香族炭化水素類、クロロホル
ム、ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル類、エタノ
ール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、te
rt−ブチルアルコール等の炭素数4以下程度の低級ア
ルコール類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラ
ン等の環状エーテル類、酢酸エチル等のエステル類、あ
るいは水等の溶媒が用いられ、これらは任意種類を混合
して用いてもよい。遠心分離の回転数は、通常毎分10
0〜8000回転程度、好ましくは毎分300〜600
0回転程度、更に好ましくは毎分500〜4000回転
程度程度とし、温度は通常−10〜100℃程度、好ま
しくは0〜80℃程度、更に好ましくは10〜70℃程
度、最も好ましくは20〜60℃程度の範囲で行う。ま
た、かかる精製工程も、酸化等の副反応を避けるため、
窒素やアルゴン等の不活性気体雰囲気において行うのが
望ましい場合もある。
The ligand exchange reaction is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon in order to avoid side reactions such as oxidation. In addition to the ligand exchange reaction, the light-shielding conditions may be preferable in the post-treatment process for producing ultrafine particles. After the ligand exchange reaction, to isolate the product, any purification method such as filtration, combined use of precipitation and centrifugation, distillation, sublimation and the like may be used. This is a combination of precipitation and centrifugation, which takes advantage of the fact that the specific gravity is larger than the usual organic compounds. Centrifugation removes the liquid containing the product of the ligand exchange reaction from PA
It is charged into a poor solvent (for example, an organic solvent containing a hydrocarbon such as n-hexane, cyclohexane, heptane, octane, isooctane) of the semiconductor ultrafine particles of the present invention to which G- (1) is bonded, and the suspension containing the generated precipitate is added. The suspension is centrifuged. The obtained precipitate is separated from the supernatant by decantation or the like, and if necessary, solvent washing or re-dissolution and re-precipitation / centrifugation are repeated to improve the degree of purification. For re-dissolution, for example, aromatic hydrocarbons such as toluene, halogenated alkyls such as chloroform and dichloroethane, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, te.
Lower alcohols having about 4 or less carbon atoms such as rt-butyl alcohol, ketones such as acetone, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, esters such as ethyl acetate, and solvents such as water are used. You may mix and use it. The centrifugation speed is usually 10 per minute.
0 to 8000 rpm, preferably 300 to 600 per minute
About 0 rotations, more preferably about 500 to 4000 rotations per minute, the temperature is usually about -10 to 100 ° C, preferably about 0 to 80 ° C, more preferably about 10 to 70 ° C, most preferably 20 to 60 ° C. Perform within the range of about ℃. Also, in this purification step, in order to avoid side reactions such as oxidation,
It may be desirable to perform in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.

【0061】[薄膜状成形体]本発明の半導体超微粒子
は、常法により成形して様々な用途に応用可能である
が、一例としては薄膜状成形体が挙げられる。かかる薄
膜状成形体は、前記の製造方法で得られる本発明の半導
体超微粒子を適当な溶剤(例えばトルエン等の芳香族系
溶剤、アセトン等のケトン系溶剤、テトラヒドロフラン
等のエーテル系溶剤、あるいはクロロホルム、塩化メチ
レンやクロロベンゼン等のハロゲン化溶剤等)に溶解あ
るいは分散し、これを所望の基板、例えばガラス基板、
インジウムドープ錫酸化物(通称ITO)や金属あるい
はグラファイト等の導電性基板、シリコン等の半導体基
板、ポリメチルメタクリレート(PMMA)やポリスチ
レン、ポリシクロオレフィン等の非晶性ポリオレフィン
類あるいは芳香族ポリカーボネート等の樹脂基板等の上
に流延塗布することにより、成形可能である。
[Thin-Film Molded Article] The semiconductor ultrafine particles of the present invention can be molded by a conventional method and can be applied to various purposes. One example is a thin-film molded article. Such a thin-film molded article is obtained by using the semiconductor ultrafine particles of the present invention obtained by the above-mentioned production method in a suitable solvent (for example, an aromatic solvent such as toluene, a ketone solvent such as acetone, an ether solvent such as tetrahydrofuran, or chloroform). , A halogenated solvent such as methylene chloride or chlorobenzene, etc.) or the like, and then dissolve it in a desired substrate such as a glass substrate,
Conductive substrates such as indium-doped tin oxide (commonly known as ITO), metal or graphite, semiconductor substrates such as silicon, amorphous polyolefins such as polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene and polycycloolefin, aromatic polycarbonates, etc. It can be molded by casting on a resin substrate or the like.

【0062】このとき配位子であるポリアルキレングリ
コール残基が半導体結晶を互いに凝集しがたい状況とす
る連続マトリクスとして機能し、該半導体結晶の吸発光
特性を発揮する安定な塗膜を与える。つまり、本発明の
半導体超微粒子の1つの特徴は、ポリアルキレングリコ
ール残基をその表面に有することから、樹脂等の有機バ
インダー成分を必ずしも併用しなくても透明性と機械的
強度に優れた塗膜をそれ自身で与えることにある。かか
る流延塗布による成形時、あらかじめ適当な有機バイン
ダ成分、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)
やポリスチレンあるいは芳香族ポリカーボネート等の樹
脂類、ワックス類やシリコーン油脂等を溶媒に溶解させ
ておくことも可能である。この場合の有機バインダ成分
の量は、該超微粒子との総和に対して通常0〜90重量
%、膜の機械的強度や輝度・吸光度・光線透過度等の光
学特性の点で好ましくは5〜80重量%、更に好ましく
は10〜70重量%、最も好ましくは15〜60重量%
である。
At this time, the polyalkylene glycol residue which is a ligand functions as a continuous matrix which makes it difficult for the semiconductor crystals to aggregate with each other, and provides a stable coating film exhibiting the light absorption and emission characteristics of the semiconductor crystals. That is, one feature of the semiconductor ultrafine particles of the present invention is that they have a polyalkylene glycol residue on the surface thereof, so that they are excellent in transparency and mechanical strength even when an organic binder component such as a resin is not necessarily used in combination. To give the film by itself. During molding by such casting coating, an appropriate organic binder component such as polymethylmethacrylate (PMMA) is previously prepared.
It is also possible to dissolve resins such as or polystyrene or aromatic polycarbonate, waxes and silicone oils and fats in a solvent. In this case, the amount of the organic binder component is usually 0 to 90% by weight based on the total amount of the ultrafine particles, and preferably 5 to 5 in terms of the mechanical properties of the film and optical characteristics such as brightness, absorbance and light transmittance. 80% by weight, more preferably 10-70% by weight, most preferably 15-60% by weight
Is.

【0063】さらに本発明の薄膜状成形体には、その効
果を著しく損なわない限りに於いて、任意の添加剤、例
えば熱安定剤、紫外線等の光線吸収剤、酸化防止剤、酸
素補捉剤、吸湿剤等を添加することも可能である。該薄
膜状成形体は、平面状あるいは任意曲率の曲面状に成形
されていても構わない。その厚膜には制限は特にない
が、例えば0.003〜5000μm程度、輝度や吸光
度あるいは光線透過度の点で好ましくは0.004〜1
000μm程度、更に好ましくは0.005〜500μ
m程度、最も好ましくは0.005〜100μm程度で
ある。
Further, in the thin film-shaped molded product of the present invention, as long as its effect is not significantly impaired, any additive such as a heat stabilizer, a light absorber for ultraviolet rays, an antioxidant, an oxygen scavenger, etc. It is also possible to add a moisture absorbent or the like. The thin-film molded body may be molded into a flat surface or a curved surface having an arbitrary curvature. The thick film is not particularly limited, but is preferably about 0.003 to 5000 μm, and preferably 0.004 to 1 in terms of brightness, absorbance or light transmittance.
About 000 μm, more preferably 0.005 to 500 μm
m, most preferably about 0.005 to 100 μm.

【0064】また、薄膜状成形体の片側あるいは両側に
追加機能を有する層(例えば機械的損傷に対する保護
層、ガスバリアー層、光線遮断層、断熱層、電極層等)
を必要に応じ設けることもできる。上述した本発明の薄
膜状成形体は、該超微粒子の発光特性を生かしたディス
プレイや照明器具等に用いられる面状発光体、吸収特性
を生かした生かす超解像層、フィルター、あるいは吸収
発光特性を生かした高密度記録層等の光学材料として産
業上有用である。 [光学材料]本発明の半導体超微粒子は、例えば薄膜状
成形体やバルク成形体とすることで、種々の光学材料と
して利用することが可能である。特に重要な光学材料と
しての用途について以下に説明する。 1)超解像膜 本発明の超微粒子は薄膜状成形体とすることで光ディス
ク等の光記録媒体に設けられる超解像膜に使用される。
本発明における「超解像」なる術語は、例えば光ディス
クにおけるデータの読み出しあるいは書き込み(以下
「データの読み書き」と短縮する)において、その解像
度、即ち単位記録領域の面積をデータの読み書きに使用
する入射光ビームの元の径よりも小さくして記録密度の
向上を図る技術概念を意味し、半導体結晶粒子の光吸収
飽和特性が利用されている。
A layer having an additional function on one side or both sides of the thin film molded body (for example, a protective layer against mechanical damage, a gas barrier layer, a light blocking layer, a heat insulating layer, an electrode layer, etc.)
Can be provided if necessary. The above-mentioned thin-film molded article of the present invention is a planar light-emitting body used for a display, a lighting device, or the like that makes use of the light emission characteristics of the ultrafine particles, a super-resolution layer that makes use of the absorption characteristics, a filter, or absorption-light emission characteristics. It is industrially useful as an optical material for high-density recording layers and the like. [Optical Material] The semiconductor ultrafine particles of the present invention can be used as various optical materials by forming, for example, a thin-film molded body or a bulk molded body. The use as a particularly important optical material will be described below. 1) Super-Resolution Film The ultrafine particles of the present invention are used as a super-resolution film provided on an optical recording medium such as an optical disk by forming a thin film-shaped molded product.
The term "super-resolution" in the present invention means, for example, in reading or writing data on an optical disc (hereinafter abbreviated as "reading and writing of data"), the resolution, that is, the area of a unit recording area is used for reading and writing data. This means the technical concept of improving the recording density by making the diameter smaller than the original diameter of the light beam, and the light absorption saturation characteristic of semiconductor crystal particles is used.

【0065】前記の光吸収飽和特性とは、前記の半導体
結晶粒子が吸収する特定波長の光(以下「入射光」と呼
ぶ)を入射した場合に、該特定波長における半導体結晶
の吸光度が該入射光強度の増大により減少する特性を意
味する。かかる光吸収飽和特性は、定性的には、入射光
強度の増大(即ち入射光における光子数の増大)により
吸光に関与する励起準位への電子の励起頻度が増大し、
このため該励起準位の電子存在確率も増大し、その結果
該励起準位への電子遷移確率が減少する現象と理解され
る。該入射光強度が十分大きい場合には、もはや実質的
に吸光が起こらない状態が想定されるので、かかる現象
は「光吸収飽和」と呼ばれる。
The above-mentioned light absorption saturation characteristic means that when light of a specific wavelength absorbed by the semiconductor crystal particles (hereinafter referred to as "incident light") is incident, the absorbance of the semiconductor crystal at the specific wavelength is the incident wavelength. It means the property of decreasing with increasing light intensity. Qualitatively, such a light absorption saturation characteristic is such that an increase in the incident light intensity (that is, an increase in the number of photons in the incident light) increases the excitation frequency of electrons to the excitation level involved in absorption,
Therefore, it is understood that the electron existence probability of the excited level also increases, and as a result, the electron transition probability to the excited level decreases. When the intensity of the incident light is sufficiently high, it is assumed that the absorption of light will no longer substantially occur, and such a phenomenon is called "light absorption saturation".

【0066】本発明の半導体超微粒子を超解像膜に応用
する場合、所望の入射光波長における本発明の薄膜状成
形体の吸光度を、通常0.1以上、好ましくは0.3以
上、更に好ましくは0.5以上とする。但し、かかる吸
光度の値は、23℃の薄膜状成形体において、通常0.
3mW以下程度、好ましくは0.1mW以下の強度の入
射光を該成形体表面の法線方向から入射して測定される
ものである。
When the semiconductor ultrafine particles of the present invention are applied to a super-resolution film, the absorbance of the thin-film molding of the present invention at a desired incident light wavelength is usually 0.1 or more, preferably 0.3 or more, and further It is preferably 0.5 or more. However, the value of the absorbance is usually 0.
It is measured by making incident light with an intensity of about 3 mW or less, preferably 0.1 mW or less, incident from the normal direction of the surface of the molded body.

【0067】かかる超解像膜の膜厚には有効な光飽和吸
収が検出できる限りにおいて制限はないが、通常50〜
10000nm、好ましくは100〜5000nm、更
に好ましくは150〜3000nm程度とし、該膜厚の
分布は可及的小さいことが望ましい。膜の表面は、光散
乱を抑制するために可及的平滑であることが望ましい。
The thickness of the super-resolution film is not limited as long as effective photo-saturation absorption can be detected.
The thickness is 10,000 nm, preferably 100 to 5000 nm, more preferably 150 to 3000 nm, and the distribution of the film thickness is desirably as small as possible. The surface of the film is preferably as smooth as possible in order to suppress light scattering.

【0068】本発明の薄膜状成形体を超解像膜に応用す
る場合に好適に使用される半導体結晶粒子は前記したよ
うにCdSやZnSeであり、例えばZnS等のより大
きなバンドギャップを有する半導体結晶のシェルを設け
たコアシェル型粒子とすると、量子効果に基づくエキシ
トン吸収挙動が安定化する場合があるので好ましい。か
かる半導体結晶粒子の該超解像膜中の含有量は、通常1
0〜60体積%、光吸収飽和の検出性と膜の機械的強度
から好ましくは20〜55体積%、更に好ましくは25
〜50体積%程度とする。 (2)フィルター 本発明の超微粒子は薄膜状成形体とすることで、その透
明性と含有する半導体結晶粒子の吸光特性を利用してフ
ィルターとして利用される。半導体超微粒子はその粒径
に応じて吸光波長を変えることができるため、精緻に吸
光波長を制御したフィルターを作成することが可能であ
る。かかるフィルターは、特定の波長領域の光だけを取
り出せることからディスプレイ用のカラーフィルターと
して使用される。かかる目的に好適な半導体結晶粒子と
しては、セレン化カドミウム(CdSe)、硫化カドミ
ウム(CdS)等が例示される。また、紫外線を吸収す
る場合には、が紫外領域に吸収を有する場合には紫外線
吸収膜として利用される。かかる紫外線吸収膜は、太陽
光等の紫外線を吸収して透過を抑制あるいは遮蔽する必
要のある透明な部材、例えば自動車、航空機、建造物の
窓ガラスやサングラスのレンズ等の表面に密着成形され
た形態で例えば使用される。かかる目的に好適な半導体
結晶粒子としては、その吸収スペクトルの長波長側吸収
端の波長が400nm以下である例えば前記の酸化チタ
ン類、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化亜鉛(Zn
O)、硫化亜鉛(ZnS)等が例示される。
The semiconductor crystal particles that are preferably used when the thin film compact of the present invention is applied to a super-resolution film are CdS or ZnSe as described above, and a semiconductor having a larger band gap such as ZnS. A core-shell type particle provided with a crystalline shell is preferable because the exciton absorption behavior based on the quantum effect may be stabilized. The content of such semiconductor crystal particles in the super-resolution film is usually 1
0 to 60% by volume, preferably 20 to 55% by volume, more preferably 25, from the viewpoint of detectability of light absorption saturation and mechanical strength of the film.
˜50% by volume. (2) Filter When the ultrafine particles of the present invention are formed into a thin film-shaped molded product, they are used as a filter by utilizing their transparency and the light absorption characteristics of the semiconductor crystal particles contained therein. Since the semiconductor ultrafine particles can change the absorption wavelength according to the particle size thereof, it is possible to create a filter in which the absorption wavelength is precisely controlled. Such a filter is used as a color filter for a display because it can extract only light in a specific wavelength range. Examples of semiconductor crystal particles suitable for this purpose include cadmium selenide (CdSe) and cadmium sulfide (CdS). Further, when absorbing ultraviolet rays, when is absorbed in the ultraviolet region, it is used as an ultraviolet absorbing film. Such an ultraviolet absorbing film is formed by closely contacting with the surface of a transparent member that needs to suppress or block the transmission of ultraviolet rays such as sunlight and the like, for example, a window glass of an automobile, an aircraft, a building, or a lens of sunglasses. Used in form, for example. Suitable semiconductor crystal particles for such purpose include, for example, the above-mentioned titanium oxides, zirconium oxide (ZrO 2 ), zinc oxide (Zn oxide) whose absorption spectrum has a long-wavelength side absorption edge wavelength of 400 nm or less.
O) and zinc sulfide (ZnS) are exemplified.

【0069】吸光能力の点では、薄膜状成形体中の半導
体結晶粒子の含有量は可及的大きいことが望ましいが、
通常10〜60体積%、紫外線吸収能力と膜の機械的強
度から好ましくは20〜55体積%、更に好ましくは3
0〜50体積%程度とする。なお、前記の薄膜状成形体
中の半導体結晶粒子の含有量が大きくなると、フィルタ
ーとしての硬度が大きくなる副次的な特徴が現れるの
で、窓ガラスやレンズの表面硬度が必要な場合に好適と
なる。
From the viewpoint of light absorption ability, it is desirable that the content of semiconductor crystal particles in the thin film shaped article is as large as possible.
Usually 10 to 60% by volume, preferably 20 to 55% by volume, more preferably 3 from the viewpoint of ultraviolet absorption capacity and mechanical strength of the film.
It is about 0 to 50% by volume. Incidentally, when the content of the semiconductor crystal particles in the thin-film molded body becomes large, a secondary characteristic that the hardness as a filter becomes large appears. Become.

【0070】かかるフィルターの膜厚には、有効な紫外
線吸収能力を発揮する限りにおいて制限はないが、通常
0.05〜2000μm、好ましくは0.1〜1000
μm、更に好ましくは0.5〜500μm程度とする。
また、該膜厚の分布は目的の透明部材の機能に応じて自
由に設計して構わない。膜の表面は、光散乱による光線
透過率の低下を抑制するために可及的平滑であることが
望ましいが、目的に応じて適当な凹凸を設けても構わな
い。 (3)反射制御膜 本発明の半導体超微粒子は薄膜状成形体とすることで、
その透明性と含有する半導体結晶粒子の高屈折率を利用
した反射制御膜として利用される。かかる反射制御膜
は、ディスプレイパネル、レンズ、プリズム、あるいは
窓ガラス等の透明部材表面に設けられ、該透明部材表面
での光反射の抑制等の効果を発揮する。かかる目的に好
適な半導体結晶粒子としては、例えば前記の酸化チタン
類、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化亜鉛(Zn
O)、硫化亜鉛(ZnS)等が例示される。
The film thickness of such a filter is not limited as long as it exhibits an effective ultraviolet absorbing ability, but is usually 0.05 to 2000 μm, preferably 0.1 to 1000.
μm, and more preferably about 0.5 to 500 μm.
Further, the distribution of the film thickness may be freely designed according to the intended function of the transparent member. The surface of the film is preferably as smooth as possible in order to suppress a decrease in light transmittance due to light scattering, but suitable irregularities may be provided depending on the purpose. (3) Reflection control film By using the semiconductor ultrafine particles of the present invention as a thin film shaped body,
It is used as a reflection control film utilizing its transparency and the high refractive index of the semiconductor crystal particles contained therein. Such a reflection control film is provided on the surface of a transparent member such as a display panel, a lens, a prism, or a window glass, and exerts an effect of suppressing light reflection on the surface of the transparent member. Suitable semiconductor crystal particles for this purpose include, for example, the above-mentioned titanium oxides, zirconium oxide (ZrO 2 ), zinc oxide (ZnO 2 ).
O) and zinc sulfide (ZnS) are exemplified.

【0071】薄膜状成形体の高屈折率化の点では、薄膜
状成形体中の半導体結晶粒子の含有量は可及的大きいこ
とが望ましいが、通常10〜60体積%、高屈折率化と
膜の機械的強度から好ましくは15〜50体積%、更に
好ましくは20〜45体積%程度とする。実用的には、
ナトリウムD線波長での23℃における薄膜状成形体の
屈折率を通常1.6以上とし、好ましくはこの値は1.
7以上、更に好ましくは1.8以上、最も好ましくは
1.9以上とする。なお、前記の薄膜状成形体中の半導
体結晶粒子の含有量が大きくなると、反射制御膜として
の硬度が大きくなる副次的な特徴が現れるので、前記の
透明部材の表面硬度が必要な場合に好適となる。
From the viewpoint of increasing the refractive index of the thin-film molded body, it is desirable that the content of the semiconductor crystal particles in the thin-film molded body be as large as possible, but usually 10 to 60% by volume is required to increase the refractive index. From the mechanical strength of the film, it is preferably 15 to 50% by volume, more preferably about 20 to 45% by volume. In practical terms,
The refractive index of the thin film molded article at 23 ° C. at the sodium D-line wavelength is usually 1.6 or more, and this value is preferably 1.
It is 7 or more, more preferably 1.8 or more, and most preferably 1.9 or more. Incidentally, when the content of the semiconductor crystal particles in the thin film-shaped molded body becomes large, a secondary characteristic that the hardness as the reflection control film becomes large appears, so that when the surface hardness of the transparent member is required, Will be suitable.

【0072】本発明の与える反射制御膜の表面には、例
えばPMMAやシリカ等の屈折率の比較的小さな材料に
よる膜を設けても構わない。かかる低屈折率膜の設置に
より優れた反射防止機能が発現する場合があり好適であ
る。特にシリカ膜の表面への形成は、その優れた表面硬
度による機械的外力(例えば摩擦や擦過傷)への保護機
能層としての機能も有用である。
The surface of the reflection control film provided by the present invention may be provided with a film made of a material having a relatively small refractive index such as PMMA or silica. By providing such a low refractive index film, an excellent antireflection function may be exhibited, which is preferable. In particular, the formation of the silica film on the surface is also useful as a function as a protective function layer against mechanical external force (for example, friction and abrasion) due to its excellent surface hardness.

【0073】かかる反射制御膜の膜厚には、有効な反射
制御能力を発揮する限りにおいて制限はないが、通常
0.05〜500μm、好ましくは0.1〜100μ
m、更に好ましくは0.2〜10μm程度とする。ま
た、該膜厚の分布は目的の透明部材の機能に応じて自由
に設計して構わない。膜の表面は、光散乱による光線透
過率の低下を抑制するために通常可及的平滑であること
が望ましいが、目的に応じて適当な凹凸を設けても構わ
ない。 (4)光導波路 本発明の超微粒子は、その透明性と含有する半導体結晶
粒子の高屈折率等を利用した光導波路として利用され
る。かかる光導波路は、光通信における光コネクタや光
増幅器として利用される。本発明の与える光導波路のナ
トリウムD線波長での23℃における屈折率は通常1.
6以上とするので、クラッド(外套)材料として高価な
フッ素原子含有樹脂等を用いずPMMA(屈折率1.4
9)等の汎用の樹脂材料を例えば溶液塗布法で薄膜とし
たり、棒状に成形することにより容易に適用することが
可能となる。該光導波路の屈折率は、好ましくは1.7
以上、更に好ましくは1.75以上とする。
The thickness of the reflection control film is not limited as long as it exerts an effective reflection control ability, but is usually 0.05 to 500 μm, preferably 0.1 to 100 μm.
m, and more preferably about 0.2 to 10 μm. Further, the distribution of the film thickness may be freely designed according to the intended function of the transparent member. It is usually desirable that the surface of the film is as smooth as possible in order to suppress a decrease in light transmittance due to light scattering, but appropriate irregularities may be provided depending on the purpose. (4) Optical Waveguide The ultrafine particles of the present invention are used as an optical waveguide utilizing its transparency and the high refractive index of the semiconductor crystal particles contained therein. Such an optical waveguide is used as an optical connector or an optical amplifier in optical communication. The refractive index of the optical waveguide provided by the present invention at 23 ° C. at the sodium D-line wavelength is usually 1.
Since it is 6 or more, PMMA (refractive index 1.4
A general-purpose resin material such as 9) can be easily applied by forming it into a thin film by a solution coating method or molding it into a rod shape. The refractive index of the optical waveguide is preferably 1.7.
Or more, and more preferably 1.75 or more.

【0074】かかる目的に好適な半導体結晶粒子として
は、例えば前記の酸化チタン類、酸化ジルコニウム(Z
rO2)、酸化亜鉛(ZnO)、硫化亜鉛(ZnS)等
が例示される。成形体の高屈折率化の点では、成形体中
の半導体結晶粒子の含有量は可及的大きいことが望まし
いが、通常10〜60体積%、高屈折率化と膜の機械的
強度から好ましくは15〜55体積%、更に好ましくは
20〜50体積%程度とする。 (5)エレクトロルミネッセンス素子の発光層 本発明の超微粒子は、その透明性と含有する半導体結晶
粒子に固有の発光スペクトルを利用したエレクトロルミ
ネッセンス素子(EL素子)の発光層として利用され
る。かかるEL素子は、高輝度発光、高速応答、広視野
角、薄型軽量、高解像度などの多くの優れた特徴を有
し、例えばフラットパネルディスプレイ等に応用され
る。そのため、その発光層は散乱等による発光効率の低
下が生じないように透明であり、かつ高密度に半導体結
晶を含有していることが望ましい。従って、かかる用途
に用いられる発光層が含有する半導体結晶粒子として
は、紫外〜近赤外の波長領域で発光スペクトルを与える
例えば前記のセレン化カドミウム(CdSe)、セレン
化亜鉛(ZnSe)、酸化亜鉛(ZnO)、硫化カドミ
ウム(CdS)等が例示される。
Suitable semiconductor crystal particles for this purpose include, for example, the above-mentioned titanium oxides and zirconium oxide (Z
Examples thereof include rO 2 ), zinc oxide (ZnO), zinc sulfide (ZnS), and the like. From the viewpoint of increasing the refractive index of the molded body, it is desirable that the content of the semiconductor crystal particles in the molded body is as large as possible, but it is usually 10 to 60% by volume, preferably from the viewpoint of high refractive index and mechanical strength of the film. Is 15 to 55% by volume, more preferably about 20 to 50% by volume. (5) Light-Emitting Layer of Electroluminescence Element The ultrafine particles of the present invention are used as a light-emitting layer of an electroluminescence element (EL element) utilizing its transparency and the emission spectrum specific to the semiconductor crystal particles contained therein. Such an EL element has many excellent features such as high-luminance emission, high-speed response, wide viewing angle, thin and lightweight, and high resolution, and is applied to, for example, a flat panel display. Therefore, it is desirable that the light emitting layer be transparent so as not to cause a decrease in light emitting efficiency due to scattering or the like, and contain a semiconductor crystal at a high density. Therefore, as the semiconductor crystal particles contained in the light emitting layer used for such an application, for example, the above-mentioned cadmium selenide (CdSe), zinc selenide (ZnSe), zinc oxide which gives an emission spectrum in a wavelength range from ultraviolet to near infrared are used. Examples thereof include (ZnO) and cadmium sulfide (CdS).

【0075】本発明の半導体超微粒子を薄膜としEL素
子の発光層として利用する場合、その膜厚は、有効な発
光能力を発揮する限りにおいて制限はないが、通常5〜
10000nm、好ましくは20〜2000nm、更に
好ましくは50〜500nm程度とする。また、該発光
層中の半導体結晶の含有率は通常10〜60体積%、好
ましくは20〜55体積%、さらに好ましくは25〜5
0体積%とする。
When the semiconductor ultrafine particles of the present invention are used as a thin film as a light emitting layer of an EL device, the film thickness thereof is not limited as long as it exhibits an effective light emitting ability, but is usually 5 to 5.
The thickness is 10000 nm, preferably 20 to 2000 nm, and more preferably 50 to 500 nm. The content of semiconductor crystals in the light emitting layer is usually 10 to 60% by volume, preferably 20 to 55% by volume, and more preferably 25 to 5% by volume.
It is 0% by volume.

【0076】[0076]

【実施例】以下に実施例により本発明の具体的態様を更
に詳細に説明するが、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、市販の試薬を
精製を加えず使用した。但し、市販の溶剤を以下のよう
な精製操作により精製溶媒とした。精製トルエン・・・
濃硫酸、水、飽和重曹水、更に水の順序で洗浄後、無水
硫酸マグネシウムで乾燥次いで濾紙で濾過し、五酸化二
リン(P25)を加えて大気圧にて蒸留した。
EXAMPLES Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded.
As the raw material reagent, a commercially available reagent was used without purification unless otherwise specified. However, a commercially available solvent was used as a purified solvent by the following purification operation. Purified toluene ...
The extract was washed with concentrated sulfuric acid, water, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate, and water in that order, dried over anhydrous magnesium sulfate, filtered through filter paper, and added with phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) and distilled at atmospheric pressure.

【0077】[測定装置と条件等] (1)核磁気共鳴(NMR)スペクトル:日本電子社製
JNM−EX270型FT−NMR( 1H:270M
Hz,13C:67.8MHz)。溶媒は特に断らない
限り重水素化クロロホルムを溶媒として使用し、テトラ
メチルシランを0ppm対照として23℃にて測定し
た。 (2)赤外吸収(IR)スペクトル:日本分光工業社製
FT/IR−8000型FT−IR。23℃にて測定し
た。 (3)光励起発光(PL)スペクトル:日立製作所
(株)製F−2500型分光蛍光光度計にて、スキャン
スピード60nm/分、励起側スリット5nm、蛍光側
スリット5nm、フォトマル電圧400Vの条件で、光
路長1cmの石英製セルを用いて室温で測定した。 (4)吸収スペクトル:ヒューレットパッカード社製H
P8453型紫外・可視吸光光度計にて光路長1cmの
石英製セルを用いて室温で測定した。 (5)膜厚測定:ケーエルエー・テンコール社製 断
面、表面あらさ微細形状測定装置 P−15を使用し、
走査長さ10〜20mm、走査速度0.2mm/秒、針
圧0.2〜2.0mgの条件で行った。
[Measuring device and conditions, etc.] (1) Nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum: JNM-EX270 type FT-NMR (1H: 270M, manufactured by JEOL Ltd.)
Hz, 13C: 67.8 MHz). Unless otherwise specified, deuterated chloroform was used as a solvent, and tetramethylsilane was measured at 23 ° C. with 0 ppm as a control. (2) Infrared absorption (IR) spectrum: FT / IR-8000 type FT-IR manufactured by JASCO Corporation. It was measured at 23 ° C. (3) Photoexcited luminescence (PL) spectrum: under the conditions of scan speed 60 nm / min, excitation side slit 5 nm, fluorescence side slit 5 nm, Photomalt voltage 400 V in F-2500 type spectrofluorimeter manufactured by Hitachi, Ltd. The measurement was performed at room temperature using a quartz cell having an optical path length of 1 cm. (4) Absorption spectrum: Hewlett-Packard H
It was measured at room temperature with a P8453 type ultraviolet / visible absorptiometer using a quartz cell having an optical path length of 1 cm. (5) Film thickness measurement: using a cross-section and surface roughness fine shape measuring device P-15 manufactured by KLA-Tencor Co., Ltd.
The scanning length was 10 to 20 mm, the scanning speed was 0.2 mm / sec, and the needle pressure was 0.2 to 2.0 mg.

【0078】[合成例:半導体ナノ結晶の合成] 合成例1:CdSナノ結晶の合成 空冷式のリービッヒ還流管と反応温度調節のための熱電
対を装着した無色透明のパイレックス(登録商標)ガラ
ス製4口フラスコにトリオクチルホスフィンオキシド
(以下TOPOと略記;Strem Chemical
社;純度90%;13g)を入れ、30分間Arフロー
することで内部をAr置換し、マグネチックスターラー
で攪拌しながら300℃に加熱した。別途、乾燥窒素雰
囲気のグローブボックス内で、ジメチルカドミウム(S
trem Chemical社;10wt%n−ヘキサ
ン溶液;1.12g)とビス(トリメチルシリル)スル
フィド(Fluka;0.066mL)とをトリブチル
ホスフィン(以下TBPと略記;Strem Chem
ical社;5.1g)に溶解した原料溶液Aを、ゴム
栓(Aldrich社から供給されるセプタム)で封を
しアルミニウム箔ですき間なく包んで遮光したガラス瓶
中に調製した。この原料溶液A(6mL)を、前記のT
OPOの入ったフラスコに注射器で一気に注入し、この
時点を反応の開始時刻とした。反応はフラスコや還流管
をアルミニウム箔で覆い、遮光下で行った。反応開始2
0分後に熱源を除去し約50℃に冷却された時点で無水
メタノール(Aldrich社;Anhydrous;
1.4mL)を注入し、さらに室温まで冷却した。この
反応液を窒素雰囲気下で無水メタノール(45mL)中
に滴下し5分間撹拌し黄色不溶物を生じさせた。この不
溶物を遠心分離(3500rpm)し、デカンテーショ
ンにより上澄み液を除去して分離し、固形粉体を得た。
この固体粉末を精製トルエン(2mL)に溶解し、無水
メタノール(30mL)中に注入し、室温で5分間攪拌
して前記同様の遠心分離とデカンテーションにより固体
沈殿を分離した。この沈殿を真空乾燥後、室温で一晩真
空乾燥して黄色固形粉体(以下CdS−TOPOと略
記;85.2mg)を得た。
[Synthesis Example: Synthesis of Semiconductor Nanocrystal] Synthesis Example 1: Synthesis of CdS Nanocrystal Made of colorless and transparent Pyrex (registered trademark) glass equipped with an air-cooled Liebig reflux tube and a thermocouple for controlling reaction temperature. Trioctylphosphine oxide (hereinafter abbreviated as TOPO; Storm Chemical) in a 4-necked flask.
(Purity: 90%; 13 g) was charged, and the inside was replaced with Ar by flowing Ar for 30 minutes, and the mixture was heated to 300 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. Separately, in a glove box with a dry nitrogen atmosphere, dimethyl cadmium (S
trem Chemical Company; 10 wt% n-hexane solution; 1.12 g) and bis (trimethylsilyl) sulfide (Fluka; 0.066 mL) in tributylphosphine (hereinafter abbreviated as TBP; Strem Chem)
The raw material solution A dissolved in ical (5.1 g) was prepared in a glass bottle which was sealed with a rubber stopper (septum supplied from Aldrich), wrapped with aluminum foil without gaps, and protected from light. This raw material solution A (6 mL) was added to the above T
It was injected all at once with a syringe into the flask containing OPO, and this time was taken as the reaction start time. The reaction was carried out by shielding the flask and the reflux tube with aluminum foil and shielding them from light. Reaction start 2
After 0 minutes, the heat source was removed and when cooled to about 50 ° C., anhydrous methanol (Aldrich; Anhydros;
1.4 mL) was injected and the mixture was further cooled to room temperature. This reaction solution was added dropwise to anhydrous methanol (45 mL) under a nitrogen atmosphere and stirred for 5 minutes to give a yellow insoluble matter. This insoluble material was centrifuged (3500 rpm), and the supernatant was removed by decantation to separate the solid material.
This solid powder was dissolved in purified toluene (2 mL), poured into anhydrous methanol (30 mL), stirred at room temperature for 5 minutes, and the solid precipitate was separated by the same centrifugation and decantation as described above. The precipitate was vacuum dried and then vacuum dried overnight at room temperature to obtain a yellow solid powder (hereinafter abbreviated as CdS-TOPO; 85.2 mg).

【0079】こうして得た黄色固形粉体はトルエンに分
散し、吸収スペクトルを測定したところピーク波長を4
04nmに持っていた。また、発光スペクトルを測定し
たところ(励起光366nm)ピーク波長を435.5
nmと523.5nmに持つ二つの発光帯を与えた。 合成例2:CdSeナノ結晶の合成 空冷式のリービッヒ還流管と反応温度調節のための熱電
対を装着した無色透明のパイレックス(登録商標)ガラ
ス製4口フラスコにTOPO(6g)を入れ、30分間
Arフローすることで内部をAr置換し、マグネチック
スターラーで攪拌しながら350℃に加熱した。別途、
乾燥窒素雰囲気のグローブボックス内で、セレン(単体
の黒色粉末;Aldrich社;0.1g)をTBP
(5.38g)に溶解した液体に更にジメチルカドミウ
ム(2.18g)を混合溶解した原料溶液Bを、ゴム栓
で封をしアルミニウム箔ですき間なく包んで遮光したガ
ラス瓶中に調製した。この原料溶液B(3mL)を、前
記のTOPOの入ったフラスコに注射器で一気に注入
し、この時点を反応の開始時刻とした。注入直後設定温
度を300℃とし、反応開始10分後に熱源を除去し約
60℃に冷却された時点で無水メタノール(15mL)
を注入して不溶物を生じさせた。この不溶物を遠心分離
(3000rpm)し、デカンテーションにより上澄み
液を除去して分離し、固形粉体を得た。この固体粉末を
精製トルエン(3mL)に溶解し、無水メタノール(3
0mL)中に注入し、室温で5分間攪拌して前記同様の
遠心分離とデカンテーションにより固体沈殿を分離し
た。この固体を室温で乾燥窒素気流下乾燥後、室温で一
晩真空乾燥して赤色固形粉体(以下CdSe−TOPO
と略記;99.6mg)を得た。
The yellow solid powder thus obtained was dispersed in toluene and the absorption spectrum was measured.
I had it at 04 nm. Further, when the emission spectrum was measured (excitation light 366 nm), the peak wavelength was 435.5.
Two emission bands were given at nm and 523.5 nm. Synthesis Example 2: Synthesis of CdSe nanocrystals TOPO (6 g) was placed in a colorless and transparent Pyrex (registered trademark) 4-necked flask equipped with an air-cooled Liebig reflux tube and a thermocouple for controlling a reaction temperature, and 30 minutes. The inside was replaced with Ar by Ar flow, and the mixture was heated to 350 ° C. with stirring with a magnetic stirrer. Separately
Selenium (single black powder; Aldrich; 0.1 g) in TBP in a dry nitrogen atmosphere glove box
A raw material solution B prepared by further mixing and dissolving dimethylcadmium (2.18 g) in a liquid dissolved in (5.38 g) was prepared in a glass bottle which was sealed with a rubber stopper and wrapped with aluminum foil without any gaps to shield light. This raw material solution B (3 mL) was injected all at once into the flask containing TOPO with a syringe, and this time was taken as the reaction start time. Immediately after the injection, the temperature was set to 300 ° C, and after 10 minutes from the start of the reaction, the heat source was removed and when cooled to about 60 ° C, anhydrous methanol (15 mL) was added.
Was injected to produce an insoluble material. This insoluble material was centrifuged (3000 rpm), and the supernatant was removed by decantation to separate the solid material. This solid powder was dissolved in purified toluene (3 mL), and anhydrous methanol (3 mL) was added.
(0 mL) and stirred at room temperature for 5 minutes, and the solid precipitate was separated by the same centrifugation and decantation as described above. This solid was dried at room temperature under a stream of dry nitrogen and then vacuum dried overnight at room temperature to give a red solid powder (hereinafter CdSe-TOPO).
, And 99.6 mg) was obtained.

【0080】こうして得た赤色固形粉体は、トルエンに
溶解し吸収スペクトルを測定したところピーク波長を5
36nmに持っていた。また、発光スペクトルを測定し
たところ(励起光366nm)緑色の発光帯(ピーク波
長549.5nm)を与えた。 合成例3:ZnOナノ結晶の合成 ZnO超微粒子はJ.Phys.Chem.B,102
巻,5566−5572(1998)に記載の方法で合
成した。無色透明のパイレックス(登録商標)ガラス製
4口フラスコに酢酸亜鉛二水和物(関東化学(株);
0.2219g)とエタノール(純正化学(株);10
mL)を加え、90℃で5分間加熱した。すると、酢酸
亜鉛は完全に溶解し、溶液は無色透明となった。この溶
液をアイスバスで0℃に冷却すると温度の低下と共に溶
液が白濁した。ここへ、水酸化リチウム一水和物(キシ
ダ化学;0.0586g)をエタノール(10mL)に
超音波をかけて溶解し、0℃で保存しておいたものをゆ
っくりと滴下した。数mL滴下した時点で溶液は無色透
明となった。すべて滴下した後、室温で1時間撹拌し
た。そこへ、n−hexane(40mL)を加ると白
濁し、遠心分離(3000rpm)により白沈が得られ
た。この白沈をエタノール(6mL)に懸濁させ(溶解
しなかった)、n−hexane(12mL)を加え、
遠心分離(3000rpm)により白沈を回収し、窒素
フローにより乾燥させ、白色固体(67.7mg)を得
た。しかし、この白色固体は有機溶媒等にほとんど溶解
しなかった。
The red solid powder thus obtained was dissolved in toluene and the absorption spectrum was measured.
I had it at 36 nm. The emission spectrum was measured (excitation light: 366 nm) to give a green emission band (peak wavelength 549.5 nm). Synthesis Example 3: Synthesis of ZnO nanocrystals. Phys. Chem. B, 102
Vol., 5566-5572 (1998). Zinc acetate dihydrate (Kanto Chemical Co., Ltd.) in a colorless and transparent Pyrex (registered trademark) glass 4-necked flask;
0.2219g) and ethanol (Junsei Kagaku Co., Ltd .; 10
mL) was added and heated at 90 ° C. for 5 minutes. Then, the zinc acetate was completely dissolved, and the solution became colorless and transparent. When this solution was cooled to 0 ° C. with an ice bath, the temperature became lower and the solution became cloudy. Lithium hydroxide monohydrate (Kishida chemistry; 0.0586 g) was dissolved in ethanol (10 mL) by applying ultrasonic waves thereto, and the solution stored at 0 ° C. was slowly added dropwise. The solution became colorless and transparent when a few mL was dropped. After dropping all, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. When n-hexane (40 mL) was added thereto, it became cloudy, and white precipitation was obtained by centrifugation (3000 rpm). This white precipitate was suspended in ethanol (6 mL) (not dissolved), n-hexane (12 mL) was added,
A white precipitate was collected by centrifugation (3000 rpm) and dried by a nitrogen flow to obtain a white solid (67.7 mg). However, this white solid was hardly dissolved in an organic solvent or the like.

【0081】実施例1:10−ホスホノデシルMTEG
エーテルの合成 油性水素化ナトリウム(和光純薬工業(株):741.
6mg)をフラスコ内に入れ、容器内をアルゴンで置換
した後、アルゴン気流下、0℃でトリエチレングリコー
ルモノメチルエーテル(以下MTEGと略記、東京化成
(株):1.27g)及び蒸留ジメチルホルムアミド
(10mL)を加えて混合し、室温で30分撹拌した。
冷水浴上にフラスコを移し、撹拌しながら1,10−ジ
ブロモデカン(東京化成(株):9mL)を加えた後、
室温にて3.5時間撹拌し、室温で一晩放置した。反応
混合物にメタノール(純正化学(株):3mL)を加え
て室温で30分撹拌した後、減圧濃縮した。濃縮後の反
応混合物に塩化メチレン(純正化学(株):100m
L)加え、有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウム上で
乾燥後、濾過して濃縮し、室温で真空乾燥して粗生成物
を得た。粗生成物をn−ヘキサン−酢酸エチル系のシリ
カゲルクロマトグラフィーにて精製し、10−ブロモデ
シルMTEGエーテルを得た。
Example 1: 10-phosphonodecyl MTEG
Synthetic oily sodium hydride of ether (Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: 741.
(6 mg) was placed in a flask, and the inside of the container was replaced with argon, and then triethylene glycol monomethyl ether (hereinafter abbreviated as MTEG, Tokyo Kasei Co., Ltd .: 1.27 g) and distilled dimethylformamide (at a temperature of 0 ° C.) under an argon stream. 10 mL) was added and mixed, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes.
After transferring the flask onto a cold water bath and adding 1,10-dibromodecane (Tokyo Kasei: 9 mL) with stirring,
The mixture was stirred at room temperature for 3.5 hours and left at room temperature overnight. Methanol (Junsei Kagaku Co., Ltd .: 3 mL) was added to the reaction mixture, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, and concentrated under reduced pressure. Methylene chloride (Junsei Kagaku Co., Ltd .: 100 m) was added to the reaction mixture after concentration.
L) and the organic layer was washed with water, dried over magnesium sulfate, filtered, concentrated, and dried under vacuum at room temperature to give a crude product. The crude product was purified by silica gel chromatography using n-hexane-ethyl acetate to obtain 10-bromodecyl MTEG ether.

【0082】10−ブロモデシルMTEGエーテル(3
82.4mg)をフラスコ内に入れ、容器内をアルゴン
で置換した後、アルゴン気流下でトリス(トリメチルシ
リル)フォスファイト(東京化成(株):1.05g)
を加えて混合し、120℃で13.5時間撹拌した後、
撹拌しながら85℃に冷却し、減圧下にて過剰のトリス
(トリメチルシリル)フォスファイトを除去し、反応混
合物量の減少が見られなくなったところで室温に冷却し
た。容器内をアルゴンで常圧に戻した後、テトラヒドロ
フラン/水=5/1(体積比、3.2mL)を加え、室
温で3時間撹拌し、さらに減圧下にて1時間撹拌した。
残留した反応混合物にクロロホルムを加えて抽出し、抽
出液をシリカゲルカラム(シリカゲル量0.09g)に
通し、カラムをクロロホルムで洗浄した。カラムを通し
た抽出液と洗浄液をあわせて減圧濃縮し、残留物にエタ
ノールを加えて溶解し、再度減圧濃縮した。残留物に酢
酸エチルを加えて溶解した後、再度減圧濃縮し、室温で
真空乾燥させた(351.6mg)。
10-bromodecyl MTEG ether (3
(82.4 mg) was placed in a flask, and the inside of the container was replaced with argon, and then tris (trimethylsilyl) phosphite (Tokyo Kasei Co., Ltd .: 1.05 g) under an argon stream.
After adding and mixing and stirring at 120 ° C. for 13.5 hours,
The mixture was cooled to 85 ° C. with stirring, excess tris (trimethylsilyl) phosphite was removed under reduced pressure, and the mixture was cooled to room temperature when no reduction in the reaction mixture was observed. After returning the pressure in the container to normal pressure with argon, tetrahydrofuran / water = 5/1 (volume ratio, 3.2 mL) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours and further stirred under reduced pressure for 1 hour.
Chloroform was added to the remaining reaction mixture for extraction, the extract was passed through a silica gel column (silica gel amount 0.09 g), and the column was washed with chloroform. The extract passed through the column and the washing solution were combined and concentrated under reduced pressure. Ethanol was added to the residue to dissolve it, and the mixture was concentrated under reduced pressure again. Ethyl acetate was added to the residue to dissolve it, and the residue was concentrated again under reduced pressure and dried under vacuum at room temperature (351.6 mg).

【0083】この生成物はIRスペクトルにおいて27
50cm-1、2363cm-1、1199cm-1及び10
18cm-1にホスホン酸構造、1107cm-1にMTE
G由来のエーテル構造、及び2928cm-1と2856
cm-1にアルキルホスホン酸及びMTEG由来の炭化水
素構造にそれぞれ帰属される吸収帯を与えた。更に1H
−NMRにおいて、後述するように予想構造に合致する
合理的なシグナルと積分値を与えたので、10−ホスホ
ノデシルMTEGエーテル(以下MTEG−C10PA
と略記)を単離したと結論した。 1H−NMRスペクトル:1.16−1.84(マルチ
プレット、18プロトン、ホスホン酸脂肪族鎖)、3.
35(シングレット、3プロトン、メチル基)、3.4
2(トリプレット、2プロトン、J=6.6Hz、エー
テル結合に隣接するホスホン酸側メチレン基)、3.5
0−3.70(マルチプレット、12プロトン)、8.
86(ブロードシングレット、2プロトン、ホスホン酸
由来の水酸基)
The product is 27 in the IR spectrum.
50cm -1, 2363cm -1, 1199cm -1 and 10
MTE to 18cm -1 phosphonic acid structure, a 1107Cm -1
Ether structure derived from G, and 2928 cm -1 and 2856
Absorption bands assigned to the alkylphosphonic acid and the hydrocarbon structure derived from MTEG were given in cm −1 . Further 1H
In -NMR, a reasonable signal and an integrated value that match the expected structure were given as described below, so that 10-phosphonodecyl MTEG ether (hereinafter MTEG-C10PA
Abbreviated) was isolated. 1H-NMR spectrum: 1.16-1.84 (multiplet, 18 protons, phosphonic acid aliphatic chain), 3.
35 (singlet, 3 protons, methyl group), 3.4
2 (triplet, 2 protons, J = 6.6 Hz, phosphonic acid side methylene group adjacent to ether bond), 3.5
0-3.70 (multiplet, 12 protons), 8.
86 (Broad singlet, 2 protons, hydroxyl group derived from phosphonic acid)

【0084】実施例2:MTEG−C10PAを配位し
たCdS超微粒子の合成 合成例1に記載の操作により得たCdS−TOPOを実
施例1で合成したMTEG−C10PAが配位しやすい
ように、さらにトルエンとエタノールで3回精製した。
その後、CdS−TOPO(0.0194g)とMTE
G−C10PA(0.01g)にエタノール(5mL)
を加えAr雰囲気下で攪拌しながら約4時間加熱還流さ
せた。この加熱還流により、合成例1の半導体ナノ結晶
が溶解して濁りのない黄色エタノール溶液を与えた。反
応液を減圧濃縮して得た残渣にn−ヘキサン(20m
L)を加えて約20秒間超音波照射して分散させ、次い
で遠心分離(3000rpm、6分間)とデカンテーシ
ョンにより不溶物を分離した。こうして分離した不溶物
をトルエン(0.5mL)に再溶解し、n−ヘキサン
(20mL)を加えて析出物を生成させ、これを前記同
様に遠心分離とデカンテーションにより分離した。この
再溶解、析出及び分離の操作をもう一度繰り返して精製
した。このようにして得た沈殿物を室温で真空乾燥して
溶媒を除去して黄色固体を得た(16.9mg)。
Example 2: Synthesis of CdS ultrafine particles coordinated with MTEG-C10PA CdS-TOPO obtained by the procedure described in Synthesis Example 1 was coordinated so that MTEG-C10PA synthesized in Example 1 was easily coordinated. Further, it was purified three times with toluene and ethanol.
After that, CdS-TOPO (0.0194g) and MTE
Ethanol (5 mL) in G-C10PA (0.01 g)
Was added and the mixture was heated to reflux for about 4 hours with stirring under Ar atmosphere. By this heating under reflux, the semiconductor nanocrystals of Synthesis Example 1 were dissolved to give a yellow ethanol solution having no turbidity. The reaction solution was concentrated under reduced pressure, and n-hexane (20 m
L) was added and the mixture was irradiated with ultrasonic waves for about 20 seconds to disperse it, and then insoluble matter was separated by centrifugation (3000 rpm, 6 minutes) and decantation. The insoluble matter thus separated was redissolved in toluene (0.5 mL), n-hexane (20 mL) was added to form a precipitate, which was separated by centrifugation and decantation in the same manner as above. The operations of redissolving, precipitating and separating were repeated once again for purification. The precipitate thus obtained was dried under vacuum at room temperature to remove the solvent to obtain a yellow solid (16.9 mg).

【0085】こうして得た黄色固体はトルエン、クロロ
ホルム、テトラヒドロフランに溶解し、CdS−TOP
Oの溶解性の低いアセトン、N,N−ジメチルホルムア
ミド、酢酸エチル、CdS−TOPOがほとんど溶解し
ないエタノール、メタノールにも非常によく溶解して濁
りのない黄色溶液を与えた。これは、MTEG−C10
PAがCdS結晶表面に配位したためと考えられる。吸
収帯や発光帯のピーク位置は配位子交換を行う前のCd
S−TOPOとほとんど変わらなかった。しかし、同じ
トルエンを溶媒として同一吸光度のCdS−TOPOと
その発光強度を比較した場合、MTEG−C10PAを
配位したCdS超微粒子の二つの発光帯の内、短波長に
あるピーク発光強度は7.9倍、長波長にあるピーク発
光強度は4.4倍となった(図1)。この発光強度の増
大は、MTEG−C10PAがCdSナノ結晶の表面に
存在する非発光過程の準位を埋めたためと考えられる。
The yellow solid thus obtained was dissolved in toluene, chloroform and tetrahydrofuran to give CdS-TOP.
It was very well dissolved in acetone, which has low solubility of O, N, N-dimethylformamide, ethyl acetate, and ethanol and methanol in which CdS-TOPO is hardly dissolved, to give a yellow solution having no turbidity. This is MTEG-C10
It is considered that PA was coordinated on the surface of the CdS crystal. The peak positions of the absorption band and the emission band are Cd before ligand exchange.
It was almost the same as S-TOPO. However, when the emission intensity is compared with that of CdS-TOPO having the same absorbance using the same toluene as a solvent, the peak emission intensity at the short wavelength is 7. in the two emission bands of the CdS ultrafine particles coordinated with MTEG-C10PA. The peak emission intensity at 9 times the long wavelength was 4.4 times (FIG. 1). It is considered that this increase in emission intensity is due to MTEG-C10PA filling the level of the non-emission process existing on the surface of the CdS nanocrystal.

【0086】また、この黄色固体(1.5mg)をトル
エンとクロロホルムの混合液(体積比1:1、26μ
L)に溶解し石英基板上にスピンコート(750rp
m)すると、濁りのない黄色の塗布膜(膜厚180n
m)を与え、この塗布膜は溶液の時と同じ様な発光帯を
与えた。
Further, this yellow solid (1.5 mg) was mixed with a mixture of toluene and chloroform (volume ratio 1: 1, 26 μm).
L) and spin coated on a quartz substrate (750 rp)
m), a yellow coating film with a turbidity (film thickness 180n
m), and this coating film gave a light emission band similar to that of the solution.

【0087】実施例3:MTEG−C10PAを配位し
たCdSe超微粒子の合成 合成例2に記載の操作により得たCdSe−TOPO
(0.032g)と実施例1で合成したMTEG−C1
0PA(0.0158g)にエタノール(7.5mL)
を加えAr雰囲気下で攪拌しながら約5時間加熱還流さ
せた。この加熱還流により、合成例2の半導体ナノ結晶
が溶解して濁りのない赤色エタノール溶液を与えた。反
応液を減圧濃縮して得た残渣にn−ヘキサン(30m
L)を加えて約20秒間超音波照射して分散させ、次い
で遠心分離(3000rpm、6分間)とデカンテーシ
ョンにより不溶物を分離した。こうして分離した不溶物
をトルエン(0.7mL)に再溶解し、n−ヘキサン
(35mL)中に注入して析出物を生成させ、これを前
記同様に遠心分離とデカンテーションにより分離した。
この再溶解、析出及び分離の操作をもう一度繰り返して
精製した。このようにして得た沈殿物を室温で真空乾燥
して溶媒を除去して赤色固体を得た(30.8mg)。
Example 3: Synthesis of CdSe ultrafine particles coordinated with MTEG-C10PA CdSe-TOPO obtained by the procedure described in Synthesis Example 2.
(0.032 g) and MTEG-C1 synthesized in Example 1
Ethanol (7.5 mL) in 0PA (0.0158 g)
Was added and the mixture was heated under reflux for about 5 hours while stirring under an Ar atmosphere. By this heating under reflux, the semiconductor nanocrystals of Synthesis Example 2 were dissolved to give a red ethanol solution without turbidity. The reaction solution was concentrated under reduced pressure, and n-hexane (30 m
L) was added and the mixture was irradiated with ultrasonic waves for about 20 seconds to disperse it, and then insoluble matter was separated by centrifugation (3000 rpm, 6 minutes) and decantation. The insoluble matter thus separated was redissolved in toluene (0.7 mL) and poured into n-hexane (35 mL) to form a precipitate, which was separated by centrifugation and decantation in the same manner as above.
The operations of redissolving, precipitating and separating were repeated once again for purification. The precipitate thus obtained was vacuum dried at room temperature to remove the solvent and obtain a red solid (30.8 mg).

【0088】こうして得た赤色固体はトルエン、クロロ
ホルム、テトラヒドロフランに溶解し、CdSe−TO
POの溶解性の低いアセトン、N,N−ジメチルホルム
アミド、酢酸エチル、CdSe−TOPOがほとんど溶
解しないエタノール、メタノールにも非常によく溶解し
て濁りのない赤色溶液を与えた。これは、MTEG−C
10PAがCdSe結晶表面に配位したためと考えられ
る。吸収帯や発光帯のピーク位置は配位子交換を行う前
のCdSe−TOPOと変わらなかった。また、同じト
ルエンを溶媒として同一吸光度のCdSe−TOPOと
比較した場合、MTEG−C10PAを配位したCdS
e超微粒子の発光帯のピーク発光強度は4.9倍に増大
した(励起光366nm)(図2)。また、この赤色固
体(1.5mg)をトルエンとクロロホルムの混合液
(体積比1:1、26μL)に溶解し石英基板上にスピ
ンコート(750rpm)すると、濁りのない赤色の塗
布膜(膜厚130nm)を与え、この塗布膜は溶液の時
と同じ様な発光帯を与えた。
The red solid thus obtained was dissolved in toluene, chloroform and tetrahydrofuran, and CdSe-TO
It was very well dissolved in acetone, which has low solubility of PO, N, N-dimethylformamide, ethyl acetate, and ethanol and methanol in which CdSe-TOPO was hardly dissolved, to give a red solution having no turbidity. This is MTEG-C
It is considered that 10PA was coordinated to the surface of the CdSe crystal. The peak positions of the absorption band and the emission band were the same as those of CdSe-TOPO before ligand exchange. Further, when compared with CdSe-TOPO having the same absorbance using the same toluene as a solvent, CdS coordinated with MTEG-C10PA was used.
e The peak emission intensity in the emission band of ultrafine particles increased 4.9 times (excitation light 366 nm) (FIG. 2). Further, when this red solid (1.5 mg) was dissolved in a mixed solution of toluene and chloroform (volume ratio 1: 1, 26 μL) and spin-coated (750 rpm) on a quartz substrate, a red-colored coating film (film thickness) without turbidity was obtained. 130 nm), and this coating film gave an emission band similar to that of the solution.

【0089】実施例4:MTEG−C10PAを配位し
たZnO超微粒子の合成 合成例3に記載の操作により得たZnO(0.0202
g)と実施例1で合成したMTEG−C10PA(0.
0209g)にエタノール(5mL)を加えAr雰囲気
下で攪拌しながら約7時間加熱還流させた。加熱還流後
も溶液は白濁していたため、遠心分離により不溶物を除
去した。この不溶物は合成例3でZnOナノ微結晶を合
成する際に生じたバルクのZnO結晶であると思われ
る。得られた無色透明な上澄み液を減圧濃縮して得た残
渣にn−ヘキサン(25mL)を加えて約20秒間超音
波照射して分散させ、次いで遠心分離(3000rp
m、6分間)とデカンテーションにより不溶物を分離し
た。こうして分離した不溶物をトルエン(1mL)に再
溶解し、n−ヘキサン(25mL)を加えて析出物を生
成させ精製した。このようにして得た沈殿物を室温で真
空乾燥して溶媒を除去して白色固体を得た(24m
g)。
Example 4: Synthesis of ZnO ultrafine particles coordinated with MTEG-C10PA ZnO (0.0202) obtained by the procedure described in Synthesis Example 3
g) and MTEG-C10PA synthesized in Example 1 (0.
Ethanol (5 mL) was added to (0209 g) and the mixture was heated under reflux for about 7 hours while stirring in an Ar atmosphere. Since the solution was cloudy even after heating under reflux, the insoluble matter was removed by centrifugation. This insoluble matter is considered to be bulk ZnO crystals generated when the ZnO nanocrystallites were synthesized in Synthesis Example 3. To the residue obtained by concentrating the obtained colorless transparent supernatant under reduced pressure, n-hexane (25 mL) was added and sonicated for about 20 seconds to disperse the mixture, followed by centrifugation (3000 rp).
The insoluble matter was separated by decantation. The insoluble matter thus separated was redissolved in toluene (1 mL), and n-hexane (25 mL) was added to produce a precipitate, which was then purified. The precipitate thus obtained was vacuum dried at room temperature to remove the solvent and obtain a white solid (24 m
g).

【0090】こうして得た白色固体はトルエン、クロロ
ホルム、エタノール、メタノール、酢酸エチル、アセト
ン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラ
ンに溶解して無色透明な溶液を与えた。これはZnOナ
ノ結晶表面にMTEG−C10PAが配位したためと考
えられる。トルエンに溶解したときの吸収スペクトルの
ピーク波長は333nmにあり、発光スペクトルのピー
ク波長は522nmにあった。また、この白色固体(2
mg)のクロロホルム溶液(20μL)を石英基板上に
スピンコート(500rpm)すると、濁りのない無色
の塗布膜(膜厚500nm)を与え、この塗布膜は溶液
の時と同じ様な発光帯を与えた。
The white solid thus obtained was dissolved in toluene, chloroform, ethanol, methanol, ethyl acetate, acetone, N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran to give a colorless transparent solution. It is considered that this is because MTEG-C10PA was coordinated on the surface of the ZnO nanocrystal. The peak wavelength of the absorption spectrum when dissolved in toluene was 333 nm, and the peak wavelength of the emission spectrum was 522 nm. In addition, this white solid (2
Spin coating (500 rpm) of a chloroform solution (20 μL) of (mg) on a quartz substrate gave a colorless coating film (film thickness 500 nm) without turbidity, and this coating film gave the same emission band as that of the solution. It was

【0091】合成例4:ZnSシェルを有するInPナ
ノ結晶の合成 O.I.Micicら;J.Phys.Chem.B,
102巻、9791ページ記載の方法に準じて行った。
以下に説明する。空冷式のリービッヒ還流管と反応温度
調節のための熱電対を装着した無色透明のパイレックス
(登録商標)(R)ガラス製3口フラスコにトリオクチ
ルホスフィン(Aldrich社;6g、以下TOPと
略記)を入れ、マグネチックスターラーで攪拌しながら
乾燥アルゴンガス雰囲気で300℃に加熱した。別途、
乾燥アルゴン雰囲気のグローブボックス内で、塩化イン
ジウム(キシダ化学社製;3g)をTOP(10mL)
に溶解した溶液(乾燥アルゴン雰囲気下、260℃で1
0時間加熱することで調製、1mL)とトリストリメチ
ルシリルホスフィン(ACROSS社製;0.2832
g)をTOP(1mL)に溶解した液体を混合した原料
溶液を、ゴム栓で封をしたガラス瓶中に調製した。この
原料溶液すべてを、前記のTOPの入ったフラスコに注
射器で一気に注入し、この時点を反応の開始時刻とし
た。注入直後設定温度を260℃とし、9時間加熱を続
けた。その後室温まで放冷し、一晩放置後再び260℃
で9時間加熱した後に放冷し、一晩放置後さらに6時間
加熱した。その後、熱源を除去し約60℃に冷却された
時点で無水n−ブタノール(20mL)を加えて、室温
まで冷却した。この反応液を無水メタノール(100m
L)中に滴下し、5分間撹拌することに黒色不溶物を生
じさせた。この不溶物を遠心分離(3000rpm)
し、デカンテーションにより上澄み液を除去して分離
し、固形粉体を得た。この固体粉末をトルエン(25m
L)に溶解し、孔径0.2μmのメンブランフィルター
で濾過してN2フローで溶液を15mLまで濃縮した後
に無水メタノール/無水n−ブタノール(それぞれ50
mL/25mL)混合溶剤中に滴下し、不溶物を前記同
様に遠心分離した。この不溶物を一晩真空乾燥すること
で黒色固体(以下InP−TOPと略記;158.8m
g)を得た。こうして得た黒色固体は、クロロホルムに
溶解し吸収スペクトルを測定したところ上記論文と同様
の吸収スペクトルを示した。また、発光スペクトルを測
定したが(励起光450nm)ほとんど発光しなかっ
た。
Synthesis Example 4: Synthesis of InP nanocrystals having ZnS shell I. Micic et al .; Phys. Chem. B,
It was carried out according to the method described in Volume 102, page 9791.
This will be described below. A transparent and colorless Pyrex (registered trademark) (R) glass three-necked flask equipped with an air-cooled Liebig reflux tube and a thermocouple for controlling the reaction temperature was charged with trioctylphosphine (Aldrich; 6 g, hereinafter abbreviated as TOP). Then, the mixture was heated to 300 ° C. in a dry argon gas atmosphere while stirring with a magnetic stirrer. Separately
TOP (10 mL) of indium chloride (Kishida Chemical Co., Ltd .; 3 g) in a glove box in a dry argon atmosphere.
Solution (1 at 260 ° C under a dry argon atmosphere)
Prepared by heating for 0 hours, 1 mL) and tristrimethylsilylphosphine (manufactured by ACROSS; 0.2832)
A raw material solution prepared by mixing a liquid obtained by dissolving g) in TOP (1 mL) was prepared in a glass bottle sealed with a rubber stopper. All of this raw material solution was injected all at once into the flask containing TOP with a syringe, and this time was taken as the reaction start time. Immediately after the injection, the set temperature was set to 260 ° C. and heating was continued for 9 hours. After that, let it cool to room temperature, leave it overnight, and then 260 ° C again.
After heating for 9 hours, the mixture was allowed to cool, left overnight, and further heated for 6 hours. Then, when the heat source was removed and the temperature was cooled to about 60 ° C., anhydrous n-butanol (20 mL) was added, and the mixture was cooled to room temperature. This reaction solution was mixed with anhydrous methanol (100 m
L) was added dropwise and stirred for 5 minutes to generate a black insoluble matter. This insoluble matter is centrifuged (3000 rpm)
Then, the supernatant was removed by decantation and separated to obtain a solid powder. This solid powder was added to toluene (25 m
L), filtered through a membrane filter with a pore size of 0.2 μm, concentrated the solution to 15 mL with N 2 flow, and then dried with anhydrous methanol / anhydrous n-butanol (50% each).
(mL / 25 mL) was added dropwise to the mixed solvent, and the insoluble matter was centrifuged as described above. A black solid (hereinafter abbreviated as InP-TOP; 158.8 m) was obtained by vacuum drying this insoluble material overnight.
g) was obtained. The black solid thus obtained was dissolved in chloroform and the absorption spectrum was measured. As a result, the black solid showed the same absorption spectrum as in the above paper. Further, the emission spectrum was measured (excitation light: 450 nm), but almost no light was emitted.

【0092】空冷式のリービッヒ還流管と反応温度調節
のための熱電対を装着した褐色ガラス製の3口フラスコ
中にTOPO(3g)、TOP(5mL)、上で得たI
nPナノ結晶(0.030g)を100℃の減圧下で約
1時間攪拌後、温度を260℃に設定してArで大気圧
に復圧した。別途、乾燥窒素雰囲気のグローブボックス
内で、ジエチル亜鉛の1N濃度n−ヘキサン溶液(0.
8mL)とビス(トリメチルシリル)スルフィド(0.
1687mL)とをTOP(5mL)に溶解した原料溶
液を、ゴム栓で封をしたガラス瓶中に調製した。この原
料溶液すべてを、注射器により、前記の260℃のIn
Pナノ結晶を含む透明溶液に45分間かけて滴下し、1
00℃に降温後約4時間攪拌を継続した。室温で一晩静
置した後、トルエン(20mL)を加えて反応溶液を無
色透明のガラス瓶に移し、遠心分離によって不溶物を沈
殿させ、そのまま5日間放置した。この反応液を無水メ
タノール(80mL)中に滴下し5分間攪拌することに
より黒色不溶物を生じさせた。この黒色不溶物を前記同
様に遠心分離及びデカンテーションにより分離し、トル
エン(10mL)に溶解し、孔径0.2μmのメンブラ
ンフィルターで濾過してN2フローで溶液を7mLまで
濃縮した後に無水メタノール/無水n−ブタノール(そ
れぞれ40mL/20mL)混合溶剤中に滴下した。不
溶物を前記同様に遠心分離及びデカンテーションにより
分離し、一晩真空乾燥することで黒色固体を得た(以下
InP/ZnS−TOPOと略記;63.1mg)。こ
うして得た黒色固体はクロロホルムに溶解し、吸収スペ
クトルを測定したところ前記InP−TOPと同様の吸
収スペクトルであった。また、発光スペクトルを測定し
たところ(励起光450nm)赤色の発光帯(ピーク波
長625nm)を与えた。この発光は同程度の溶液濃度
において、ZnSシェルを有する前のInPナノ結晶が
ほとんど発光を示さなかったことから、ZnSシェルを
有するInPナノ結晶に変換され、表面準位等を経由す
る非発光過程の寄与が抑制されたものと考えられた。
TOPO (3 g), TOP (5 mL) in a brown glass three-necked flask equipped with an air-cooled Liebig reflux tube and a thermocouple for controlling the reaction temperature.
The nP nanocrystals (0.030 g) were stirred under reduced pressure of 100 ° C. for about 1 hour, then the temperature was set to 260 ° C. and the pressure was restored to atmospheric pressure with Ar. Separately, in a glove box in a dry nitrogen atmosphere, a 1N concentration solution of diethylzinc in n-hexane (0.
8 mL) and bis (trimethylsilyl) sulfide (0.
1687 mL) was dissolved in TOP (5 mL) to prepare a raw material solution in a glass bottle sealed with a rubber stopper. All of the raw material solutions were mixed with a syringe to obtain In at 260 ° C.
Drop into a clear solution containing P nanocrystals over 45 minutes and
After the temperature was lowered to 00 ° C, stirring was continued for about 4 hours. After standing at room temperature overnight, toluene (20 mL) was added, the reaction solution was transferred to a colorless transparent glass bottle, the insoluble matter was precipitated by centrifugation, and left as it was for 5 days. This reaction liquid was dropped into anhydrous methanol (80 mL) and stirred for 5 minutes to generate a black insoluble matter. The black insoluble matter was separated by centrifugation and decantation in the same manner as described above, dissolved in toluene (10 mL), filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm, and the solution was concentrated to 7 mL by N 2 flow, followed by anhydrous methanol / Anhydrous n-butanol (40 mL / 20 mL each) was added dropwise to the mixed solvent. The insoluble matter was separated by centrifugation and decantation in the same manner as above, and vacuum-dried overnight to obtain a black solid (hereinafter abbreviated as InP / ZnS-TOPO; 63.1 mg). The black solid thus obtained was dissolved in chloroform and the absorption spectrum was measured. As a result, the absorption spectrum was similar to that of InP-TOP. Further, the emission spectrum was measured (excitation light 450 nm) to give a red emission band (peak wavelength 625 nm). This luminescence was converted to an InP nanocrystal having a ZnS shell at a similar solution concentration because the InP nanocrystal before having a ZnS shell showed almost no luminescence. It was considered that the contribution of the above was suppressed.

【0093】実施例5:MTEG−C10PAを配位し
たZnSのシェルを有するInP超微粒子の合成 合成例4に記載の操作により得たInP/ZnS−TO
PO(0.020g)と実施例1で合成したMTEG−
C10PA(0.020g)にエタノール(5mL)を
加えAr雰囲気下で攪拌しながら約6時間加熱還流させ
た。この加熱還流により、合成例12の半導体ナノ結晶
が溶解して濁りのない黒色エタノール溶液を与えた。反
応液を減圧濃縮して得た残渣をトルエン(3mL)に溶
解し、この溶液をn−ヘキサン(25mL)に加えた後
に、遠心分離とデカンテーションにより不溶物を分離し
た。こうして分離した不溶物をトルエン(3mL)に再
溶解し、n−ヘキサン(25mL)中に注入して析出物
を生成させ、これを前記同様に遠心分離とデカンテーシ
ョンにより分離した。この再溶解、析出及び分離の操作
をもう一度繰り返して精製した。このようにして得た沈
殿物をトルエン(6mL)に溶解し孔径0.2μmのメ
ンブランフィルターで濾過してN2フローで溶液を3m
Lまで濃縮した後にn−ヘキサン(25mL)に滴下し
た。不溶物を前記同様に遠心分離及びデカンテーション
により分離し、一晩真空乾燥することで黒色固体を得た
(以下InP/ZnS−MTEG−C10PAと略記;
21.9mg)。
Example 5: Synthesis of InP ultrafine particles having a ZnS shell coordinated with MTEG-C10PA InP / ZnS-TO obtained by the procedure described in Synthesis Example 4.
PO (0.020 g) and MTEG-synthesized in Example 1
Ethanol (5 mL) was added to C10PA (0.020 g), and the mixture was heated under reflux for about 6 hours while stirring in an Ar atmosphere. By this heating under reflux, the semiconductor nanocrystal of Synthesis Example 12 was dissolved to give a black ethanol solution having no turbidity. The reaction solution was concentrated under reduced pressure, the obtained residue was dissolved in toluene (3 mL), this solution was added to n-hexane (25 mL), and then the insoluble matter was separated by centrifugation and decantation. The insoluble matter thus separated was redissolved in toluene (3 mL) and poured into n-hexane (25 mL) to form a precipitate, which was separated by centrifugation and decantation in the same manner as above. The operations of redissolving, precipitating and separating were repeated once again for purification. The precipitate thus obtained was dissolved in toluene (6 mL), filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm, and the solution was washed with N 2 flow to 3 m of the solution.
After concentrating to L, it was added dropwise to n-hexane (25 mL). The insoluble matter was separated by centrifugation and decantation in the same manner as above, and vacuum dried overnight to obtain a black solid (hereinafter abbreviated as InP / ZnS-MTEG-C10PA;
21.9 mg).

【0094】こうして得た黒色固体はトルエン、クロロ
ホルム、エタノールに溶解して濁りのない茶色溶液を与
えた。これは、MTEG−C10PAがInP/ZnS
結晶表面に配位したためと考えられる。吸収帯や発光帯
のピーク位置は配位子交換を行う前のInP/ZnS−
TOPOとほとんど変わらなかった。また、同じクロロ
ホルムを溶媒として同一吸光度のInP/ZnS−TO
POと比較した場合、MTEG−C10PAを配位した
InP/ZnS超微粒子の発光帯のピーク発光強度は
4.1倍に増大した(励起光450nm)(図3)。ま
た、この黒色固体(1mg)をトルエンとクロロホルム
の混合液(体積比1:1、20μL)に溶解し石英基板
上にスピンコート(500rpm)すると、濁りのない
茶色の塗布膜(膜厚400nm)を与え、この塗布膜は
溶液の時と同じ様な赤色の発光帯を与えた。
The black solid thus obtained was dissolved in toluene, chloroform and ethanol to give a clear brown solution. This is because MTEG-C10PA is InP / ZnS.
It is considered that this is because it is coordinated on the crystal surface. The peak positions of the absorption band and the emission band are InP / ZnS- before ligand exchange.
It was almost the same as TOPO. Also, using the same chloroform as a solvent, InP / ZnS-TO with the same absorbance
When compared with PO, the peak emission intensity of the emission band of InP / ZnS ultrafine particles coordinated with MTEG-C10PA increased 4.1 times (excitation light 450 nm) (FIG. 3). Further, when this black solid (1 mg) was dissolved in a mixed solution of toluene and chloroform (volume ratio 1: 1, 20 μL) and spin-coated (500 rpm) on a quartz substrate, a brown coating film without turbidity (film thickness 400 nm) The coating film gave a red emission band similar to that of the solution.

【0095】合成例5:2,5,8−トリオキサデシル
−10−ホスホン酸(2−[2−(2−メトキシエトキ
シ)エトキシ]エチルホスホン酸)の合成 トリエチレングリコールモノメチルエーテル(以下MT
EGと略記、東京化成(株):2.952g)及びトリ
フェニルフォスフィン(キシダ化学(株):7.581
g)をフラスコ内に入れ、容器内をアルゴンで置換した
後、アルゴン気流下、乾燥テトラヒドロフラン(以下T
HFと略記、50mL)を加えて内容物を完全に溶解し
た。氷浴上にフラスコを移し、アルゴン気流下、撹拌し
ながら四臭化炭素(東京化成(株):4.951g)を
少量ずつ15分かけて加えた後、室温にて3時間撹拌し
た。反応混合物を減圧濃縮し、得られた濃縮液を減圧濾
過した。濾紙上に残った固体をn−ヘキサン(純正化学
(株):50mL)で二回洗浄し、濾液と洗液を合わせ
て減圧濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をn−ヘキサ
ン−酢酸エチル系のシリカゲルクロマトグラフィーにて
精製し、2,5,8−トリオキサ−10−ブロモデカン
を得た。
Synthesis Example 5: Synthesis of 2,5,8-trioxadecyl-10-phosphonic acid (2- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] ethylphosphonic acid) Triethylene glycol monomethyl ether (hereinafter MT)
Abbreviated as EG, Tokyo Kasei Co., Ltd .: 2.952 g) and triphenylphosphine (Kishida Chemical Co., Ltd .: 7.581).
g) was placed in a flask, and the inside of the container was replaced with argon, and then dry tetrahydrofuran (hereinafter referred to as T
HF (abbreviation, 50 mL) was added to completely dissolve the contents. The flask was transferred to an ice bath, carbon tetrabromide (Tokyo Kasei Co., Ltd .: 4.951 g) was added little by little over 15 minutes while stirring under an argon stream, and then the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. The reaction mixture was concentrated under reduced pressure, and the obtained concentrated liquid was filtered under reduced pressure. The solid remaining on the filter paper was washed twice with n-hexane (Junsei Kagaku Co., Ltd .: 50 mL), and the filtrate and washings were combined and concentrated under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by silica gel chromatography using n-hexane-ethyl acetate to obtain 2,5,8-trioxa-10-bromodecane.

【0096】2,5,8−トリオキサ−10−ブロモデ
カン(1.602g)をフラスコ内に入れ、容器内をア
ルゴンで置換した後、アルゴン気流下でトリス(トリメ
チルシリル)フォスファイト(東京化成(株):7.2
4g)を加えて混合し、120℃で18時間撹拌した
後、撹拌しながら85℃に冷却し、減圧下にて過剰のト
リス(トリメチルシリル)フォスファイトを除去し、反
応混合物量の減少が見られなくなったところで室温に冷
却した。容器内をアルゴンで常圧に戻した後、THF/
水=100/1(体積比、20.2mL)を加え、室温
で3時間撹拌した。反応混合物を減圧濃縮し、エタノー
ルを加えて溶解し、再度減圧濃縮した。残留物にクロロ
ホルムを加えて溶解して得られた溶液をシリカゲルカラ
ム(シリカゲル量0.40g)に通し、カラムをクロロ
ホルムで洗浄した。カラムを通した溶液と洗浄液をあわ
せて減圧濃縮し、室温で真空乾燥させた(1.578
g)。この生成物はIRスペクトルにおいて2750c
-1、2364cm-1、1196cm-1及び1016c
-1にホスホン酸構造、1105cm-1にMTEG由来
のエーテル構造、及び2924cm-1と2883cm-1
にMTEG由来の炭化水素構造にそれぞれ帰属される吸
収帯を与えた。更に1H−NMRにおいて、後述するよ
うに予想構造に合致する合理的なシグナルと積分値を与
えたので、エタノールを加えて溶解し、2,5,8−ト
リオキサデシル−10−ホスホン酸(以下MTEG−C
0PAと略記)を単離したと結論した。
2,5,8-Trioxa-10-bromodecane (1.602 g) was placed in a flask, and the inside of the container was replaced with argon, and then tris (trimethylsilyl) phosphite (Tokyo Kasei Co., Ltd.) was supplied under an argon stream. : 7.2
4 g) was added and mixed, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 18 hours, then cooled to 85 ° C. with stirring, and excess tris (trimethylsilyl) phosphite was removed under reduced pressure, and a decrease in the reaction mixture amount was observed. When it disappeared, it was cooled to room temperature. After returning the inside of the container to atmospheric pressure with argon,
Water = 100/1 (volume ratio, 20.2 mL) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. The reaction mixture was concentrated under reduced pressure, ethanol was added to dissolve it, and the mixture was concentrated under reduced pressure again. Chloroform was added to the residue and dissolved, and the resulting solution was passed through a silica gel column (silica gel amount 0.40 g), and the column was washed with chloroform. The solution passed through the column and the washing solution were combined, concentrated under reduced pressure, and vacuum dried at room temperature (1.578).
g). This product has an IR spectrum of 2750c
m -1 , 2364 cm -1 , 1196 cm -1 and 1016c
m phosphonic acid structure to -1, ether structure derived MTEG to 1105Cm -1, and 2924 cm -1 and 2883Cm -1
The absorption bands assigned to the hydrocarbon structures derived from MTEG are given in Table 1. Further, in 1 H-NMR, a reasonable signal and an integrated value that match the expected structure were given as described later, and therefore ethanol was added to dissolve the 2,5,8-trioxadecyl-10-phosphonic acid (hereinafter MTEG-C
(Abbreviated as 0PA) was isolated.

【0097】1H−NMRスペクトル:2.14(ダブ
レットトリプレット、2プロトン、J=18.1Hz、
7.0Hz、エーテル結合に隣接するホスホン酸側メチ
レン基)、3.39(シングレット、3プロトン、メチ
ル基)、3.55−3.65(マルチプレット、8プロ
トン)、3.78(ダブレットトリプレット、2プロト
ン、J=14.3Hz、7.0Hz、エーテル結合に隣
接するエーテル結合側メチレン基)、8.18(ブロー
ドシングレット、2プロトン、ホスホン酸由来の水酸
基)
1 H-NMR spectrum: 2.14 (doublet triplet, 2 protons, J = 18.1 Hz,
7.0 Hz, phosphonic acid side methylene group adjacent to ether bond), 3.39 (singlet, 3 protons, methyl group), 3.55-3.65 (multiplet, 8 protons), 3.78 (doublet triplet) 2 protons, J = 14.3 Hz, 7.0 Hz, methylene group on ether bond side adjacent to ether bond), 8.18 (broad singlet, 2 protons, hydroxyl group derived from phosphonic acid)

【0098】実施例6:MTEG−C0PAを配位した
ZnSのシェルを有するInP超微粒子の合成 合成例4に記載の操作により得たInP/ZnS−TO
PO(0.0103g)と合成例5で合成したMTEG
−C0PA(0.0126g)にエタノール(3.5m
L)を加えAr雰囲気下で攪拌しながら約2.5時間加
熱還流させた。この加熱還流により、合成例12の半導
体ナノ結晶が溶解して濁りのない黒色エタノール溶液を
与えた。反応液を減圧濃縮して得た残渣をトルエン(3
mL)に溶解し、この溶液をn−ヘキサン(25mL)
に加えた後に、遠心分離とデカンテーションにより不溶
物を分離した。こうして分離した不溶物をトルエン(2
mL)に再溶解し、n−ヘキサン(25mL)中に注入
して析出物を生成させ、これを前記同様に遠心分離とデ
カンテーションにより分離した。このようにして得た沈
殿物をトルエン(4mL)に溶解し孔径0.2μmのメ
ンブランフィルターで濾過してN2フローで溶液を2m
Lまで濃縮した後にn−ヘキサン(25mL)に滴下し
た。不溶物を前記同様に遠心分離及びデカンテーション
により分離し、真空乾燥することで黒色固体を得た(以
下InP/ZnS−MTEG−C0PAと略記;6.0
mg)。
Example 6: Synthesis of InP ultrafine particles having a ZnS shell coordinated with MTEG-COPA InP / ZnS-TO obtained by the procedure described in Synthesis Example 4.
MTEG synthesized in PO (0.0103 g) and Synthesis Example 5
-C0PA (0.0126 g) with ethanol (3.5 m
L) was added and the mixture was heated under reflux for about 2.5 hours while stirring under an Ar atmosphere. By this heating under reflux, the semiconductor nanocrystal of Synthesis Example 12 was dissolved to give a black ethanol solution having no turbidity. The residue obtained by concentrating the reaction solution under reduced pressure was washed with toluene (3
mL), and this solution was added to n-hexane (25 mL).
Insoluble matter was separated by centrifugation and decantation. The insoluble matter separated in this way was washed with toluene (2
(mL) and re-dissolved in n-hexane (25 mL) to form a precipitate, which was separated by centrifugation and decantation as described above. The precipitate thus obtained was dissolved in toluene (4 mL), filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm, and the solution was washed with N 2 flow to give
After concentrating to L, it was added dropwise to n-hexane (25 mL). The insoluble matter was separated by centrifugation and decantation in the same manner as described above, and vacuum-dried to obtain a black solid (hereinafter abbreviated as InP / ZnS-MTEG-COPA; 6.0).
mg).

【0099】こうして得た黒色固体はトルエン、クロロ
ホルム、エタノールに溶解して濁りのない茶色溶液を与
えた。これは、MTEG−C0PAがInP/ZnS結
晶表面に配位したためと考えられる。吸収帯や発光帯の
ピーク位置は配位子交換を行う前のInP/ZnS−T
OPOとほとんど変わらなかった。また、同じクロロホ
ルムを溶媒として同一吸光度のInP/ZnS−TOP
Oと比較した場合、MTEG−C0PAを配位したIn
P/ZnS超微粒子の発光帯のピーク発光強度は4.3
倍に増大した(励起光450nm)(図3)。また、こ
の黒色固体(1mg)をトルエンとクロロホルムの混合
液(体積比1:1、20μL)に溶解し石英基板上にス
ピンコート(500rpm)すると、濁りのない茶色の
塗布膜(膜厚250nm)を与え、この塗布膜は溶液の
時と同じ様な赤色の発光帯を与えた。
The black solid thus obtained was dissolved in toluene, chloroform and ethanol to give a clear brown solution. It is considered that this is because MTEG-COPA coordinated to the InP / ZnS crystal surface. The peak positions of the absorption band and the emission band are InP / ZnS-T before ligand exchange.
It was almost the same as OPO. Also, using the same chloroform as a solvent, InP / ZnS-TOP having the same absorbance.
In when coordinated with MTEG-COPA when compared with O
The peak emission intensity of the emission band of P / ZnS ultrafine particles is 4.3.
Doubled (excitation light 450 nm) (FIG. 3). Further, when this black solid (1 mg) was dissolved in a mixed liquid of toluene and chloroform (volume ratio 1: 1, 20 μL) and spin-coated (500 rpm) on a quartz substrate, a brown coating film without turbidity (film thickness 250 nm) The coating film gave a red emission band similar to that of the solution.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明のポリアルキレングリコール残基
を表面に結合している半導体超微粒子は、良好な溶媒へ
の溶解性、ポリマー中での分散性、優れた塗膜性、及び
該半導体結晶の量子効果による制御された吸発光特性を
兼ね備える。また、その溶液の塗布により、濁りのない
均質な塗膜を与え、これは前記吸発光特性を保持する。
Industrial Applicability The semiconductor ultrafine particles having the polyalkylene glycol residue of the present invention bonded to the surface thereof have good solubility in a solvent, dispersibility in a polymer, excellent coatability, and the semiconductor crystal. It also has controlled absorption and emission characteristics due to the quantum effect. In addition, the application of the solution gives a homogeneous coating with no turbidity, which retains the above-mentioned absorption and emission properties.

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

【図1】合成例1及び実施例2で得られたCdS超微粒
子のトルエン溶液での発光スペクトル図である。
FIG. 1 is an emission spectrum diagram of CdS ultrafine particles obtained in Synthesis Example 1 and Example 2 in a toluene solution.

【図2】合成例2及び実施例3で得られたCdSe超微
粒子のトルエン溶液での発光スペクトル図である。
FIG. 2 is an emission spectrum diagram of CdSe ultrafine particles obtained in Synthesis Example 2 and Example 3 in a toluene solution.

【図3】合成例4、実施例5及び実施例6で得られたI
nP/ZnS超微粒子のクロロホルム溶液での発光スペ
クトル図である。
3 shows I obtained in Synthesis Example 4, Example 5 and Example 6. FIG.
It is an emission spectrum figure in a chloroform solution of nP / ZnS ultrafine particles.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 11/00 C09K 11/00 A 11/08 ZNM 11/08 ZNMG H01L 33/00 H01L 33/00 D H05B 33/14 H05B 33/14 B Fターム(参考) 3K007 AB18 DB03 FA01 4G047 AA02 AB02 AC03 AD03 BA01 BB01 BC02 BD03 4H001 CA02 CC13 XA08 XA16 XA30 XA34 XA40 XA48 4H050 AA05 AB91 5F041 CA05 CA41 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C09K 11/00 C09K 11/00 A 11/08 ZNM 11/08 ZNMG H01L 33/00 H01L 33/00 D H05B 33/14 H05B 33/14 BF Term (reference) 3K007 AB18 DB03 FA01 4G047 AA02 AB02 AC03 AD03 BA01 BB01 BC02 BD03 4H001 CA02 CC13 XA08 XA16 XA30 XA34 XA40 XA48 4H050 AA05 AB91 5F041 CA05 CA41

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリアルキレングリコール残基が下記一
般式(1)で表される官能基中の酸素原子を介して半導
体結晶表面に結合されてなる半導体超微粒子。 【化1】 (一般式(1)中、R1及びR2は、それぞれ水素原子、
水酸基、置換基を有していてもよい炭素数8以下のアル
キル基、アリール基、アルコキシル基及びトリアルキル
シリル基、並びにハロゲン原子から選ばれるいずれかを
表し、R1及びR2は同一でも異なっていてもよい。)
1. A semiconductor ultrafine particle comprising a polyalkylene glycol residue bonded to a semiconductor crystal surface through an oxygen atom in a functional group represented by the following general formula (1). [Chemical 1] (In the general formula (1), R 1 and R 2 are each a hydrogen atom,
It represents any one selected from a hydroxyl group, an alkyl group having 8 or less carbon atoms which may have a substituent, an aryl group, an alkoxyl group and a trialkylsilyl group, and a halogen atom, and R 1 and R 2 are the same or different. May be. )
【請求項2】 一般式(1)で表される官能基中のR1
及びR2のうち、少なくとも一つが水酸基である、請求
項1に記載の半導体超微粒子。
2. R 1 in the functional group represented by the general formula (1)
2. The semiconductor ultrafine particles according to claim 1, wherein at least one of R 2 and R 2 is a hydroxyl group.
【請求項3】 一般式(1)で表される官能基とポリア
ルキレングリコール残基がアルキレン基を介して連結し
てなるものである、請求項1または2に記載の半導体超
微粒子。
3. The semiconductor ultrafine particles according to claim 1 or 2, wherein the functional group represented by the general formula (1) and a polyalkylene glycol residue are linked via an alkylene group.
【請求項4】 半導体結晶がII−VI族化合物半導体組成
又はIII−V族化合物半導体組成又は金属酸化物半導体
組成を主体とするものである、請求項1〜3のいずれか
に記載の半導体超微粒子。
4. The semiconductor superstructure according to claim 1, wherein the semiconductor crystal is mainly composed of a II-VI group compound semiconductor composition, a III-V group compound semiconductor composition or a metal oxide semiconductor composition. Fine particles.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の半導体
超微粒子を含有してなる薄膜状成形体。
5. A thin film-shaped molded product containing the semiconductor ultrafine particles according to claim 1.
【請求項6】 下記一般式(2)で表されるn−ホスホ
ノアルキルトリエチレングリコールエーテル類。 【化2】 (一般式(2)中、Rは水素原子又は炭素数7以下のア
ルキル基を、nは20以下の自然数をそれぞれ表す。)
6. An n-phosphonoalkyl triethylene glycol ether represented by the following general formula (2). [Chemical 2] (In the general formula (2), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 7 or less carbon atoms, and n represents a natural number of 20 or less.)
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