JP2008544013A5 - - Google Patents

Claims (24)

1. コア／多重シェル半導体ナノクリスタルであって、
   III/V族化合物からなるコア物質及び少なくとも２つのシェル物質を含み、
   第１のシェル物質が前記コア物質をコーティングし、第２のシェル物質が前記第１のシェル物質をコーティングし、後続のシェル物質が順にそれぞれ前のシェル物質をコーティングし、各シェル物質がII/VI族、III/V族、或いはIII/VI族の化合物より独立に選択され、
   前記コア物質が前記第１のシェル物質と異なり、且つ、各シェル物質がその隣接するシェルのシェル物質と異なり、
   前記ナノクリスタルが、タイプ−Ｉのバンドオフセット、及び波長が４００ｎｍ〜１６００ｎｍのルミネセンスを示すコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。
2. （ｉ）前記コア物質のバンドギャップが、前記第１及び後続のシェル物質のバンドギャップ未満であり、
   （ｉｉ）前記第１のシェル物質のバンドギャップが、前記コア物質のバンドギャップより大きく、後続のシェル物質のバンドギャップより小さく、
   （ｉｉｉ）前記第２或いは後続のシェル物質のバンドギャップが、前記第１或いはその前のシェル物質のバンドギャップより大きく、後続のシェル物質のバンドギャップより小さい請求項１に記載のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。
3. １つのコア物質及び２〜７つのシェル物質を含む請求項１又は請求項２に記載のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。
4. ドープされていないナノクリスタルである、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。
5. コア／シェル１／シェル２半導体ナノクリスタルであって、
   III/V族化合物からなるコア物質、並びに、各々独立にII/VI族、III/V族、或いはIII/VI族の化合物から選択された異なる化合物からなるシェル１物質及びシェル２物質を含み、
   前記シェル１物質が前記コア物質をコーティングし、前記シェル２物質が前記第１のシェル１物質をコーティングし、
   前記ナノクリスタルが、ＮＩＲ分光測光器によって測定されるように波長が４００ｎｍ〜１６００ｎｍのルミネセンスを示すコア／シェル１／シェル２半導体ナノクリスタル。
6. コア／シェル１／シェル２半導体ナノクリスタルであって、
   III/V族化合物からなるコア物質、並びに、各々独立にII/VI族、III/V族、或いはIII/VI族の化合物から選択された異なる化合物からなるシェル１物質及びシェル２物質を含み、
   前記シェル１物質が前記コア物質をコーティングし、前記シェル２物質が前記第１のシェル１物質をコーティングし、
   （ｉ）前記コア物質のバンドギャップが、前記シェル１物質のバンドギャップ未満であり、
   （ｉｉ）前記シェル１物質のバンドギャップが、前記コア物質のバンドギャップより大きく、前記シェル２物質のバンドギャップより小さいコア／シェル１／シェル２半導体ナノクリスタル。
7. III/V族の化合物からなる前記コア物質が、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ及びＩｎＡｓＰから選択される請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。
8. 前記II/VI族の化合物が、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＳＳｅ及びＺｎＳＳｅより選択される請求項１又は６に記載のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。
9. 前記III/V族の化合物が、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、及びＩｎＡｓＰより選択される請求項１又は６に記載のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。
10. 前記III/VI族の化合物が、ＩｎＳ、Ｉｎ_２Ｓ_３、ＩｎＳｅ、Ｉｎ_２Ｓｅ_３、Ｉｎ_４Ｓｅ_３、Ｉｎ_２Ｓｅ_３、ＩｎＴｅ、Ｉｎ_２Ｓｅ_３、ＧａＳ、Ｇａ_２Ｓｅ_３、ＧａＳｅ、Ｇａ_２Ｓｅ_３、ＧａＴｅ、Ｇａ_２Ｔｅ_３、Ｉｎ_２Ｓｅ_３−ｘＴｅ_ｘ、ＧａＴｅＳｅ、及び（Ｇａ_ｘＩｎ_１−ｘ）Ｓｅ_３（ここでは、Ｘは０又は１である）より選択される請求項１又は６に記載のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。
11. ＩｎＡｓ／ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＡｓ／ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＩｎＡｓ／ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＣｄＳ／ＺｎＳｅ、ＩｎＰ／ＣｄＳ／ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ／ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、及びＧａＡｓ／ＣｄＳ／ＺｎＳより選択される、請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。
12. 少なくとも２つのシェルを有するコア／多重シェル半導体ナノクリスタルの製造方法であって、
    （ｉ）コアを提供するステップ、
    （ｉｉ）IIIa、IIa、Va或いはVIa族のイオンのグループから選択された可溶のカチオンまたは可溶のアニオンの第１の溶液と前記コアを接触させて、前記カチオンあるいはアニオンを前記コア上で反応させるステップ、
    （ｉｉｉ）IIIa、IIa、Va或いはVIa族のイオンのグループから選択された、前記ステップ（ｉｉ）の前記第１の可溶のカチオンあるいは可溶のアニオンの溶液の対イオンと前記コアを接触させて、前記対イオンを反応させて、コア／シェル１構造を提供するステップ、
    （ｉｖ）IIIa、IIa、Va或いはVIa族のイオンのグループから選択された可溶のカチオンまたは可溶のアニオンの第２の溶液と前記コア／シェル１構造を接触させて、前記カチオンあるいはアニオンを前記コア／シェル１構造のシェル１の上で反応させるステップ、
    （ｖ）IIIa、IIa、Va或いはVIa族のイオンのグループから選択された、前記ステップ（ｉｖ）の第２の可溶のカチオンあるいは可溶のアニオンの溶液の対イオンと前記コア／シェル１構造を接触させて、且つ、反応させてコア／シェル１／シェル２構造を提供するステップ、及び、
    （ｖｉ）オプション的に、前記ステップ（ｉｉ）〜前記ステップ（ｖ）を繰り返して、より高次のコア／多重シェル半導体ナノクリスタルを形成するステップを含み、
    前記コア／多重シェルが、ドープされておらず、４００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長のルミネセンスを示すコア／多重シェル半導体ナノクリスタルの製造方法。
13. 前記コア／多重シェルが、タイプ−Ｉのバンドオフセットを示す請求項１２に記載の方法。
14. 前記コア／シェル１及び前記コア／シェル１／シェル２構造を分離するステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
15. 前記第１の可溶のカチオン溶液が、Ｃｄ及びＺｎより選択される請求項１２に記載の方法。
16. 前記第１の可溶のアニオン溶液が、Ｓ、Ｓｅ及びＰより選択される請求項１２に記載の方法。
17. 前記第２の可溶のカチオン溶液が、Ｚｎ及びＣｄより選択される請求項１２に記載の方法。
18. 前記第２の可溶のアニオン溶液が、Ｓ及びＳｅより選択される請求項１２に記載の方法。
19. データ伝送光信号を増幅する広帯域の光増幅器であって、
    請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載の、複数のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル、及びポンピングを含み、
    前記コア／多重シェルナノクリスタルの各々が、特定の光学バンドに対応するコア寸法を有し、且つ、光伝送媒質内の所定のポイントに位置し、
    前記ポンピングが、可干渉光ソースを前記光伝送媒質へ接続し、前記光伝送媒質内で受信した前記データ伝送光信号を前記特定の光学バンド内で増幅するのに必要な光エネルギーで個々の前記ナノクリスタルを励起させる広帯域の光増幅器。
20. 請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載の、複数のコア／多重シェル半導体ナノクリスタルを含む、発光ダイオード、生物学的なラベリング剤、光電デバイス、レーザーデバイス、または光データ通信システムより選択される装置である。
21. 請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載の、複数のコア／多重シェル半導体ナノクリスタルを包含するホスト物質。
22. ポリマーである請求項２１に係るホスト物質。
23. 前記ポリマーが、フッ素化ポリマー、ポリアクリルアミドのポリマー、ポリアクリル酸のポリマー、ポリアクリロニトリルのポリマー、ポリアニリンのポリマー、ポリベンゾフェノンのポリマー、ポリ塩化ビニル（メタクリル酸メチル）のポリマー、シリコーンポリマー、アルミニウムポリマー、ポリビスフェノールのポリマー、ポリブタジエンのポリマー、ポリジメチルシロキサンのポリマー、ポリエチレンのポリマー、ポリイソブチレンのポリマー、ポリプロピレンのポリマー、ポリスチレンのポリマー、及びポリビニルのポリマーより選択される請求項２２に記載のホスト物質。
24. ４００〜１６００ｎｍの波長のルミネセンスを有する、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の、複数のコア／多重シェル半導体ナノクリスタル。