JP5717232B2 - ナノ結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
項1.下記工程を含む、ナノ結晶の製造方法:
ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、トリオクチルホスフィンオキサイド及びトリオクチルホスフィンを含む溶媒存在下で、Cd及びZnよりなる群から選択される少なくとも1種の原子の供給源と、Se、S及びTeよりなる群から選択される少なくとも1種の原子の供給源とを混合し、200〜280℃の温度条件下で反応させて、ナノ結晶を形成させる工程。
項2.前記工程において、200℃より高い温度でナノ結晶を形成させる、項1に記載のナノ結晶の製造方法。
項3.前記工程において、供給源の混合が1000rpm以上の回転数で攪拌しながら行われる、項1又は2に記載のナノ結晶の製造方法。
項4.項1〜3のいずれかに記載の方法によって得られるナノ結晶。
項5.XYからなり、半値幅が30nm以下である、ナノ結晶(ここで、XはCd及びZnから選択され、YはS、Se及びTeから選択される)。
項6.量子収率が20%以上である、項5に記載のナノ結晶。
1.溶媒
本発明のナノ結晶の製造方法は、下記工程を含む:
ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、トリオクチルホスフィンオキサイド及びトリオクチルホスフィンを含む溶媒存在下で、Cd及びZnよりなる群から選択される少なくとも1種の原子の供給源と、Se、S及びTeよりなる群から選択される少なくとも1種の原子の供給源とを混合し、200〜280℃の温度条件下で反応させて、ナノ結晶を形成させる工程。
本発明において使用されるCd及びZnよりなる群から選択される少なくとも1種の原子の供給源としては、粉末状Cdや粉末状Zn、CdやZnの酸化物、塩、ならびに、これらを含む前駆溶液が例示される。
本発明において使用されるSe、S及びTeよりなる群から選択される少なくとも1種の原子の供給源としては限定されず、以下のものが例示される。
本発明の製造方法では、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、トリオクチルホスフィンオキサイド及びトリオクチルホスフィンを含む溶媒存在下で、Cd及びZnよりなる群から選択される少なくとも1種の原子の供給源と、Se、S及びTeよりなる群から選択される少なくとも1種の原子の供給源とを混合し、200〜280℃の温度条件下で反応させて、ナノ結晶を形成させる。
前記製造方法により、Cd及びZnよりなる群から選択される少なくとも1種の原子、及びSe、S及びTeよりなる群から選択される少なくとも1種の原子を含有するナノ結晶が得られる。
実施例1
本実施例ではCdSeナノ結晶を製造した。
ヘキサデシルアミン(HDA)、オクタデシルアミン(ODA)、トリオクチルホスフィンオキサイド(TOPO)及びトリオクチルホスフィン(TOP)からなる溶媒を使用した。これら4種の配合割合はHDA:ODA:TOPO:TOP=1:1:3:4(HDA1g、ODA1g、TOPO3g、TOP4ml)とした。
Cd供給源として、ステアリン酸カドミウム(Cadmium stearate、和光純薬工業株式会社製)を使用した。
Se供給源として、セレン化トリオクチルホスフィン(Tri-n-octylphosphine selenide;TOP-Se, Lancaster)溶液(前駆溶液)を使用した。該前駆溶液は、次のようにして調製した。Se粉末(0.7896 g, 10 mM, Aldrich)をTOP(7.413 g, 20 mM)溶液に溶解して、100℃でアルゴン雰囲気下2時間インキュベートとした後、反応溶液の温度を室温まで下げることにより、セレン化トリオクチルホスフィン溶液を調製した。なお、該前駆溶液中、Seは1.36モル/Lである。
前述のステアリン酸カドミウム1.03g(1.36nmol)、ならびにHDA、ODA、TOPO及びTOPを入れた三ツ口フラスコ(100ml)を合成装置にセットアップし、100℃に温度設定したオイルバスに浸し、撹拌しながらこれらを十分に溶解させた。脱気、アルゴンガス置換を十分に行った後、オイルバスの温度を240℃に調整し、10分間安定させた。スターラーを一定の回転数に上げた後、TOP-Se 1mlをシリンジを用いてフラスコ内の中央部へ向かって一気に注入し、反応をスタートさせた。目的の時間が経った時、迅速にオイルバスを離し、三ツ口フラスコを99.8%メタノール溶液に接触させることにより急冷して、結晶が成長する反応を止めた。
結果を以下に示す。下記表1は注入後40秒、表2は注入後60秒、表3は注入後90秒で反応を停止させた結果を示す。
本実施例では、溶媒及び反応時間を変化させることにより、複数種のCdSeナノ結晶を製造した。
ヘキサデシルアミン(HDA)、オクタデシルアミン(ODA)、トリオクチルホスフィンオキサイド(TOPO)及びトリオクチルホスフィン(TOP)からなる溶媒を使用した。各実施例におけるこれら4種の配合割合及び配合量は、後述する表4に示す。
Cd供給源として、実施例1と同じステアリン酸カドミウムを使用した。
Se供給源として、実施例1と同じセレン化トリオクチルホスフィンを使用した。
実施例1と同様にして、前述のステアリン酸カドミウム1.03g(1.36nmol) 、HDA、ODA 、TOPO及びTOPを入れた三ツ口フラスコ(100ml)を合成装置にセットアップし、100℃に温度設定したオイルバスに浸し、撹拌しながらこれらを十分に溶解させた。脱気、アルゴンガス置換を十分に行った後、オイルバスの温度を240℃に調整し、10分間安定させた。スターラーの回転数を1000rpmに上げた後、TOP-Se 1mlをシリンジを用いてフラスコ内の中央部へ向かって一気に注入し、反応をスタートさせた。目的の時間が経った時、迅速にオイルバスを離し、急冷して、結晶が成長する反応を止めた。反応の停止は、実施例1と同様にして行った。目的の反応時間は、後述する結果に示す。
なお、各反応時間につき、それぞれ3回ずつナノ結晶を製造し、下記表4には3回の平均値を示した。
結果を表4に示す。
また、結果から、本発明の製造方法によれば、半値幅の狭いCdSeナノ結晶が得られることがわかった。特に実施例2ではその半値幅は反応時間40秒で26nm、反応時間60秒で27nm、反応時間90秒で28nmと優れていた。また、実施例9でもその半値幅は反応時間40秒で24nm、反応時間60秒で24nm、反応時間90秒で23nmと優れていた。
本実施例では、反応時間30秒において、混合及び反応時の回転数を変化させることにより、複数種のCdSeナノ結晶を製造した。
ヘキサデシルアミン(HDA)、オクタデシルアミン(ODA)、トリオクチルホスフィンオキサイド(TOPO)及びトリオクチルホスフィン(TOP)からなる溶媒を使用した。これらの配合割合は実施例1と同様である。
Cd供給源として、実施例1と同じステアリン酸カドミウムを使用した。
Se供給源として、実施例1と同じセレン化トリオクチルホスフィンを使用した。
実施例1と同様にして、前述のステアリン酸カドミウム1.03g(1.36nmol)、HDA、ODA、TOPO及びTOPを入れた三ツ口フラスコ(100ml)を合成装置にセットアップし、100℃に温度設定したオイルバスに浸し、撹拌しながらこれらを十分に溶解させた。脱気、アルゴンガス置換を十分に行った後、オイルバスの温度を240℃に調整し、10分間安定させた。スターラーの回転数を表5に示す回転数に上げた後、TOP-Se 1mlをシリンジを用いてフラスコ内の中央部へ向かって一気に注入し、反応をスタートさせた。注入後40秒が経った時、迅速にオイルバスを離し、急冷して、結晶が成長する反応を止めた。反応の停止は、実施例1と同様にして行った。
結果を表5に示す。
本実施例では、反応時間60秒において、混合及び反応時の回転数を変化させることにより、複数種のCdSeナノ結晶を製造した。
ヘキサデシルアミン(HDA)、オクタデシルアミン(ODA)、トリオクチルホスフィンオキサイド(TOPO)及びトリオクチルホスフィン(TOP)からなる溶媒を使用した。これらの配合割合は実施例1と同様である。
Cd供給源として、実施例1と同じステアリン酸カドミウムを使用した。
Se供給源として、実施例1と同じセレン化トリオクチルホスフィンを使用した。
実施例1と同様にして、前述のステアリン酸カドミウム1.03g(1.36nmol) 、HDA、ODA、TOPO及びTOPを入れた三ツ口フラスコ(100ml)を合成装置にセットアップし、100℃に温度設定したオイルバスに浸し、撹拌しながらこれらを十分に溶解させた。脱気、アルゴンガス置換を十分に行った後、オイルバスの温度を240℃に調整し、10分間安定させた。スターラーの回転数を表6に示す回転数において、TOP-Se 1mlをシリンジを用いてフラスコ内の中央部へ向かって一気に注入し、反応をスタートさせた。注入後60秒が経った時、迅速にオイルバスを離し、急冷して、結晶が成長する反応を止めた。反応の停止は、実施例1と同様にして行った。
結果を表6に示す。
本実施例では、反応時間90秒において、混合及び反応時の回転数を変化させることにより、複数種のCdSeナノ結晶を製造した。
ヘキサデシルアミン(HDA)、オクタデシルアミン(ODA)、トリオクチルホスフィンオキサイド(TOPO)及びトリオクチルホスフィン(TOP)からなる溶媒を使用した。これらの配合割合は実施例1と同様である。
Cd供給源として、実施例1と同じステアリン酸カドミウムを使用した。
Se供給源として、実施例1と同じセレン化トリオクチルホスフィンを使用した。
実施例1と同様にして、前述のステアリン酸カドミウム1.03g(1.36nmol) 、HDA、ODA 、TOPO及びTOPを入れた三ツ口フラスコ(100ml)を合成装置にセットアップし、100℃に温度設定したオイルバスに浸し、撹拌しながらこれらを十分に溶解させた。脱気、アルゴンガス置換を十分に行った後、オイルバスの温度を240℃に調整し、10分間安定させた。スターラーの回転数を表7に示す回転数に上げた後、TOP-Se 1mlをシリンジを用いてフラスコ内の中央部へ向かって一気に注入し、反応をスタートさせた。注入後90秒が経った時、迅速にオイルバスを離し、急冷して、結晶が成長する反応を止めた。反応の停止は、実施例1と同様にして行った。
結果を表7に示す。
混合及び反応時の温度を200℃、回転数を1038rpmとする以外は実施例9と同様にしてCdSeナノ結晶を製造した。その結果を以下に示す。
なお、実施例13と前述の実施例9の結果より、混合及び反応温度が200℃より高い場合のほうが、量子収率の高いナノ結晶が得られることがわかった。
オクタデシルアミン(ODA)、トリオクチルホスフィンオキサイド(TOPO)及びトリオクチルホスフィン(TOP)からなる溶媒を使用した。これら3種の配合割合はODA:TOPO:TOP=1:3:4(ODA1g、TOPO3g、TOP4ml)とした。また、混合及び反応時の回転数を1058rpmとした。これら以外は実施例2と同様にしてCdSeナノ結晶を製造した。その結果を以下に示す。
Claims (1)
- 下記工程を含む、ナノ結晶の製造方法:
ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、トリオクチルホスフィンオキサイド及びトリオクチルホスフィンを、それぞれ重量比で100:100〜400:100〜400:50〜400の割合で含む溶媒存在下で、ステアリン酸カドミウムと、セレン化トリオクチルホスフィンとを混合し、220〜260℃の範囲内且つ実質的に一定の温度条件下で反応させて、ナノ結晶を形成させる工程。
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