JPH05261267A - 半導体超微粒子の製造方法 - Google Patents
半導体超微粒子の製造方法Info
- Publication number
- JPH05261267A JPH05261267A JP6328292A JP6328292A JPH05261267A JP H05261267 A JPH05261267 A JP H05261267A JP 6328292 A JP6328292 A JP 6328292A JP 6328292 A JP6328292 A JP 6328292A JP H05261267 A JPH05261267 A JP H05261267A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrafine particles
- particle size
- particles
- particle
- superfine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Glanulating (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超微粒子の粒径分布のバラツキを小さくし、
単位超微粒子濃度当りの光学非線形性を増加することの
できる半導体超微粒子の製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 蒸発室１にはＡｒガスを導入し、圧力を１Ｔ
ｏｒｒ程度に制御した。捕集室３の圧力を１０-5Ｔｏｒ
ｒとして、ターゲットにレーザーを照射しＣｄＳ0.6Ｓ
ｅ0.4を蒸発させた。捕集板６上で超微粒子を捕集し、
平均粒径が約４ｎｍの超微粒子が得られた。この結果を
基に、上記の条件と同一な条件で超微粒子を作製しなが
ら、反応室２にターゲット蒸発に用いたのと同様にレー
ザーを照射した。この結果、捕集板上で粒径分布のバラ
ツキの小さいＣｄＳ0.6Ｓｅ0.4超微粒子が捕集された。
単位超微粒子濃度当りの光学非線形性を増加することの
できる半導体超微粒子の製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 蒸発室１にはＡｒガスを導入し、圧力を１Ｔ
ｏｒｒ程度に制御した。捕集室３の圧力を１０-5Ｔｏｒ
ｒとして、ターゲットにレーザーを照射しＣｄＳ0.6Ｓ
ｅ0.4を蒸発させた。捕集板６上で超微粒子を捕集し、
平均粒径が約４ｎｍの超微粒子が得られた。この結果を
基に、上記の条件と同一な条件で超微粒子を作製しなが
ら、反応室２にターゲット蒸発に用いたのと同様にレー
ザーを照射した。この結果、捕集板上で粒径分布のバラ
ツキの小さいＣｄＳ0.6Ｓｅ0.4超微粒子が捕集された。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粒径分布のバラツキの
小さい半導体超微粒子の製造方法に関する。
小さい半導体超微粒子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超微粒子はバルクの持つ性質とは異なっ
た性質を持つことが知られており、機能性材料としての
応用が期待されている。例えばＣｄＳなどの化合物半導
体超微粒子は、粒径が小さくなるにしたがってバンド構
造が離散化し、吸収端の高エネルギ側へのシフト等いわ
ゆる量子サイズ効果が生じる（例えば A. J. Nozic et
al., J. Phys. Chem., 89, 397 (1987)）。またこのよ
うな量子サイズ効果を有する材料は、大きな非線形光学
効果を持つことも知られており、超高速の光スイッチや
光論理素子等の非線形光学効果を用いた光制御素子への
応用が期待されている。
た性質を持つことが知られており、機能性材料としての
応用が期待されている。例えばＣｄＳなどの化合物半導
体超微粒子は、粒径が小さくなるにしたがってバンド構
造が離散化し、吸収端の高エネルギ側へのシフト等いわ
ゆる量子サイズ効果が生じる（例えば A. J. Nozic et
al., J. Phys. Chem., 89, 397 (1987)）。またこのよ
うな量子サイズ効果を有する材料は、大きな非線形光学
効果を持つことも知られており、超高速の光スイッチや
光論理素子等の非線形光学効果を用いた光制御素子への
応用が期待されている。
【０００３】半導体超微粒子の製造方法として古くから
酸化還元反応を用いたコロイド分散系が知られている。
例えばＣｄＳの場合、Ｃｄ（ＣｌＯ4）2溶液にＮａ2Ｓ
溶液を加えると酸化還元反応が生じてＣｄＳ分散系が得
られる（例えば R. Rossetti et al., J. Chem. Phys.
82, 552 (1985))。その超微粒子の粒径は作製条件によ
って異なるが、直径１０ｎｍ以下のコロイド粒子を容易
に作製することができる。
酸化還元反応を用いたコロイド分散系が知られている。
例えばＣｄＳの場合、Ｃｄ（ＣｌＯ4）2溶液にＮａ2Ｓ
溶液を加えると酸化還元反応が生じてＣｄＳ分散系が得
られる（例えば R. Rossetti et al., J. Chem. Phys.
82, 552 (1985))。その超微粒子の粒径は作製条件によ
って異なるが、直径１０ｎｍ以下のコロイド粒子を容易
に作製することができる。
【０００４】半導体超微粒子の他の製造方法としてガス
中蒸発法が知られている。これはＡｒ等の不活性ガス雰
囲気中で物質を加熱蒸発させると、その蒸気が雰囲気ガ
ス分子と衝突して運動エネルギを失い、かつ急冷される
ために超微粒子を形成する。粒子の大きさは蒸発源から
の距離に依存して変化し、蒸着源付近で捕集すると小さ
な粒径の超微粒子が得られる。
中蒸発法が知られている。これはＡｒ等の不活性ガス雰
囲気中で物質を加熱蒸発させると、その蒸気が雰囲気ガ
ス分子と衝突して運動エネルギを失い、かつ急冷される
ために超微粒子を形成する。粒子の大きさは蒸発源から
の距離に依存して変化し、蒸着源付近で捕集すると小さ
な粒径の超微粒子が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
いずれの製造方法においても熱的あるいは化学的に平衡
な反応過程を利用して超微粒子を製造しているために、
製造された超微粒子は必然的に粒径の分布のバラツキが
大きいという欠点があり、この粒径の分布のバラツキ
は、原理的なものであるから、製造条件を厳密にコント
ロールするだけでは完全に小さくすることはできない。
この粒径の分布のバラツキは例えば超微粒子を非線形光
学材料として応用した場合に以下のような影響をおよぼ
す。
いずれの製造方法においても熱的あるいは化学的に平衡
な反応過程を利用して超微粒子を製造しているために、
製造された超微粒子は必然的に粒径の分布のバラツキが
大きいという欠点があり、この粒径の分布のバラツキ
は、原理的なものであるから、製造条件を厳密にコント
ロールするだけでは完全に小さくすることはできない。
この粒径の分布のバラツキは例えば超微粒子を非線形光
学材料として応用した場合に以下のような影響をおよぼ
す。
【０００６】非線形光学材料として半導体超微粒子を用
いる場合、非線形性の大きさは使用する光の波長と半導
体超微粒子の粒径に密接に関係しており、あるエネルギ
ーの光に対して非線形性が最も大きくなる粒径（最適な
粒径）が存在する。したがって、目的とする光の波長に
おいて非線形性の大きな材料を得るためには、超微粒子
の平均粒径を最適な粒径にするだけでなく、粒径の分布
のバラツキも抑える必要がある。特に最適な粒径よりも
大きな粒径を持つ微粒子では、量子サイズ効果によりそ
の光学吸収端が最適な粒径を持つ微粒子のそれよりも低
エネルギー側にシフトしているために、使用する光の波
長における吸収係数を増加させ、その結果として実効的
な非線形性の大きさを減少させる。以上の様に超微粒子
の粒径の分布のバラツキはできるだけ小さい方が望し
く、特に平均粒径よりも大きな粒径を持つ微粒子を取り
除くことは例えば実効的な非線形性を増加させるといっ
た応用面からみて非常に大切な問題である。
いる場合、非線形性の大きさは使用する光の波長と半導
体超微粒子の粒径に密接に関係しており、あるエネルギ
ーの光に対して非線形性が最も大きくなる粒径（最適な
粒径）が存在する。したがって、目的とする光の波長に
おいて非線形性の大きな材料を得るためには、超微粒子
の平均粒径を最適な粒径にするだけでなく、粒径の分布
のバラツキも抑える必要がある。特に最適な粒径よりも
大きな粒径を持つ微粒子では、量子サイズ効果によりそ
の光学吸収端が最適な粒径を持つ微粒子のそれよりも低
エネルギー側にシフトしているために、使用する光の波
長における吸収係数を増加させ、その結果として実効的
な非線形性の大きさを減少させる。以上の様に超微粒子
の粒径の分布のバラツキはできるだけ小さい方が望し
く、特に平均粒径よりも大きな粒径を持つ微粒子を取り
除くことは例えば実効的な非線形性を増加させるといっ
た応用面からみて非常に大切な問題である。
【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決し、超微
粒子の粒径分布のバラツキを小さくし、単位超微粒子濃
度当りの光学非線形性を増加することのできる半導体超
微粒子の製造方法を提供することを目的とする。
粒子の粒径分布のバラツキを小さくし、単位超微粒子濃
度当りの光学非線形性を増加することのできる半導体超
微粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の半導体超微粒
子の製造方法は、数１０ｎｍ以下の様々な粒径を持つ半
導体超微粒子の分散状態において、粒径によりその光学
吸収端が違うことを利用して、ある特定の波長の光を吸
収する微粒子のみを光照射によって再蒸発させることに
より、粒径分布のバラツキを小さくすることを特徴とす
る。
子の製造方法は、数１０ｎｍ以下の様々な粒径を持つ半
導体超微粒子の分散状態において、粒径によりその光学
吸収端が違うことを利用して、ある特定の波長の光を吸
収する微粒子のみを光照射によって再蒸発させることに
より、粒径分布のバラツキを小さくすることを特徴とす
る。
【０００９】本発明は粒径に分布を持つ半導体超微粒子
の分散状態において、単一波長でパワーの大きい光を照
射することにより粒径の大きい超微粒子を選択的に蒸発
させ、超微粒子が元来持っていた粒径分布のバラツキよ
りも小さな粒径分布のバラツキを持つ半導体超微粒子を
得る。
の分散状態において、単一波長でパワーの大きい光を照
射することにより粒径の大きい超微粒子を選択的に蒸発
させ、超微粒子が元来持っていた粒径分布のバラツキよ
りも小さな粒径分布のバラツキを持つ半導体超微粒子を
得る。
【００１０】図２により本発明の原理を説明する。図２
は本発明の原理を説明するための模式図であって、
（ａ）は半導体超微粒子の粒径分布の例を示し、（ｂ）
は半導体超微粒子の粒径と光学吸収端の関係を（矢印は
単色光源のエネルギーの例を示す）示し、（ｃ）は本発
明による製造方法により製造した場合の超微粒子の粒径
分布の例を示す。
は本発明の原理を説明するための模式図であって、
（ａ）は半導体超微粒子の粒径分布の例を示し、（ｂ）
は半導体超微粒子の粒径と光学吸収端の関係を（矢印は
単色光源のエネルギーの例を示す）示し、（ｃ）は本発
明による製造方法により製造した場合の超微粒子の粒径
分布の例を示す。
【００１１】バルクの半導体にある波長の（あるエネル
ギーの）光を照射したとき、光のエネルギーがその半導
体の光学吸収端のエネルギーよりも大きければ吸収され
る。特殊な化合物を除き、吸収されたエネルギーのうち
大部分は熱エネルギーとなり半導体の温度を上昇させ
る。光のパワーが十分に大きい場合には、半導体はその
融点以上にまで加熱されるので半導体は蒸発する。一
方、粒径が極めて小さな粒子においては量子サイズ効果
によりそれぞれの微粒子で光学吸収端が変化しているの
で、照射する光の波長をうまく選べば粒径の大きな微粒
子のみに選択的に光を吸収させることができる。たとえ
ば、図２（ａ）の様な粒径分布を持つ半導体超微粒子を
考える。図２（ｂ）に示すように、その量子サイズ効果
により光学吸収端は粒径が小さくなるにしたがって高エ
ネルギー側にシフトする。この半導体超微粒子に適当な
エネルギー（図２（ｂ）中の矢印）を持つ光を照射した
場合は、その光を吸収する超微粒子と吸収しない超微粒
子が存在する。（図２（ａ）で斜線で示した範囲の粒子
は光を吸収する。）光のパワーが大きいときには、バル
クと同様に半導体の蒸発が起きるが、その蒸発が起きる
のは光を吸収した超微粒子（粒径の大きい超微粒子、図
２（ａ）の斜線部分）のみである。したがって、図２
（ｃ）に示すように、光照射後は粒径の大きい超微粒子
が蒸発した分だけ、粒径分布のバラツキが抑えられてい
る。
ギーの）光を照射したとき、光のエネルギーがその半導
体の光学吸収端のエネルギーよりも大きければ吸収され
る。特殊な化合物を除き、吸収されたエネルギーのうち
大部分は熱エネルギーとなり半導体の温度を上昇させ
る。光のパワーが十分に大きい場合には、半導体はその
融点以上にまで加熱されるので半導体は蒸発する。一
方、粒径が極めて小さな粒子においては量子サイズ効果
によりそれぞれの微粒子で光学吸収端が変化しているの
で、照射する光の波長をうまく選べば粒径の大きな微粒
子のみに選択的に光を吸収させることができる。たとえ
ば、図２（ａ）の様な粒径分布を持つ半導体超微粒子を
考える。図２（ｂ）に示すように、その量子サイズ効果
により光学吸収端は粒径が小さくなるにしたがって高エ
ネルギー側にシフトする。この半導体超微粒子に適当な
エネルギー（図２（ｂ）中の矢印）を持つ光を照射した
場合は、その光を吸収する超微粒子と吸収しない超微粒
子が存在する。（図２（ａ）で斜線で示した範囲の粒子
は光を吸収する。）光のパワーが大きいときには、バル
クと同様に半導体の蒸発が起きるが、その蒸発が起きる
のは光を吸収した超微粒子（粒径の大きい超微粒子、図
２（ａ）の斜線部分）のみである。したがって、図２
（ｃ）に示すように、光照射後は粒径の大きい超微粒子
が蒸発した分だけ、粒径分布のバラツキが抑えられてい
る。
【００１２】本発明に利用できるレーザー光源として
は、目的とする半導体の種類や平均粒径によるが、例え
ばＮｄ：ＹＡＧレーザーの基本波及びその高調波ならび
にＴｉサファイアレーザー等が使用できる。
は、目的とする半導体の種類や平均粒径によるが、例え
ばＮｄ：ＹＡＧレーザーの基本波及びその高調波ならび
にＴｉサファイアレーザー等が使用できる。
【００１３】
【作用】本発明の製造法によれば、ある粒径分布を持つ
半導体超微粒子の集合体において、単一波長でパワーの
大きい光を照射することにより粒径の大きい超微粒子を
選択的に蒸発させことができるので、超微粒子の粒径分
布のバラツキは小さくなり、単位超微粒子濃度当りの光
学非線形性が増加する。
半導体超微粒子の集合体において、単一波長でパワーの
大きい光を照射することにより粒径の大きい超微粒子を
選択的に蒸発させことができるので、超微粒子の粒径分
布のバラツキは小さくなり、単位超微粒子濃度当りの光
学非線形性が増加する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例１ 図１に超微粒子製造に用いた製造装置を示す。本装置は
超微粒子をガス中で作製する蒸発室１、光を照射して超
微粒子のうちの粒径の大きなものを分解する反応室２お
よび超微粒子を捕集する捕集室３からなる。蒸発室１に
は原料である半導体多結晶ターゲット４とレーザー蒸発
用のレーザー光を導入する窓５および不活性ガスの導入
管７を具備し、原料蒸発はターゲット４にレーザー光を
照射することにより行う。蒸発した半導体が不活性ガス
により急冷され超微粒子となる。反応室２は直径５ｍｍ
の内径を持つ石英管で、中央部にレーザー光導入用の無
反射コーティングを施した窓を有し、捕集室３は差動排
気により蒸発室１よりも圧力が低くなるように設定され
ている。この差圧により生成した超微粒子は反応室２を
通って捕集室３へ導入され、捕集板６上で捕集される。
この蒸発室と捕集室の間の差圧は、半導体超微粒子の平
均粒径を決める上で非常に重要なパラメータの一つであ
る。なお本製造装置において半導体超微粒子の平均粒径
は上記の圧力差以外に蒸発室内の圧力、照射するレーザ
ー光のパワー、ターゲット４から反応室２までの距離、
反応室の内径の大きさ等で決まる。粒径の大きい超微粒
子を選択的に蒸発させるためのレーザー光は石英製の反
応室２の側面を通して導入する。
する。 実施例１ 図１に超微粒子製造に用いた製造装置を示す。本装置は
超微粒子をガス中で作製する蒸発室１、光を照射して超
微粒子のうちの粒径の大きなものを分解する反応室２お
よび超微粒子を捕集する捕集室３からなる。蒸発室１に
は原料である半導体多結晶ターゲット４とレーザー蒸発
用のレーザー光を導入する窓５および不活性ガスの導入
管７を具備し、原料蒸発はターゲット４にレーザー光を
照射することにより行う。蒸発した半導体が不活性ガス
により急冷され超微粒子となる。反応室２は直径５ｍｍ
の内径を持つ石英管で、中央部にレーザー光導入用の無
反射コーティングを施した窓を有し、捕集室３は差動排
気により蒸発室１よりも圧力が低くなるように設定され
ている。この差圧により生成した超微粒子は反応室２を
通って捕集室３へ導入され、捕集板６上で捕集される。
この蒸発室と捕集室の間の差圧は、半導体超微粒子の平
均粒径を決める上で非常に重要なパラメータの一つであ
る。なお本製造装置において半導体超微粒子の平均粒径
は上記の圧力差以外に蒸発室内の圧力、照射するレーザ
ー光のパワー、ターゲット４から反応室２までの距離、
反応室の内径の大きさ等で決まる。粒径の大きい超微粒
子を選択的に蒸発させるためのレーザー光は石英製の反
応室２の側面を通して導入する。
【００１５】本装置を用いたＣｄＳ0.6Ｓｅ0.4超微粒子
の製造方法について説明する。超微粒子原料として、市
販のＣｄＳとＣｄＳｅを上記組成で混合し一旦溶融して
混晶にした後粉砕、焼結したものを用いた。蒸発室１に
はＡｒガスを導入し、圧力を１Ｔｏｒｒ程度に制御し
た。捕集室３の圧力を１０-5Ｔｏｒｒとして、ターゲッ
トにＹＡＧレーザー第二高調波（532nm、25J/cm2）を照
射しＣｄＳ0.6Ｓｅ0.4を蒸発させた。捕集板６上で超微
粒子を捕集し、分析したところ平均粒径が約４ｎｍの超
微粒子が得られていることがわかった。また、超微粒子
の化学量論比を誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分
析により測定したところ、ほぼターゲットの組成比と一
致した。この結果を基に、上記の条件と同一な条件で超
微粒子を作製しながら、反応室２にターゲット蒸発に用
いたのと同様にＹＡＧレーザー第二高調波(532nm、5J/c
m2）を照射した。この結果、捕集板上で粒径分布のバラ
ツキの小さいＣｄＳ0.6Ｓｅ0.4超微粒子が捕集された。
の製造方法について説明する。超微粒子原料として、市
販のＣｄＳとＣｄＳｅを上記組成で混合し一旦溶融して
混晶にした後粉砕、焼結したものを用いた。蒸発室１に
はＡｒガスを導入し、圧力を１Ｔｏｒｒ程度に制御し
た。捕集室３の圧力を１０-5Ｔｏｒｒとして、ターゲッ
トにＹＡＧレーザー第二高調波（532nm、25J/cm2）を照
射しＣｄＳ0.6Ｓｅ0.4を蒸発させた。捕集板６上で超微
粒子を捕集し、分析したところ平均粒径が約４ｎｍの超
微粒子が得られていることがわかった。また、超微粒子
の化学量論比を誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分
析により測定したところ、ほぼターゲットの組成比と一
致した。この結果を基に、上記の条件と同一な条件で超
微粒子を作製しながら、反応室２にターゲット蒸発に用
いたのと同様にＹＡＧレーザー第二高調波(532nm、5J/c
m2）を照射した。この結果、捕集板上で粒径分布のバラ
ツキの小さいＣｄＳ0.6Ｓｅ0.4超微粒子が捕集された。
【００１６】捕集板上で捕集したＣｄＳ0.6Ｓｅ0.4超微
粒子をメタノール中に分散させて可視・紫外領域におけ
る光吸収特性を測定したところ、５００ｎｍ付近に吸収
ピークが観測された。吸収端付近のこのようなピーク
は、超微粒子の粒径分布のバラツキが小さいときにのみ
観測されるもので、このことから粒径分布のバラツキが
反応室へレーザーを照射する前に比べて抑えられている
ことがわかった。当然ながらこのピーク位置はターゲッ
トの吸収端よりも短波長側にシフトしており、量子サイ
ズ効果が確認できる。
粒子をメタノール中に分散させて可視・紫外領域におけ
る光吸収特性を測定したところ、５００ｎｍ付近に吸収
ピークが観測された。吸収端付近のこのようなピーク
は、超微粒子の粒径分布のバラツキが小さいときにのみ
観測されるもので、このことから粒径分布のバラツキが
反応室へレーザーを照射する前に比べて抑えられている
ことがわかった。当然ながらこのピーク位置はターゲッ
トの吸収端よりも短波長側にシフトしており、量子サイ
ズ効果が確認できる。
【００１７】さらに、捕集板上にカーボン支持膜を張り
付け、その上に超微粒子を捕集したものを透過電子顕微
鏡で観察したところ、反応室にレーザーを照射した場合
には、しなかった場合に比べて、粒径６ｎｍ以上の超微
粒子の数が極端に減少することがわかった。すなわち、
粒径６ｎｍ以上の超微粒子が反応室へのレーザー照射に
より蒸発したことがわかった。
付け、その上に超微粒子を捕集したものを透過電子顕微
鏡で観察したところ、反応室にレーザーを照射した場合
には、しなかった場合に比べて、粒径６ｎｍ以上の超微
粒子の数が極端に減少することがわかった。すなわち、
粒径６ｎｍ以上の超微粒子が反応室へのレーザー照射に
より蒸発したことがわかった。
【００１８】今回、ＣｄＳ0.6Ｓｅ0.4超微粒子について
述べたがこれに限ることなく、例えばＣｄＳｅ、ＺｎＳ
ｅ、ＣｄＴｅをはじめとするＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰなどのＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体等のいかなる半導体についても、その
光学吸収端と同程度のエネルギーを持ちしかも半導体を
蒸発させるに十分なパワーを持つレーザーがあれば、本
発明による半導体超微粒子の製造方法が適用できる。実
施例からわかるように、本発明ではレーザー照射前の原
料となる超微粒子の製造方法には特に制限がない。した
がって、原料となる超微粒子の製造方法としては、本実
施例で用いたレーザー加熱以外に誘導加熱、抵抗加熱、
蒸発室内の圧力によっては電子ビーム加熱、アーク放電
など種々の方法を適用できる。 実施例２ 次に、本発明による超微粒子製造方法を溶媒中のＣｄＳ
コロイドに応用した例を図３により説明する。図３は本
発明の実施例を示す超微粒子分散材料を製造するために
用いた製造装置の断面図である。まず原料となるＣｄＳ
超微粒子を、過塩素酸カドミウム（Ｃｄ（ＣｌＯ4）2）
と硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓ）を用いて作製した。１×
１０-3ｍｏｌ／ｌの過塩素酸カドミウムのエタノール溶
液１００ｃｃに１×１０-3ｍｏｌ／ｌの硫化ナトリウム
のエタノール溶液１００ｃｃを室温で混合することでＣ
ｄＳコロイドエタノール溶液を作製した。この方法で得
られたＣｄＳコロイドは黄色で、この透過光吸収スペク
トルを測定したところ４２０ｎｍ付近に肩を持ち、吸収
の立ち上がりに相当する波長（オンセット波長）は４８
０ｎｍであった。バルクのＣｄＳは室温で５２０ｎｍ付
近にオンセットの波長を有しており、作製したＣｄＳコ
ロイドのバンドギャップは量子サイズ効果のために短波
長側にシフトしている。また、従来報告されているＣｄ
Ｓコロイドの吸収スペクトルと粒径の関係からその粒径
を見積ると、５〜７ｎｍであると推定できる。
述べたがこれに限ることなく、例えばＣｄＳｅ、ＺｎＳ
ｅ、ＣｄＴｅをはじめとするＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰなどのＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体等のいかなる半導体についても、その
光学吸収端と同程度のエネルギーを持ちしかも半導体を
蒸発させるに十分なパワーを持つレーザーがあれば、本
発明による半導体超微粒子の製造方法が適用できる。実
施例からわかるように、本発明ではレーザー照射前の原
料となる超微粒子の製造方法には特に制限がない。した
がって、原料となる超微粒子の製造方法としては、本実
施例で用いたレーザー加熱以外に誘導加熱、抵抗加熱、
蒸発室内の圧力によっては電子ビーム加熱、アーク放電
など種々の方法を適用できる。 実施例２ 次に、本発明による超微粒子製造方法を溶媒中のＣｄＳ
コロイドに応用した例を図３により説明する。図３は本
発明の実施例を示す超微粒子分散材料を製造するために
用いた製造装置の断面図である。まず原料となるＣｄＳ
超微粒子を、過塩素酸カドミウム（Ｃｄ（ＣｌＯ4）2）
と硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓ）を用いて作製した。１×
１０-3ｍｏｌ／ｌの過塩素酸カドミウムのエタノール溶
液１００ｃｃに１×１０-3ｍｏｌ／ｌの硫化ナトリウム
のエタノール溶液１００ｃｃを室温で混合することでＣ
ｄＳコロイドエタノール溶液を作製した。この方法で得
られたＣｄＳコロイドは黄色で、この透過光吸収スペク
トルを測定したところ４２０ｎｍ付近に肩を持ち、吸収
の立ち上がりに相当する波長（オンセット波長）は４８
０ｎｍであった。バルクのＣｄＳは室温で５２０ｎｍ付
近にオンセットの波長を有しており、作製したＣｄＳコ
ロイドのバンドギャップは量子サイズ効果のために短波
長側にシフトしている。また、従来報告されているＣｄ
Ｓコロイドの吸収スペクトルと粒径の関係からその粒径
を見積ると、５〜７ｎｍであると推定できる。
【００１９】このようにして作製したエタノール中に分
散したＣｄＳコロイドを石英ガラス製の容器８に入れ、
側面からＹＡＧレーザーの第３高調波により励起した色
素レーザー光（波長425nm、パワー密度5J/cm2）を照射
した。照射開始から約十分間で溶液の色が初期の黄色か
ら薄黄色に変化した。その透過光吸収スペクトルは４１
０ｎｍ付近にオンセットの波長を有しており、これは粒
径の大きいＣｄＳコロイドが分解されたために平均粒径
が減少し吸収端が短波長側にシフトしたことを示してい
る。レーザー光照射前の超微粒子について行ったのと同
様な方法で粒径を見積ると、３〜４ｎｍと推定できる。
散したＣｄＳコロイドを石英ガラス製の容器８に入れ、
側面からＹＡＧレーザーの第３高調波により励起した色
素レーザー光（波長425nm、パワー密度5J/cm2）を照射
した。照射開始から約十分間で溶液の色が初期の黄色か
ら薄黄色に変化した。その透過光吸収スペクトルは４１
０ｎｍ付近にオンセットの波長を有しており、これは粒
径の大きいＣｄＳコロイドが分解されたために平均粒径
が減少し吸収端が短波長側にシフトしたことを示してい
る。レーザー光照射前の超微粒子について行ったのと同
様な方法で粒径を見積ると、３〜４ｎｍと推定できる。
【００２０】本実施例はＣｄＳコロイドを用いているが
これに限ることなく、たとえばＣｄＳｅなど溶液中にコ
ロイドが形成できるいかなる半導体においても、その吸
収端よりも高エネルギーで十分なパワーを持つレーザー
を用いることにより、本発明による超微粒子製造法が適
用できる。
これに限ることなく、たとえばＣｄＳｅなど溶液中にコ
ロイドが形成できるいかなる半導体においても、その吸
収端よりも高エネルギーで十分なパワーを持つレーザー
を用いることにより、本発明による超微粒子製造法が適
用できる。
【００２１】
【発明の効果】本発明の製造法によれば、粒径分布を持
つ半導体超微粒子のある粒径以上のものを選択的に蒸発
させることができるので、超微粒子の粒径分布のバラツ
キは小さくなり、単位超微粒子濃度当りの光学非線形性
が増加する。
つ半導体超微粒子のある粒径以上のものを選択的に蒸発
させることができるので、超微粒子の粒径分布のバラツ
キは小さくなり、単位超微粒子濃度当りの光学非線形性
が増加する。
【図１】本発明の実施例を示す超微粒子分散材料を製造
するために用いた製造装置の模式図である。
するために用いた製造装置の模式図である。
【図２】本発明の原理を説明するための模式図であっ
て、（ａ）は半導体超微粒子の粒径分布の例を示し、
（ｂ）は半導体超微粒子の粒径と光学吸収端の関係を
（矢印は単色光源のエネルギーの例を示す）示し、
（ｃ）は本発明による製造方法により製造した場合の超
微粒子の粒径分布の例を示す。
て、（ａ）は半導体超微粒子の粒径分布の例を示し、
（ｂ）は半導体超微粒子の粒径と光学吸収端の関係を
（矢印は単色光源のエネルギーの例を示す）示し、
（ｃ）は本発明による製造方法により製造した場合の超
微粒子の粒径分布の例を示す。
【図３】本発明の実施例を示す超微粒子分散材料を製造
するために用いた製造装置の断面図である。
するために用いた製造装置の断面図である。
１ 蒸発室 ２ 反応室 ３ 捕集室 ４ ターゲット ５ レーザー光導入窓 ６ 捕集板 ７ 不活性ガス導入管 ８ 石英ガラス容器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年４月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 修平 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 数１０ｎｍ以下の様々な粒径を持つ半導
体超微粒子の分散状態において、粒径によりその光学吸
収端が違うことを利用して、ある特定の波長の光を吸収
する微粒子のみを光照射によって再蒸発させることによ
り、粒径分布のバラツキを小さくすることを特徴とする
半導体超微粒子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06328292A JP3358203B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体超微粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06328292A JP3358203B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体超微粒子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05261267A true JPH05261267A (ja) | 1993-10-12 |
| JP3358203B2 JP3358203B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=13224819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06328292A Expired - Fee Related JP3358203B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体超微粒子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3358203B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005021420A1 (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | Japan Science And Technology Agency | ナノスケール物質の構造制御方法、及び、当該構造制御方法を用いたナノスケールの低次元量子構造体の製造方法 |
| US8435477B2 (en) | 1997-07-21 | 2013-05-07 | Nanogram Corporation | Dispersions of submicron doped silicon particles |
| US8632702B2 (en) | 2007-01-03 | 2014-01-21 | Nanogram Corporation | Silicon/germanium particle inks, doped particles, printing and processes for semiconductor applications |
| US8895962B2 (en) | 2010-06-29 | 2014-11-25 | Nanogram Corporation | Silicon/germanium nanoparticle inks, laser pyrolysis reactors for the synthesis of nanoparticles and associated methods |
| US9000083B2 (en) | 2001-08-03 | 2015-04-07 | Nanogram Corporation | Silicon nanoparticle dispersions |
| US9175174B2 (en) | 2000-10-17 | 2015-11-03 | Nanogram Corporation | Dispersions of submicron doped silicon particles |
| US9199435B2 (en) | 2001-01-26 | 2015-12-01 | Nanogram Corporation | Dispersions of silicon nanoparticles |
| US9475695B2 (en) | 2013-05-24 | 2016-10-25 | Nanogram Corporation | Printable inks with silicon/germanium based nanoparticles with high viscosity alcohol solvents |
| KR20190034748A (ko) * | 2017-09-25 | 2019-04-03 | 한국에너지기술연구원 | 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템 |
| KR20190034747A (ko) * | 2017-09-25 | 2019-04-03 | 한국에너지기술연구원 | 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템 |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP06328292A patent/JP3358203B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8435477B2 (en) | 1997-07-21 | 2013-05-07 | Nanogram Corporation | Dispersions of submicron doped silicon particles |
| US9175174B2 (en) | 2000-10-17 | 2015-11-03 | Nanogram Corporation | Dispersions of submicron doped silicon particles |
| US9199435B2 (en) | 2001-01-26 | 2015-12-01 | Nanogram Corporation | Dispersions of silicon nanoparticles |
| US9448331B2 (en) | 2001-01-26 | 2016-09-20 | Nanogram Corporation | Dispersions of blends of silicon nanoparticles and silica nanoparticles |
| US9000083B2 (en) | 2001-08-03 | 2015-04-07 | Nanogram Corporation | Silicon nanoparticle dispersions |
| US7964066B2 (en) | 2003-08-29 | 2011-06-21 | Japan Science And Technology Agency | Method for controlling structure of nano-scale substance, and method for preparing low dimensional quantum structure having nano-scale using the method for controlling structure |
| JP2005074557A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Japan Science & Technology Agency | ナノスケール物質の構造制御方法 |
| WO2005021420A1 (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | Japan Science And Technology Agency | ナノスケール物質の構造制御方法、及び、当該構造制御方法を用いたナノスケールの低次元量子構造体の製造方法 |
| US8632702B2 (en) | 2007-01-03 | 2014-01-21 | Nanogram Corporation | Silicon/germanium particle inks, doped particles, printing and processes for semiconductor applications |
| US8895962B2 (en) | 2010-06-29 | 2014-11-25 | Nanogram Corporation | Silicon/germanium nanoparticle inks, laser pyrolysis reactors for the synthesis of nanoparticles and associated methods |
| US9006720B2 (en) | 2010-06-29 | 2015-04-14 | Nanogram Corporation | Silicon/germanium nanoparticles and inks having low metal contamination |
| US9475695B2 (en) | 2013-05-24 | 2016-10-25 | Nanogram Corporation | Printable inks with silicon/germanium based nanoparticles with high viscosity alcohol solvents |
| KR20190034748A (ko) * | 2017-09-25 | 2019-04-03 | 한국에너지기술연구원 | 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템 |
| KR20190034747A (ko) * | 2017-09-25 | 2019-04-03 | 한국에너지기술연구원 | 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3358203B2 (ja) | 2002-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5705280B2 (ja) | ｐ型半導体酸化亜鉛膜の製造方法、及び透明基板を使用したパルスレーザ堆積方法 | |
| US6936322B2 (en) | Optical element, and manufacturing method thereof | |
| Semaltianos et al. | Silicon nanoparticles generated by femtosecond laser ablation in a liquid environment | |
| Hanabusa | Photoinduced deposition of thin films | |
| US5433791A (en) | MBE apparatus with photo-cracker cell | |
| JPH05261267A (ja) | 半導体超微粒子の製造方法 | |
| Semaltianos et al. | II–VI semiconductor nanoparticles synthesized by laser ablation | |
| US4629859A (en) | Enhanced evaporation from a laser-heated target | |
| Albarkaty et al. | Erbium-doped chalcogenide glass thin film on silicon using femtosecond pulsed laser with different deposition temperatures | |
| Zhang et al. | The preparation of photoluminescent Si nanocrystal–SiOX films by reactive evaporation | |
| El-Mallah et al. | Influence of UV irradiation on optical properties of thermally evaporated 4, 4′-(1E, 1′ E)-2, 2′-(2-aminopyrimidine-4, 6-diyl) bis (ethene-2, 1-diyl) bis (N, N-dimethylaniline) thin films | |
| JP3099501B2 (ja) | 超微粒子分散材料の製造方法 | |
| Laguna et al. | Optical properties of nanocrystalline silicon thin films produced by size-selected cluster beam deposition | |
| Wu et al. | Production of silicon quantum dots for photovoltaic applications by picosecond pulsed laser ablation | |
| Ohtsuka et al. | Ultrafast nonlinear optical effect in CdTe-doped glasses fabricated by the laser evaporation method | |
| JPH0596154A (ja) | 超微粒子分散材料の作製方法 | |
| JPH03294830A (ja) | 非線形光学材料およびその製造方法 | |
| Hess et al. | Control of laser desorption using tunable single pulses and pulse pairs | |
| Orii et al. | Study of the photodissociation of a CdSe nanocrystal beam by means of photoluminescence and Raman scattering | |
| Iaseniuc et al. | Influence of heat treatment and illumination on the vibration modes of (As4S3Se3) 1-xSnx thin films | |
| Neelima et al. | Crystallization of Germanium-SiO2 composite films via nanosecond laser pulse irradiation | |
| Mouane et al. | Formation of monodispersed carbon nanospheres by pulsed laser irradiation of HOPG | |
| Torrisi et al. | Investigations on MoS2 plasma by IR pulsed laser irradiation in high vacuum | |
| JP2005053720A (ja) | カーボンナノチューブの製造方法 | |
| JP3341361B2 (ja) | 超微粒子分散材料の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091011 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101011 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |