RU2517781C2 - Method of production of semiconductor nanoparticles - Google Patents
Method of production of semiconductor nanoparticles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2517781C2 RU2517781C2 RU2012124397/28A RU2012124397A RU2517781C2 RU 2517781 C2 RU2517781 C2 RU 2517781C2 RU 2012124397/28 A RU2012124397/28 A RU 2012124397/28A RU 2012124397 A RU2012124397 A RU 2012124397A RU 2517781 C2 RU2517781 C2 RU 2517781C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- semiconductor
- production
- sample
- formation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии изготовления наночастиц и может быть использовано при получении новых материалов для микро- и оптоэлектроники, солнечных батарей, светодиодных ламп, силовой электроники и других областей полупроводниковой техники.The invention relates to the field of nanoparticle manufacturing technology and can be used to obtain new materials for micro- and optoelectronics, solar panels, LED lamps, power electronics and other areas of semiconductor technology.
Известен способ синтеза наночастиц сложных оксидов металлов в сверхкритической воде (Патент №2438982, МПК C01G 1/02, В82В 1/00, C01D 15/00). Для получения наночастиц сложного оксида LiMeO2, где Me-Со, Ni, Zn, Cu, смешивают 0,1 М водный раствор нитрата лития LiNO3 и соли Me-Со, Ni, Zn, Cu со сверхкритической водой в реакторе проточного типа при температуре 370-390°С, давлении 220-230 атм. В качестве солей металлов используют такие соли как сульфат кобальта CoSO4, сульфат цинка ZnSO4, уксуснокислый никель Ni(СН3СОО)2, уксуснокислая медь Cu(CH3COO)2.A known method of synthesis of nanoparticles of complex metal oxides in supercritical water (Patent No. 2438982, IPC C01G 1/02, B82B 1/00, C01D 15/00). To obtain LiMeO 2 complex oxide nanoparticles, where Me-Co, Ni, Zn, Cu, a 0.1 M aqueous solution of lithium nitrate LiNO 3 and salts of Me-Co, Ni, Zn, Cu are mixed with supercritical water in a flow-type reactor at a temperature 370-390 ° C, pressure 220-230 atm. As metal salts, salts such as cobalt sulfate CoSO 4 , zinc sulfate ZnSO 4 , nickel acetic acid Ni (CH 3 COO) 2 , copper acetate Cu (CH 3 COO) 2 are used .
Недостатком данного изобретения является то, что необходимо поддерживать температуру от 370-390°С и создавать давление 220-230 атм. Для этого необходим специальный реактор, что является дорогостоящим оборудованием. К тому же сульфат кобальта CoSO4 может вызывать аллергическую реакцию и оказывать мутагенный эффект.The disadvantage of this invention is that it is necessary to maintain a temperature of 370-390 ° C and create a pressure of 220-230 atm. For this, a special reactor is required, which is expensive equipment. In addition, cobalt sulfate CoSO 4 can cause an allergic reaction and have a mutagenic effect.
Известен способ получения наночастиц золота из железорудного сырья (Патент №2424339, МПК С22В 11/00, В82В 3/00, B22F 9/24). Способ получения наночастиц золота включает восстановление содержащихся в растворе прекурсоров золота с использованием в качестве восстановителя водного экстракта чайных листьев. Содержащий прекурсоры золота раствор получают из железорудного сырья путем ионной флотации железорудного сырья. Затем проводят растворение полученного концентрата в царской водке и флотоэкстракцию поверхностно-активными веществами ионов золота в экстракт. После флотоэкстракции осуществляют концентрирование.A known method for producing gold nanoparticles from iron ore (Patent No. 2424339, IPC С22В 11/00, В82В 3/00, B22F 9/24). A method for producing gold nanoparticles involves the recovery of gold precursors contained in a solution using tea leaf water extract as a reducing agent. A solution containing gold precursors is obtained from iron ore by ion flotation of iron ore. Then, the obtained concentrate is dissolved in aqua regia and flotoextraction of gold ions into the extract with surfactants. After flotation, concentration is carried out.
Недостатком данного изобретения является то, что помимо ионизации железной руды необходимо растворение полученного концентрата в царской водке. Это приводит к необходимости утилизации продуктов реакции на специальном оборудовании, не нарушая экологию.The disadvantage of this invention is that in addition to ionization of iron ore, it is necessary to dissolve the resulting concentrate in aqua regia. This leads to the need for the disposal of reaction products on special equipment, without violating the environment.
Известен способ получения углеродсодержащих наночастиц «углеродсодержащая наночастица и способ ее получения» (Патент №2424185, МПК С01В 31/06, В82В 1/00, В82В 3/00). Получение углеродосодержащих наночастиц заключается в том, что заряд взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом, состоящий из смеси тринитротолуола и гексогена, обкладывают льдом, охлажденным ниже минус 25°С, в соотношении (4-6):1 к массе заряда взрывчатого вещества. Подрывают полученный заряд взрывчатого вещества. Полученную суспензию углеродсодержащих наночастиц подвергают химической очистке. Затем проводят дезагрегацию углеродсодержащих наночастиц в составе суспензии путем троекратного замораживания суспензии до температуры ниже температуры кипения жидкого азота. На обрабатываемую суспензию воздействуют ультразвуком с частотой 18-27 Гц в течение 5-18 минут. Получают углеродсодержащие наночастицы, которые состоят из углеродного кубического монокристаллического ядра, размеры которого не превышают 4 нм, и однослойной оболочки из углеродов толщиной от 0,190 до 0,200 нм.A known method for producing carbon-containing nanoparticles is “carbon-containing nanoparticles and a method for its preparation” (Patent No. 2424185, IPC С01В 31/06, В82В 1/00, В82В 3/00). The preparation of carbon-containing nanoparticles consists in the fact that the charge of an explosive with a negative oxygen balance, consisting of a mixture of trinitrotoluene and hexogen, is covered with ice cooled below minus 25 ° С in the ratio (4-6): 1 to the mass of the explosive charge. Undermine the resulting explosive charge. The resulting suspension of carbon-containing nanoparticles is subjected to chemical purification. Then, carbon-containing nanoparticles in the composition of the suspension are disaggregated by freezing the suspension three times to a temperature below the boiling point of liquid nitrogen. The treated suspension is subjected to ultrasound at a frequency of 18-27 Hz for 5-18 minutes. Get carbon-containing nanoparticles, which consist of a carbon cubic single crystal core, the size of which does not exceed 4 nm, and a single-layer shell of carbon with a thickness of from 0.190 to 0.200 nm.
Недостатком данного изобретения является то, что необходимо использовать взрывчатые вещества тринитротолуола и гексогена. Иметь специальное оборудование для взрыва, химической очистки и троекратного вымораживания суспензии.The disadvantage of this invention is that it is necessary to use explosives Trinitrotoluene and RDX. Have special equipment for explosion, chemical cleaning and thrice freezing of the suspension.
Известен способ получения металлического порошка (Патент №2418890, МПК С25С 5/02 В82В 3/00). Частицы металла из электролита осаждают на подложку до окончания стадии формирования из некристаллических зародышей икосаэдрических микро- и наночастиц. Затем частицы подвергают отжигу в нейтральной среде при температуре 450-500°С с выдержкой в течение 25-60 минут. Нагрев до температуры отжига ведут со скоростью 5-15°С/мин. После отжига создают условия для разрушения частиц. Полученные микро- и наночастицы отделяют от подложки перед отжигом или после отжига.A known method of producing a metal powder (Patent No. 2418890, IPC С25С 5/02 В82В 3/00). The metal particles from the electrolyte are deposited on the substrate until the stage of formation of icosahedral micro- and nanoparticles from non-crystalline nuclei is completed. Then the particles are subjected to annealing in a neutral medium at a temperature of 450-500 ° C with exposure for 25-60 minutes. Heating to the annealing temperature is carried out at a rate of 5-15 ° C / min. After annealing, conditions are created for the destruction of particles. The resulting micro- and nanoparticles are separated from the substrate before annealing or after annealing.
Недостатком данного изобретения является то, что необходимо использовать электролит, а создание устойчивых электролитов для многих металлов является отдельной и временами достаточно сложной задачей, поэтому ограничивается класс осаждаемых материалов. Происходит химическая реакция восстановления металла из раствора, поэтому невозможно контролировать состав осажденного слоя, так как осаждаться может как чистый металл, так и его производные.The disadvantage of this invention is that it is necessary to use an electrolyte, and the creation of stable electrolytes for many metals is a separate and sometimes quite difficult task, therefore, the class of deposited materials is limited. A chemical reaction occurs for the reduction of a metal from a solution; therefore, it is impossible to control the composition of the deposited layer, since both pure metal and its derivatives can be deposited.
В качестве прототипа был выбран способ получения наночастиц халькогенидов металлов (Патент №2417863, МПК B22F 9/16). Способ получения стабилизированных халькогенорганическими лигандами наночастиц халькогенидов металлов состава Mek Y1(YR)m, где Me=Zn, Cd, Hg, Pb; Y=S, Se, Те; К=СН3, С2Н5, C4H9, НОСН2СН2; k=12-28, 1=8-24, m=4-8, из халькогена и солей металлов включает предварительную активацию халькогена щелочью в гидразингидрате, при этом активацию халькогена проводят при соотношении щелочь:халькоген 1:2-4 при температуре 60-70°С, а к полученному раствору полихалькогенида щелочного металла добавляют органический галогенид, приводящий к образованию органического полихалькогенида, причем последний отделяют от водно-гидразинового слоя и подвергают воздействию щелочи в гидразингидрате с последующим добавлением раствора соли металла.As a prototype, a method for producing metal chalcogenide nanoparticles was selected (Patent No. 2417863, IPC B22F 9/16). The method of obtaining stabilized organochalcogen ligands of metal chalcogenide nanoparticles of the composition Me k Y 1 (YR) m , where Me = Zn, Cd, Hg, Pb; Y = S, Se, Te; K = CH 3 , C 2 H 5 , C 4 H 9 , HOSN 2 CH 2 ; k = 12-28, 1 = 8-24, m = 4-8, from chalcogen and metal salts includes the preliminary activation of chalcogen with alkali in hydrazine hydrate, while the activation of chalcogen is carried out at an alkali: chalcogen ratio of 1: 2-4 at a temperature of 60- 70 ° C, and an organic halide is added to the resulting alkali metal polychalcogenide solution, resulting in the formation of an organic polychalcogenide, the latter being separated from the water-hydrazine layer and exposed to alkali in hydrazine hydrate, followed by the addition of a metal salt solution.
Недостатком данного изобретения является то, что для получения халькогенидных наночастиц необходимо проводить активацию халькогена щелочью, с выдерживанием температурного режима, с дальнейшим добавлением галогенида и солей металлов. Предлагаемая схема состоит из большого количества технологических этапов, требующих специального оборудования и контроля над реакциями.The disadvantage of this invention is that to obtain chalcogenide nanoparticles, it is necessary to activate the chalcogen with alkali, withstanding the temperature regime, with the further addition of halide and metal salts. The proposed scheme consists of a large number of process steps that require special equipment and reaction control.
Техническим результатом данного изобретения является создание способа получения полупроводниковых наночастиц при воздействии лазерного излучения на полупроводниковые образцы (кристаллы халькогенида свинца - PbTe, PbS, PbSe), помещенные в инертную жидкую фазу. Такое решение приводит к уменьшению технологических этапов и не требуется специального оборудования.The technical result of this invention is to provide a method for producing semiconductor nanoparticles by the action of laser radiation on semiconductor samples (lead chalcogenide crystals - PbTe, PbS, PbSe) placed in an inert liquid phase. This solution leads to a decrease in technological stages and does not require special equipment.
Технический результат достигается тем, что в способе получения полупроводниковых наночастиц полупроводниковый образец (кристалл халькогенида свинца - PbTe, PbS, PbSe) помещают в инертную жидкую фазу (например глицерин), непрерывное лазерное излучение фокусируют со стороны раствора на границе раздела образец-жидкость с диаметром пятна от 50 мкм до 100 мкм, варьируя мощность в диапазоне от 4 Вт до 10 Вт без образования оптического пробоя.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing semiconductor nanoparticles, a semiconductor sample (a lead chalcogenide crystal - PbTe, PbS, PbSe) is placed in an inert liquid phase (for example glycerin), continuous laser radiation is focused from the solution side at the sample-liquid interface with a spot diameter from 50 μm to 100 μm, varying the power in the range from 4 W to 10 W without the formation of optical breakdown.
Для получения полупроводниковых наночастиц полупроводниковый образец (кристалл халькогенида свинца - PbTe, PbS, PbSe) помещают в инертную (во избежание образования оксидов) жидкую фазу (например, глицерин), фокусируют непрерывное лазерное излучение (с длиной волны 1.06 мкм, что много больше ширины запрещенной зоны) со стороны раствора на границу раздела образец-жидкость с диаметром пятна 50 мкм, при этом мощность лазерного излучения варьируют в диапазоне 4 Вт без образования оптического пробоя. Получений коллоидный раствор состоит из наночастиц, средний размер которых составляет 8-9 нм, с узким распределением относительно среднего размера (см. фиг.2). Лазерным излучением производят либо локальное воздействие, либо сканирование поверхности образца от 2 до 5 раз.To obtain semiconductor nanoparticles, a semiconductor sample (lead chalcogenide crystal - PbTe, PbS, PbSe) is placed in an inert (to prevent the formation of oxides) liquid phase (for example, glycerin), and continuous laser radiation (with a wavelength of 1.06 μm, which is much larger than the forbidden width, is focused zone) from the solution side to the sample-liquid interface with a spot diameter of 50 μm, while the laser radiation power varies in the range of 4 W without the formation of optical breakdown. The resulting colloidal solution consists of nanoparticles, the average size of which is 8-9 nm, with a narrow distribution relative to the average size (see figure 2). Laser radiation produces either local exposure or scanning of the surface of the sample from 2 to 5 times.
Изобретение поясняется представленными фиг.1, 2: фиг.1 - схема воздействия; фиг.2 - диаграмма распределения частиц по размерам построена на лазерном анализаторе частиц Horiba LB-550, мощность лазерного излучения составляла 4 Вт.The invention is illustrated by the presented figures 1, 2: figure 1 - scheme of exposure; figure 2 - diagram of the distribution of particle sizes built on a laser particle analyzer Horiba LB-550, the laser radiation power was 4 watts.
Способ получения полупроводниковых наночастиц был осуществлен по схеме, показанной на фиг.1, в которую входит 1 - волоконный лазер, 2 - инертная жидкая фаза (например, глицерин), 3 - образец (халькогениды свинца).The method of producing semiconductor nanoparticles was carried out according to the scheme shown in figure 1, which includes 1 - fiber laser, 2 - inert liquid phase (for example, glycerin), 3 - sample (lead chalcogenides).
Заявляемый способ основан на проведенных исследованиях физико-химических процессов формирования полупроводниковых наночастиц под действием лазерного излучения. В настоящем способе формирование полупроводниковых наночастиц проводится под действием лазерного излучения, когда полупроводниковый образец помещен в жидкую фазу.The inventive method is based on studies of physicochemical processes of the formation of semiconductor nanoparticles under the influence of laser radiation. In the present method, the formation of semiconductor nanoparticles is carried out under the action of laser radiation when the semiconductor sample is placed in the liquid phase.
Особенность способа заключается в том, что полупроводниковые наночастицы получают в жидкой фазе под воздействием лазерного излучения на полупроводниковую мишень. Такой подход позволяет отказаться от применения химических реакций разложения, а также специального оборудования для промывки полученных наночастиц.A feature of the method is that semiconductor nanoparticles are obtained in the liquid phase under the influence of laser radiation on a semiconductor target. This approach eliminates the use of chemical decomposition reactions, as well as special equipment for washing the obtained nanoparticles.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012124397/28A RU2517781C2 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Method of production of semiconductor nanoparticles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012124397/28A RU2517781C2 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Method of production of semiconductor nanoparticles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012124397A RU2012124397A (en) | 2013-12-20 |
| RU2517781C2 true RU2517781C2 (en) | 2014-05-27 |
Family
ID=49784528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012124397/28A RU2517781C2 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Method of production of semiconductor nanoparticles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2517781C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2587537C1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method for deposition of lead chalcogenides semiconductor nanoparticles from colloidal solutions |
| RU2630342C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-09-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for extracting carbon nanotubes from dispersed carbon-catalyst composite |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993012537A1 (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-24 | Energy Conversion Devices, Inc. | High quality photovoltaic semiconductor material and laser ablation method of fabricating same |
| RU2417155C2 (en) * | 2009-01-22 | 2011-04-27 | Закрытое акционерное общество "Объединенная компания высокорискового инновационного финансирования ОК ВИНФИН" | Method for production of nanosize particles, nanostructuring, strengthening of surface and device for its realisation |
| RU130402U1 (en) * | 2012-10-19 | 2013-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | DEVICE FOR PRODUCING A COLLOIDAL SOLUTION OF NANOPARTICLES IN A LIQUID BY LASER ABLATION METHOD |
-
2012
- 2012-06-13 RU RU2012124397/28A patent/RU2517781C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993012537A1 (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-24 | Energy Conversion Devices, Inc. | High quality photovoltaic semiconductor material and laser ablation method of fabricating same |
| RU2417155C2 (en) * | 2009-01-22 | 2011-04-27 | Закрытое акционерное общество "Объединенная компания высокорискового инновационного финансирования ОК ВИНФИН" | Method for production of nanosize particles, nanostructuring, strengthening of surface and device for its realisation |
| RU130402U1 (en) * | 2012-10-19 | 2013-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | DEVICE FOR PRODUCING A COLLOIDAL SOLUTION OF NANOPARTICLES IN A LIQUID BY LASER ABLATION METHOD |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2587537C1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method for deposition of lead chalcogenides semiconductor nanoparticles from colloidal solutions |
| RU2630342C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-09-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for extracting carbon nanotubes from dispersed carbon-catalyst composite |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012124397A (en) | 2013-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Laser synthesis and processing of colloids: fundamentals and applications | |
| US8088193B2 (en) | Method for making nanoparticles | |
| Geng et al. | Facile route to Zn-based II− VI semiconductor spheres, hollow spheres, and core/shell nanocrystals and their optical properties | |
| Wei et al. | Rational strategy for shaped nanomaterial synthesis in reverse micelle reactors | |
| Swiatkowska-Warkocka et al. | Pulsed laser irradiation of colloidal nanoparticles: a new synthesis route for the production of non-equilibrium bimetallic alloy submicrometer spheres | |
| Zhang et al. | Layered seed-growth of AgGe football-like microspheres via precursor-free picosecond laser synthesis in water | |
| JP4865210B2 (en) | Method for producing tellurium nanoparticles and method for producing bismuth telluride nanoparticles | |
| Wang et al. | Facile and chemically pure preparation of YVO4: Eu3+ colloid with novel nanostructure via laser ablation in water | |
| Johny et al. | SnS2 nanoparticles by liquid phase laser ablation: effects of laser fluence, temperature and post irradiation on morphology and hydrogen evolution reaction | |
| Mottaghi et al. | Ag/Pd core-shell nanoparticles by a successive method: Pulsed laser ablation of Ag in water and reduction reaction of PdCl2 | |
| JP2010185135A (en) | Method for producing core shell type metal nanoparticle | |
| Jafari et al. | Effect of preparation conditions on synthesis of Ag2Se nanoparticles by simple sonochemical method assisted by thiourea | |
| Zhu et al. | Room-temperature synthesis of cuprous oxide and its heterogeneous nanostructures for photocatalytic applications | |
| Lu et al. | Strategies for tailoring the properties of chemically precipitated metal powders | |
| Navas et al. | Temperature and solution assisted synthesis of anisotropic ZnO nanostructures by pulsed laser ablation | |
| RU2517781C2 (en) | Method of production of semiconductor nanoparticles | |
| JP5713756B2 (en) | Copper selenide particle powder and method for producing the same | |
| Zhang et al. | Laser ablation in liquids for nanomaterial synthesis and applications | |
| JP5678437B2 (en) | Synthesis method of nanocrystalline alloys | |
| Ivanchenko et al. | Facile aqueous synthesis of hollow dual plasmonic hetero-nanostructures with tunable optical responses through nanoscale Kirkendall effects | |
| Muradov et al. | The effect of Cu doping on structural, optical properties and photocatalytic activity of Co3O4 nanoparticles synthesized by sonochemical method | |
| Absi et al. | A review on preparation and characterization of silver/nickel oxide nanostructures and their applications | |
| JP2009203484A (en) | Method for synthesizing wire-shaped metal particle | |
| JP2008179836A (en) | Method of synthesizing wire-shaped metal particle | |
| JP3607656B2 (en) | Method for producing noble metal nanoparticles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170614 |