JP5682902B2 - 水分散性を有する高発光効率ナノ粒子 - Google Patents
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Description
からなり、直径1.5〜15ナノメートル程度である。これらの半導体ナノ粒子は溶液法によって作製され、新しいタイプの蛍光体として活発に研究が進められている。これら半導体ナノ粒子は、いわゆる量子サイズ効果により、同じ材料でできていても粒径が小さくなるほどバンドギャップが広がって短波長側の発光を示すようになる。
1.表面原子の割合が高いために、適切な被覆処理をしないとすぐに凝集する。
2.表面には欠陥が多く存在するので、それを注意して除かないと高い発光効率が得られない。
3.ゾル‐ゲル法を使ってガラスで覆う場合や、バイオ用の蛍光プローブとして用いる場合には、水分散性を持つことが非常に大切になる。
する方法が有効と報告されている(非特許文献8、特許文献2)。
、合成はII−VI族半導体よりも難しく、高温や高圧の条件が必要になる。このため、II−VI族半導体の研究よりはずっと数は少ないが、この6−7年の間にいくつか試みられている。
%程度であった。ここで、フッ酸処理の際には、有機溶媒にフッ化水素を含む水を10体積%程度加えるのが一般的であり、この段階では、水分散性を有するIII−V族ナノ粒子
は得られていなかった。
ノ粒子についての記載がある。さらに、III−V族ナノ粒子の表面に金属層を設けること
で、水の中に高い発光効率で安定に保持できるナノ粒子複合体が得られるとされている(特許文献5)。しかしながら、これらの特許公報では、高い発光効率を得るための方法について具体的な開示がなく、また、安定性についても具体的な記載がなされていない。
要であり、また、高い発光効率を保ったまま水に分散させることには困難であった。このため、高い安定性を持つIII−V族ナノ粒子を、その発光効率を保ったまま水に安定に分
散できれば、応用上の利点は大きい。
範囲にあることがわかる。
の製造方法を提供することにある。さらに、本発明のその他の目的は、当該半導体ナノ粒子をガラスマトリックス中に保持してなる蛍光体、該蛍光体を用いる発光デバイス、及びその製造方法を提供することにある。
半導体ナノ粒子を分散した有機溶媒分散液と、II族化合物及びVI族化合物を含有する水溶液とを接触させることによって、III−V族半導体ナノ粒子の表面のIII族元素およびV族元素の一部がそれぞれII族元素およびVI族元素に置換して水溶液中に分散した状態となり、特に、VI族化合物としてVI族元素を含む界面活性剤を用いる場合には、これがナノ粒子の表面に付加されて水分散性が高まることを見出した。さらに、このナノ粒子に光を照射することによって、III−V族半導体ナノ粒子の表面にII−VI族半導体の層が形成されて
、コア/シェル構造を有するナノ粒子が得られることを見出した。
ノ粒子と比べると、III族元素の比率が高い特定の組成を有するものであり、公知のIII−V族半導体ナノ粒子と比較すると、水中でも非常に高い発光効率を示すものであることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
さ0.2ナノメートル以上4ナノメートル以下のシェルからなるコア/シェル構造を有し、V族元素に対するIII族元素のモル比が1.25〜3.0であり、かつ蛍光発光効率が
10%以上である直径2.5〜10ナノメートルのナノ粒子。
2. V族元素に対するIII族元素のモル比が1.28〜2.3であることを特徴とする
上記項1に記載のナノ粒子。
3. In,Ga及び Alからなる群から選ばれた少なくとも一種のIII族元素と、N,P,As及びSbからなる群から選ばれた少なくとも一種のV族元素を含有する上記項1又は2に記載のナノ粒子。
4. II族元素に対するVI族元素のモル比が0.75〜1.3である上記項1〜3のいずれかに記載のナノ粒子。
5. Zn,Cd及びHgからなる群から選ばれた少なくとも1つのII族元素と、S,Se及び Teからなる群から選ばれた少なくとも1つのVI族元素を含有する上記項4に記
載のナノ粒子。
6. コアにInP、シェルにZnSを含むナノ粒子において、その直径をD(ナノメートル単位としたときの数値)、III族元素に対するII族元素のモル比をyとしたときに、Dとyが下
記(1)〜(3)の条件を同時に満足する範囲にあることを特徴とする上記項1〜5のいずれかに記載のナノ粒子:
(3)2.5≦D≦10
7. 蛍光発光効率が50%以上である上記項1〜6のいずれかに記載のナノ粒子。
8. 水に分散する上記項1〜7のいずれかに記載のナノ粒子。
9. チオール基およびカルボキシル基を有する界面活性剤におけるチオール基がナノ粒子に結合していることを特徴とする上記項8に記載のナノ粒子。
10.下記(1)及び(2)の工程を含む上記項1〜7のいずれかに記載された水分散性ナノ粒子の製造方法:
(1) III-V族半導体ナノ粒子を含有する有機溶媒分散液を、II族元素を含む化合物及びVI族元素を含む化合物を含有する水溶液に接触させて、有機溶媒分散液中のIII-V族半導体ナノ粒子を水溶液中に移動させる工程;
(2) 上記(1)工程によってIII-V族半導体ナノ粒子を水溶液中に移動させた後、波長300〜600ナノメートルの光を該水溶液に照射する工程。
11. III-V族半導体ナノ粒子が、V族の2種の原子が直接に結合した部分を持つ化合物とIII族元素を含む化合物とをソルボサーマル法によって反応させて得られるものであ
る上記項10に記載の水分散性ナノ粒子の製造方法。
12. VI族元素を含む化合物としてVI族元素を含む界面活性剤を用いることを特徴とする上記項10又は11に記載の水分散性ナノ粒子の製造方法。
13. 上記項1〜9のいずれかに記載されたナノ粒子を、酸化珪素を構成成分とするマトリックス中に分散させた蛍光体。
14. 酸化珪素を含むマトリックスが、オルガノアルコキシシランを含む原料からゾル−ゲル法によって形成されたものである上記項13に記載のガラス蛍光体。
15. 上記項13又は14の蛍光体を発光源として含む発光デバイス。
(1)III−V族半導体ナノ粒子の製造工程:
従来、III−V族ナノ粒子におけるV族元素の供給源としては、珪素とV族元素が結合
した有機物が主に使われてきた。配位性溶媒中でこれを加熱分解することで、核を生成させた後に成長させ、ナノ粒子を得ることができる(ホットソープ法)。リンの場合を例に挙げると、V族元素の供給源としてはトリス(トリメチルシリル)ホスフィン(P[Si(CH3)3]3)が使われてきた。これは、非常に高価(ストレム社で、1グラム11000円程度)な上に、毒性が高くて不安定で、さらに空気中で自然発火する性質を持つので扱いが面倒である。これを他の物質に代替する試みは、以前に山口らによって行われた。(ケミストリー レターズ、33巻、1494ページ(2004年))この中では、リンの供給源として窒素とV族が結合した有機物を使用した。即ち、トリス(ジメチルアミノ)ホスフィン(P[N(CH3)2]3)を用い、345℃での熱分解により、InPナノ粒子が合成された
。こちらは、上記の1/10以下の低価格(ストレム社で5グラム3600円、和光純薬で25グラム9500円)でかつ、毒性が低く、扱いが容易である。しかしながら、合成されたInPナノ粒子は、サイズ分布が50%程度と比較的大きく、また発光は弱くてスペクトル幅が広いものであった。
ともできるが、次に説明するソルボサーマル法によるほうが、安価、安全、簡便にIII−
V族ナノ粒子を製造できる。以下、この方法について説明する。
混合して用いることができる。
させて分級する手法である。このときの粒径は、1.5〜6ナノメートル程度であることが多い。発光効率を上げるために、このコアの表面にさらに以下に記述する方法でシェル層をつける。
例がある。ソルボサーマル法では、塩化インジウムとリン化ナトリウムを原料にした場合、V族元素(リン)に対するIII族元素(インジウム)のモル比は1.2であった。ホットソープ法でのリン化インジウム合成は、1990年代から多くの研究がある。ほとんどの場合、トリス(トリメチルシリル)ホスフィンがリンの供給源となり、V族元素(リン)
に対するIII族元素(インジウム)のモル比として1.0−1.1の範囲の値が報告され
ている。リンの替りにヒ素を用いる反応では、トリス(トリメチルシリル)ヒ素をヒ素の供給源に用いることができる。この場合も、V族元素(ヒ素)に対するIII族元素(インジウム)のモル比は、1.0程度と報告されている。一方、本願明細書の作製法では、ナノ粒子の表面にIII族原子が多く配置される。発光効率を上げるためにIII-V族のコアにII-VI族のシェルをコートする際に、この表面の状態がシェルの性質に影響を与える可能性が
ある。
(i)混合液の調製工程
次いで、上記した方法で得られたIII-V族半導体ナノ粒子を含有する有機溶媒分散液を、II族元素を含む化合物及びVI族元素を含む化合物を含有する水溶液に接触させる。この際、水相には界面活性剤を分散させておく。この界面活性剤としては、VI族元素を含む水分散性の分子を用いるのが好都合である。その一例として、チオグリコール酸が挙げられる。この場合は、分子の一端の硫黄原子がナノ粒子の表面に接着し、分子の他端のカルボキシル基が中性からアルカリ性の領域でイオン化して、ナノ粒子の水中での安定分散に寄与する。このとき、界面活性剤に加えて、他のVI族元素を含む化合物を添加しても良い。
応が起きて、水溶液中のII族およびVI族イオンと置換されると共に、水溶液中に含まれる界面活性剤がナノ粒子表面に結合する。これにより、有機溶媒分散液中に含まれるナノ粒子が親水性となって、水相に移動して、水相中にIII-V族半導体ナノ粒子が分散した状態となる。この際、界面活性剤としては、チオールやアミン、アミノ酸等を用いることができる。チオールを用いた場合には、中に含まれる硫黄がVI族元素なので、他のVI族元素の量を減らすことができる。チオールとしては、チオグリコール酸、チオグリセロール、2−メルカプトエチルアミン、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプトコハク酸が例示される。
いは、ホットソープ法やソルボサーマル法によって得たIII-V族半導体ナノ粒子を溶媒から分離した後、再度、有機溶媒中に分散させた分散液を用いても良い。
上記した方法でIII-V族半導体ナノ粒子を水相中に移動させて、水相中に分散した状態とした後、該水相に光を照射する。この工程により、III-V族半導体ナノ粒子の表面にお
いて、水溶液中のII族元素とVI族元素との反応が生じてII−VI族半導体の層が形成される。この工程は、実際には、光照射によるナノ粒子の溶解と溶液中からのII族およびVI族イオンの供給の競争的な反応である。この反応により、コアとなるIII-V族ナノ粒子の表面が削られながら新しいII−VI族の層が付加されてコア/シェル構造を有するナノ粒子が得られる。この工程によって、ナノ粒子中の組成において、III族元素がV族元素よりも多
くなる。また、この工程により発光効率が大きく向上して、高い発光効率を有する水分散性のナノ粒子が得られる。
上記した方法で得られる高い発光効率を有する水分散性のナノ粒子は、コア部分がIII-V族半導体ナノ粒子であり、シェル部分がII−VI族半導体からなるコア/シェル構造を有するものである。
は、V族に対するIII族の元素比は、1〜1.2程度である。一方で、本発明の水分散性
ナノ粒子は、従来のIII-V族半導体ナノ粒子と比較して、III族元素の比率の高い特有な
組成を有するものである。即ち、本発明の水分散性ナノ粒子では、水中で高い発光効率を
得るために、V族元素に対するIII族元素のモル比(III族元素/V族元素のモル比)が、1.25〜3.0の組成を有している。さらに良好な発光効率を得るためには、当該組成が1.28〜2.3程度であることがより好ましく、1.29〜2.0程度であることが最も好ましい。
イザー(Electron probe micro-analyzer, EPMA)分析により得た値である。このとき、
装置メーカーから供給される標準物質用いることが多い。即ち、分析したいものがIII−
V族半導体InPであれば、InPの標準ロッドを用いる。さらに正確を期す場合には、目的物と類似組成の試料を10ミリグラム程度用意し、それを誘導結合プラズマ分光(Inductively coupled plasma spectrometry, ICP)分析して組成を決定したものを標準試料とする。また、ナノ粒子を酸で溶解した後、誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-Atomic
emission spectrometry, ICP-AES)法により分析することも行った。
、好ましくは、1.5〜3.0ナノメートル程度である。
コア/シェル構造のナノ粒子は、シェル部の表面に親水性の有機化合物が界面活性剤として結合した状態であり、良好な水分散性を有するものである。このナノ粒子の直径は2.5〜10ナノメートルである。但し、小さすぎると表面の割合が増えて欠陥を取るのが難しくなって発光効率が低下する。また、大きすぎると、分散濃度を上げる際には障害となる。このため、直径は、3ナノメートル〜8ナノメートルが好ましく、さらに3.5ナノメートルから6ナノメートルが最も好ましい。ここでナノ粒子が真球でない場合には、長軸と短軸の平均をとったものを、直径と定義する。直径は、溶液中の動的光散乱の実験で簡易的に求めることができる。しかし、より正確には、透過電子顕微鏡の撮影像(観察倍率10万倍以上)から、一つ一つの直径を求め、その平均を取る。
にシェルに厚みがあるときに、ナノ粒子の発光効率が高くなった。すなわち、染み出しを抑えることのできるシェル厚の計算で求めた範囲は、実験結果とも良く一致していた。さらに、シェルが厚すぎると作製に手間がかかるだけでなく、コアとの格子定数の違いからシェル中に欠陥を生じたりすることにより、発光効率が却って低下する。このような事情により、最適なシェル厚があることになる。
あるナノ粒子に対して、望ましいシェル厚L(ナノメートル単位で表したときの数値)の範
囲は、0.6≦L1≦3.0であることがわかった。このとき発光効率10%以上が得られた。さらに好ましい範囲としては、0.8≦L2≦2.8であり、このときは発光効率30%以上が得られた。最も好ましい範囲としては、1.0≦L3≦2.5であり、このとき発光効率50%以上が得られることがわかった。
下記(1)〜(3)の条件を同時に満足することが好ましいことがわかった。
(3)2.5≦D≦10
上記条件(1)式は、コアの半径r0(ナノメートル単位で表したときの数値)とシェルの厚みLから理論的に導かれる式と実験とを対比して得られるものである。以下にその説明をする。
V0=4πr0 3/3
と書ける。一方、シェルの体積VLは、
VL=4π{(r0+L)3-r0 3}/3
と書ける。これらを用いると、コアを構成する分子の数N0およびシェルを構成する分子の数NLは、アボガドロ数NAを用いて以下のように表される。
NL=NAVLdL/wL
コアがInP、シェルがZnSの場合を考えると、w0=145.8、d0=4.8、wL=97.5、dL=4.0となる
。III族に対するII族のモル比NL/N0をyと定義したので、
y≡NL/N0=1.24{(1+L/r0)3-1}
と表される。全体の直径Dは、D=2(r0+L)であるから、結局、
y=1.24[{1+2L/(D-2L)}3-1] 式(i)
となる。
化学式は、リン化インジウムを例に取ればnの関数tを用いてIntP2-tと書ける。ここで
n=t/(2-t)
である。この式を変形することで一般に、
t=2n/(n+1)
の関係があることがわかる。このため、シェル厚がLのときのIII族に対するII族のモル比yは、式(i)に補正を加えて、
y=1.24×{(n+1)/2n}×[{1+2L/(D-2L)}3-1] 式(ii)
となる。nの適切な範囲は1.25≦n≦3.0である。また、0.6≦L1≦3.0であるから、yの下限y1は、式(ii)にL=0.6およびn=3.0を代入して、
y1=1.24×0.67×[{1+2×0.6/(D-2×0.6)}3-1]
と求められる。一方で、yの上限y2は、式(ii)にL=3.0およびn=1.25を代入して、
y2=1.24×0.9×[{1+2×3.0/(D-2×3.0)}3-1]
と求められる。これにより、(1)の条件(y1≦y≦y2)が得られる。
y=1.24{(D/2r0)3-1}
が得られる。コアの直径は、どのような場合でも最低1ナノメートルは必要である。つまり、2r0≧1.0であるから、以下の条件(2)が得られる。
コアが小さいと表面の比率が大きくなって欠陥の影響が強く現れ、発光効率を上昇させるのが難しくなる。このため、2r0≧1.5が好ましく、さらに2r0≧2.0が最も好ましい。
(3a)2.5≦D≦10
更に、上記範囲において、発光効率を高くするために最も望ましい範囲は、シェル厚(1.0≦L3≦2.5)に対応して、下記(1b)〜(3b)の条件を同時に満足する範囲であることがわかった。
(3b)2.5≦D≦10
上記した条件を満足する組成を有するナノ粒子を用いることにより、より高い発光効率が得られる。
こともあるが、それでも元素比によって定めた上記の条件を当てはめることができる。また、ナノ粒子の格子定数は、対応するバルク体のものと一致することがX線回折からわか
っているので、本説明のようにナノ粒子の比重がバルク体の比重と同じであるとすることは妥当である。
水分散性ナノ粒子を分散させた蛍光体
上記した方法で得られる高い発光効率を有する水分散性のナノ粒子は、表面に界面活性剤を有し、高分子材料、ガラス材料などをマトリックスとして、これに分散した状態とすることができる。
SiXn(OR)4−n (I)
(式中、n=1,2又は3、Rはアルキル基、Xはアミノアルキル基、メルカプトアルキル基、ハロアルキル基又はフェニル基を示す)
で表される化合物を用いることができる。
ル/リットル程度)を加える。発光効率を保つためには、さらにII族イオンと界面活性剤を分散した水溶液を0.1から0.6ミリリットル程度添加するのが有効であった。この水溶液中のII族イオンに対する界面活性剤のモル比は、1〜4程度にすれば良い。また、II族イオンの濃度は0.04〜0.4モル/リットル程度にすれば良い。このようにして作製した発光ガラスマトリックス中のナノ粒子の濃度は、典型的には0.1×10−5モル/リットル〜1×10−5モル/リットル程度である。
できる。この蛍光体の発光効率は、積分球を用いて測定することができる。この蛍光体は、照明、ディスプレイ、表示素子、また、生体用の蛍光プローブ、蛍光試薬などの発光デバイスに用いることができる。
ものであり、先に述べたように従来の蛍光体に替えて種々の発光デバイス用(照明装置や表示素子など)の蛍光体として有効に利用できる。具体的には、以下のような用途が例示される。
(1)InPナノ粒子の製造工程
以下の方法により、III-V族半導体であるInPナノ粒子をソルボサーマル法で作製した。
、DDA)2.5グラムを加えた。さらに、溶媒としてトルエン(Toluene、C6H5CH3)5ミ
リリットルを加え、トリス(ジメチルアミノ)ホスフィン(Tris(dimethylamino)phosphine、P[N(CH3)2]3)0.5ミリリットルを入れた。
上記(1)工程でサイズ選択的沈降法により取り出した異なる粒径のナノ粒子をブタノールとヘキサンの混合溶液(ブタノール:ヘキサンの体積比は1:2)に分散させた。このとき、吸収スペクトルから、既報の文献(アダムら、ジャーナル オブ ケミカル フィジクス、123巻、084706ページ(2005))の吸光係数を用いて算出された溶液中のナノ粒子の濃度は、約0.3×10−5モル粒子/リットルであった。ガラス瓶に小型の攪拌子を入れ、ホットスターラーに乗せ、ヒーターの温度を70℃に設定した。このとき、容器中の溶液は約50℃であった。
上記(2)工程で得られた水分散性ナノ粒子の粉末を、(2)工程に記載したZT溶液に溶解し、既報の文献(村瀬ら、コロイズ アンド サーフェスイズ エー、294巻、33ページ(2007))の方法を参照しながら、紫外光照射してInPナノ粒子の上に硫化亜鉛シェルを作製した。
実施例1の(1)工程に従ってInPナノ粒子を作製し、サイズ選択的沈殿法を行うことなく、(2)工程と同様の方法によって、InPナノ粒子を水溶液(ZT溶液)に分散させた。
実施例1の(1)工程に従ってInPナノ粒子を作製し、サイズ選択的沈殿法を行うことなく、(2)工程と同様の方法によって、InPナノ粒子を水溶液(ZT溶液)に分散させた。
実施例1と同様の方法により、III-V族半導体であるInGaPナノ粒子をソルボサーマル法で作製した。
ドデシルアミン2.5グラムを加え、溶媒としてトルエン5ミリリットルを加えた。さらにトリス(ジメチルアミノ)ホスフィン0.5ミリリットルを入れ、更に、塩化ガリウム(GaCl3)0.06グラムを秤量して加えた。
時間でナノ粒子を成長させた。
既報の文献(村瀬ら、ラングミュアー、20巻、1ページ(2004))に記載されている方法に従って、実施例1で得た紫外光照射後のナノ粒子をガラスマトリックスに取り込んだ。
高い発光効率を有するInPナノ粒子の化学組成を、EPMA法(島津EPMA−1610)により以下の手順で定性および定量分析した。ナノ粒子は、カーボンテープ、銅基板あるいは銀ペースト上に分散させた後、カーボン蒸着して導電処理を行った。測定条件として、電子線のビームサイズ10マイクロメートル、加速電圧15.0キロボルト、照射電流20ナノアンペアとした。計測時間は10秒〜6分とした。なお、標準試料としては、以下に説明する目的とする分析試料と類似組成のICP分析試料(a)を用いた。
正(A)、蛍光励起補正(F)の3つの補正(所謂ZAF補正)を施して、真の濃度を求めた。
(a)まず、実施例1の(1)工程で作製したInPナノ粒子原液にメタノールを入れ、攪拌した後、遠心分離をした。上澄み液を新しいマイクロチューブに移し、沈殿物をヘキサンとブタノールの混合溶液(HB溶液と呼ぶ、体積比ヘキサン:ブタノール=2:1
)に溶かした。これを試料S1とする。
(a)試料S4の残り(20ミリグラム)に実施例1の(2)工程で説明したZT溶液2ミリリットルを入れ、攪拌しながら約50℃に加熱した。
(a)上記(2)の試料に更にZT溶液を入れて、紫外光照射した。紫外光の波長は365ナノメートル、強度は約4ワット/平方センチメートルであった。
となる。このときのナノ粒子の直径D(ナノメートル単位としたときの数値)は、6.2
であった。
ナノ粒子の直径D(ナノメートル単位としたときの数値)は、前記(1b)〜(3b)の条
件を全て満足するものである。
なった。また、粒径D(ナノメートル単位としたときの数値)が大きくなりすぎて10を
超えると、発光効率の低下が見られた。これは、III-V族半導体とII-VI族半導体の格子定数の不整合の影響が現れることが一因であると考えられる。
実施例6と同じ方法で水分散ナノ粒子を作成した。但し、小さいナノ粒子を取り出してからシェルを取り付けた。この場合、In、P、Zn、Sのモル分率は、順に0.36%、0.15%、26.3%、27.7%であった。従って、III族元素に対するII族元素のモル
比yは、73.0となる。また、直径D(ナノメートル単位としたときの数値)は、5.
5であった。このときもIII族元素に対するII族元素のモル比yとナノ粒子の直径D(ナノメートル単位としたときの数値)は、前述した高い発光効率を得るために最も望ましい条件である前記(1b)〜(3b)を全て満足するものであった。このとき、ナノ粒子は緑色の発光を示した。
以下に、長波長発光の水分散InP/ZnSナノ粒子の作製例を示す。
(1)ホットソープ法によるInPナノ粒子の製造工程
タラピンら、コロイズ アンド サーフェスイズ エー、202巻、145ページ(2002)に記載の方法を参照し、まずホットソープ法でInPナノ粒子を合成した。
℃以下)中、三つ口フラスコに塩化インジウム(InCl3)0.7グラムおよびトリオクチルホスフィン(Trioctylphosphine、[CH3(CH2)7]3P、TOP)5ミリリットルを加えた。この混合液に0.78ミリリットルのトリス(トリメチルシリル)ホスフィン(P[Si(CH3)3]3、TMP)
を加え、攪拌した。さらに、別の三つ口フラスコに10ミリリットルのドデシルアミン(Dodecylamine、CH3(CH2)11NH2、DDA)を加え、150℃まで加熱した。そこに、先に準備した
塩化インジウムとTMPの混合液を注入すると激しく反応が進行した。この溶液を240℃に昇温しナノ粒子を成長させた。この際、加熱時間を適切に選ぶことで、異なる粒径の試料を取り出すことができた。図14には、異なる加熱時間で取り出したナノ粒子の吸収スペクトルを示す。図14の上の番号は、下記表6のサンプル番号を示す。
以下の方法で、ホットソープ法により作製したInPナノ粒子にZnSシェルを形成し、所望の発光を得る実験を行った。
紫外光照射後のナノ粒子は発光効率10〜42%、蛍光波長は550〜697ナノメートルとなった。紫外光照射後のナノ粒子の特性を表6に示す。
以下の方法で、ホットソープ法により作製したナノ粒子の元素分析を行った。
日本シャーレル・アッシュ IRIS Advantage)により分析した。結果を表7に示す。図16に、各分析試料の吸光・蛍光スペクトルを示す。
は、In/P(モル比)が1.27であった。また、亜鉛のモル数は41.3マイクロモルであったから、Zn/In(モル比)は48.6となった。なお、このときの粒径は6.0ナノメート
ルで赤色の発光を示した。この結果は、高い発光効率を得るために最も望ましい条件である前記(1b)〜(3b)を満足するものであった。
以下の方法でZnSシェル作製時の紫外光照射時間とシェル厚および発光効率との関係を調べた。
Claims (9)
- コアと厚さ1.0〜4.0ナノメートルのシェルからなるコア/シェル構造を有し、
前記コアは、In、Ga及びAlからなる群から選ばれた少なくとも一種のIII族元素と、P、As及びSbから選ばれた少なくとも一種のV族元素とからなり、前記シェルは、Zn、Cd及びHgからなる群から選ばれた少なくとも1種のII族元素と、S元素とからなり、
V族元素に対するIII族元素のモル比が1.25〜3.0であり、
表面には、S元素の供給源である、カルボキシル基を含む界面活性剤におけるチオール基が結合しており、
かつ蛍光発光効率が39.3%以上である直径2.5〜10ナノメートルのナノ粒子。 - V族元素に対するIII族元素のモル比が1.28〜2.3であることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子。
- II族元素に対するS元素のモル比が0.75〜1.3であることを特徴とする請求項1又は2に記載のナノ粒子。
- 蛍光発光効率が50%以上である請求項1〜4のいずれかに記載のナノ粒子。
- 水に分散する請求項1〜5のいずれかに記載のナノ粒子。
- 請求項1〜6のいずれかに記載されたナノ粒子を、酸化珪素を構成成分とするマトリックス中に分散させた蛍光体。
- 酸化珪素を含むマトリックスが、オルガノアルコキシシランを含む原料からゾル−ゲル法によって形成されたものである請求項7に記載の蛍光体。
- 請求項7又は8に記載の蛍光体を発光源として含む発光デバイス。
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