[發(fā)明專利]具有窄的發(fā)光的納米粒子的制備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210337029.X
• 申請(qǐng)日: 2012-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN103059839A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·艾倫·施羅伊德;彼得·尼爾·泰勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 夏普株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C09K11/62
• 分類號(hào): C09K11/62;C09K11/64;B82Y30/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 陳平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)射的半導(dǎo)體納米粒子和它們的合成，及特別是具有窄的發(fā)射光譜的氮化物半導(dǎo)體納米粒子和它們的合成。這些材料可以用于寬范圍的應(yīng)用中，所述應(yīng)用包括熒光體變換LED、發(fā)射顯示器、太陽能電池和生物成像。

背景技術(shù)

其尺度與體相激子(bulk?exciton)直徑可比的半導(dǎo)體納米晶體顯示出量子限制效應(yīng)。這在光學(xué)光譜中最清楚地被看到，所述光學(xué)光譜隨著晶體的尺寸增加而向紅色和/或紅外移動(dòng)。納米晶體的發(fā)射不僅由納米晶體的尺寸確定，而且由在給定組內(nèi)的納米晶體尺寸的均勻性確定。具有小的尺寸分布(即，具有納米晶體尺寸的高度均勻性)的納米晶體將提供窄的發(fā)射，而在納米晶體組中大的尺寸分布將提供寬的發(fā)射。

已經(jīng)對(duì)范圍廣泛的材料制成的半導(dǎo)體納米晶體進(jìn)行了研究，包括許多II-VI和III-V族半導(dǎo)體。除了球狀納米晶體，也已經(jīng)制備了棒狀、箭頭狀、淚滴狀和四足狀的納米晶體[Alivisatos等，J.Am.Chem.Soc，2000，122，12700；WO03054953]和核/殼結(jié)構(gòu)體[Bawendi，J.Phys.Chem.B，1997，1010，9463；Li?and?Reiss，J.Am.Chem.Soc.，2008，130，11588]。為了控制這些納米晶體的尺寸和形狀，通常在一種以上封端劑(有時(shí)稱為表面活性劑或配位溶劑)的存在下進(jìn)行它們的合成。這些封端劑控制納米晶體的生長，并且也通過鈍化表面態(tài)而提高光發(fā)射的強(qiáng)度。已經(jīng)使用了范圍廣泛的封端劑，包括膦[Bawendi等，J.Am.Chem.Soc.，1993，115，8706]、氧化膦[Peng等，J.Am.Chem.Soc.，2002，124，2049]、胺[Peng等，J.Am.Chem.Soc.，2002，124，2049]、脂肪酸[Battaglia和Peng，Nano?Lett.，2002，2，1027；Peng等，J.Am.Chem.Soc.，2002，124，2049]、硫醇[Li和Reiss，J.Am.Chem.Soc.，2008，130，11588]和更奇特的封端劑如金屬脂肪酸配合物[Nann等，J.Mater.Chem.，2008，18，2653]。

制備半導(dǎo)體納米晶體的方法包括溶劑熱(solvothermal)反應(yīng)[Gillan等，J.Mater.Chem.，2006，38，3774]、熱注入方法[Battaglia?and?Peng，Nano?Lett.，2002，2，1027]、簡單加熱法[Van?Patten等，Chem.Mater.，2006，18，3915]、連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)[US2006087048]和微波輔助合成[Strouse等，J.Am.Chem.Soc.，2005，127，15791]。

過去，已經(jīng)使用眾多的氮源合成了氮化物納米晶體；然而，所制備的納米晶體的結(jié)晶度和尺寸品質(zhì)差[Gillan?eta?al.，Chem.Mater.，2001，13，4290?and?Wells等，Chem.Mater.，1998，10，1613]。最重要的是，這些納米晶體要么不顯示出發(fā)射，要么顯示出非常弱的、寬的發(fā)射，在一種情況下納米晶體群體具有在峰值強(qiáng)度一半處接近300nm的峰寬(或極大值半處的全寬度，F(xiàn)WHM)。

以前，夏普株式會(huì)社(Sharp?Kabushiki?Kaisha)已經(jīng)制備了發(fā)射的氮化物納米晶體(英國專利申請(qǐng)?zhí)枺?010年7月28日公布的GB2467161，2012年2月1日公布的GB2482311，2010年7月28日公布的GB2467162)。然而，這些納米晶體的群體顯示出FWHM大于110nm的寬發(fā)光。

Nanoco在以前提出了通過使用分子模板合成窄發(fā)射的納米晶體[專利：2003年8月13日公布的EP1334951，2008年7月3日首次公布的US7588828，2008年8月30日首次公布的US7803423，2007年5月10日公布的US20070104865和2008年9月11日公布的US20080220593]。Nanoco提出，通過使用分子前體模板，將它們的前體的成核步驟與它們的納米晶體的生長分開。他們提議了這樣一種方法，其中，在分子簇合物的存在下，實(shí)現(xiàn)前體組合物向納米粒子的轉(zhuǎn)化-這避免了對(duì)于為了引起納米粒子生長的高溫成核步驟的需要，因?yàn)橛煞肿哟靥峁┻m合的成核位置使得簇合物的分子起到了指引納米粒子生長的模板的作用。在它們的合成中，通過向已經(jīng)被加熱的分子簇模板添加至少2種前體，引起納米晶體的生長。來自這些前體的離子隨后成為反應(yīng)的最終納米晶體產(chǎn)物的一部分，而分子簇模板卻不會(huì)。