(57)【要約】  ナノ粒子の粒子径の細かな制御を可能にし、そのナノ粒子を高密度に近接配列することを可能とする、機能性材料の製造方法を提供する。また、電磁気学的なエネルギー変換の効率を向上させた電子部品を提供する。  この発明にかかる機能性材料の製造方法は、ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法であり、ナノ粒子を構成する複数の粒子構成原料および多孔性金属錯体を溶媒に添加した後に、所望の温度に加熱することによって、多孔性金属錯体に少なくとも担持または内包させるナノ粒子を合成する構成を含む。また、ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料を用いた電子部品素子を含む電子部品である。
2013099382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法であって、
前記ナノ粒子を構成する複数の粒子構成原料および多孔性金属錯体を溶媒に添加した後に、所望の温度に加熱することによって、多孔性金属錯体に少なくとも担持または内包させるナノ粒子を合成する工程
を含む、機能性材料の製造方法。
【請求項２】
ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法であって、
前記ナノ粒子を構成するための金属化合物である第１の粒子構成原料および多孔性金属錯体を溶媒に添加させて第１の混合溶媒を作製する工程と、
前記ナノ粒子を構成する第２の粒子構成原料を溶媒に添加させて第２の混合溶媒を作製する工程と、
前記第１の混合溶媒に前記第２の混合溶媒を混合し、多孔性金属錯体に少なくとも担持または内包させるナノ粒子を合成する工程と、
を含む、機能性材料の製造方法。
【請求項３】
ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料を用いた電子部品素子を含む、電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法および電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、表面に希土類原子を付着させた量子ドットを発光層に配置することにより、発光強度が大きく、さらに、半値幅の狭い発光波長を得ることが可能な発光素子の構成が記載されている。特許文献１において開示されている量子ドットの作製方法および配列方法は、以下のとおりである。【０００３】
量子ドットの作製方法であるが、まず、陽極酸化によって得られた多孔質のシリコン半導体基板を超音波処理する。その結果、多孔質のシリコン半導体から、シリコンからなる量子ドットがふるい落とされ、溶媒中に分散される。次いで、溶媒中に分散させた量子ドットを、遠心分離機を用いてサイズ毎に選別し、粒径のほぼ揃ったシリコンからなる量子ドットを得る。【０００４】
次に、量子ドットの配列方法であるが、量子ドットとシリコンアルコキシドとを混合した後、アルカリ又は酸を触媒として添加して、シリコンアルコキシドを加水分解する。こうして、ゾル状もしくはゲル状の生成物を得ることができる。次に、得られた生成物を基板にスクリーン印刷で付着させた後、さらに、生成物をアニール処理して、一種の分散状態で量子ドットを配列させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９８６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した量子ドットの作製方法に関して、遠心分離機によるサイズ選別では、処理が煩雑でサイズ制御に限界があった。特に、小さなナノ粒子（数ｎｍ）に関して、サイズ制御が困難であった。また、配列方法に関しても、上述したように、ゾル状もしくはゲル状の生成物に対して、アニール処理したのみでは高密度にナノ粒子を配列することは困難であった。【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、ナノ粒子の粒子径の細かな制御を可能にし、そのナノ粒子を高密度に近接配列することを可能とする、機能性材料の製造方法を提供することである。また、電子部品の電子部品素子にその機能性材料を用いることにより電磁気学的なエネルギー変換の効率を向上させた電子部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる機能性材料の製造方法は、ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法であって、ナノ粒子を構成する複数の粒子構成原料および多孔性金属錯体を溶媒に添加した後に、所望の温度に加熱することによって、多孔性金属錯体に少なくとも担持または内包させるナノ粒子を合成する工程を含む、機能性材料の製造方法である。
また、この発明にかかる機能性材料の製造方法は、ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法であって、ナノ粒子を構成するための金属化合物である第１の粒子構成原料および多孔性金属錯体を溶媒に添加させて第１の混合溶媒を作製する工程と、ナノ粒子を構成する第２の粒子構成原料およびを溶媒に添加させて第２の混合溶媒を作製する工程と、第１の混合溶媒に第２の混合溶媒を混合し、多孔性金属錯体に少なくとも担持または内包させるナノ粒子を合成する工程とを含む、機能性材料の製造方法であることが好ましい。
また、この発明にかかる機能性材料を用いた電子部品は、ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料を用いた電子部品素子を含む、電子部品である。【０００９】
この発明にかかる機能性材料の製造方法によれば、多孔性金属錯体およびナノ粒子構成原料を混合することによりナノ粒子を合成するので、ナノ粒子が多孔性金属錯体に少なくとも担持または内包されることから、ナノ粒子の粒子径の細かな制御を可能にし、さらにナノ粒子が高密度に近接して配列された機能性材料を得ることができる。
また、この発明にかかる電子部品は、ナノ粒子を高密度に近接して配列させるように少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料を用いた電子部品素子を含むので、電磁気学的なエネルギー変換の効率が向上した電子部品を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ナノ粒子の粒子径の細かな制御を可能にし、そのナノ粒子を高密度に近接配列することを可能とする、機能性材料の製造方法が得られるとともに、電子部品の電子部品素子にその機能性材料を用いることにより電磁気学的なエネルギー変換の効率の向上した電子部品が得られる。【００１１】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明にかかる機能性材料の製造方法により製造される機能性材料の構造の一例を示す模式図である。
【図２】この発明にかかる機能性材料の製造方法の実施の形態の一例を示すフローチャートである。
【図３】この発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）の画像であり、（ａ）はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）の低倍率における画像であり、（ｂ）は（ａ）の枠内における拡大画像であり、（ｃ）は（ｂ）の枠内における拡大画像であり、（ｄ）は（ｃ）の一部の拡大画像である。
【図４】この発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が適用された電子部品の一実施の形態である発光素子の一例を示す断面模式図である。
【図５】この発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が適用された電子部品の他の実施の形態である受光素子の一例を示す断面模式図である。
【図６】この発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が適用された電子部品のさらに他の実施の形態である単電子デバイスの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（機能性材料）
本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造される機能性材料の一例について説明する。図１は、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造される機能性材料の構造の一例を示す模式図である。
【００１４】
この機能性材料は、多孔性金属錯体１０およびナノ粒子１２により構成される。例えば、多孔性金属錯体１０の材料としては、たとえば、硝酸亜鉛と２−メチルイミダゾールから構成される多孔性金属錯体ＺＩＦ−８（商品名、ＢＡＳＦ社製）が用いられる。この多孔性金属錯体１０は、金属錯体分子の複数が集積して形成された多数の細孔１４を含んだ構造を有する。
【００１５】
また、図１に示すように、この多孔性金属錯体１０の細孔１４には、ナノ粒子１２が、少なくとも担持または内包されている。たとえば、ナノ粒子１２は、多孔性金属錯体１０の細孔１４に担持されてもよく、多孔性金属錯体１０の表面に担持されてもよい。ここで、内包とは、多孔性金属錯体１０の内部にナノ粒子１２が閉じ込められている状態を表し、担持とは、多孔性金属錯体にナノ粒子１２が取り付いている状態を表す。この機能性材料は、多孔性金属錯体１０において、ナノ粒子１２が高密度に近接配列して構成される。
【００１６】
多孔性金属錯体１０に少なくとも担持または内包されるナノ粒子１２は、この機能性材料を適用する電子部品に対応して異なる。すなわち、ナノ粒子１２について、たとえば、発光素子の発光層あるいは受光素子の受光層に対して使用する場合は半導体ナノ粒子が用いられる。半導体ナノ粒子としては、たとえば、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）等が用いられる。また、たとえば、情報記録媒体の磁気記録層に対して使用する場合は、磁性体ナノ粒子が用いられる。磁性体ナノ粒子としては、たとえば、３ｄ遷移元素、４ｆ遷移元素、アルカリ金属、それらの合金が用いられる。さらに、たとえば、単電子デバイスに対して使用する場合は、金属ナノ粒子が用いられる。金属ナノ粒子としては、たとえば、金、銀、銅が用いられる。
【００１７】
（機能性材料の製造方法）
次に、上述した機能性材料の製造方法について、説明する。本発明にかかる機能性材料の製造方法は、多孔性金属錯体およびナノ粒子構成原料とを用いて合成することにより、ナノ粒子を少なくとも担持または内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料を製造するための製造方法である。以下、本発明にかかる機能性材料の製造方法について詳細に説明する。
【００１８】
図２は、本発明にかかる機能性材料の製造方法の実施の形態の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、第１の粒子構成原料、第１の粒子構成原料に対する第１の錯化剤、および多孔性金属錯体が準備される。第１の粒子構成原料は、ナノ粒子を構成するための金属化合物である。金属化合物の金属としては、たとえば、カドミウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）、Ｎｉ（ニッケル）、クロム（Ｃｒ）等が用いられる。第１の粒子構成原料としては、酸化カドミウム（ＣｄＯ）が用いられ、純度が４Ｎである酸化カドミウム（ＣｄＯ）が２１３．６ｍｇ（１．６ｍｍｏｌ）準備された。第１の錯化剤としては、たとえば、ステアリン酸（ＳＡ）が用いられ、純度が９５％のステアリン酸（ＳＡ）が１．９２ｇ（６．４ｍｍｏｌ）準備された。また、多孔性金属錯体としては、硝酸亜鉛と２−メチルイミダゾールから構成される多孔性金属錯体ＺＩＦ−８（商品名、ＢＡＳＦ社製）が用いられ、多孔性金属錯体ＺＩＦ−８が５ｍｇ準備された。
【００１９】
そして、ステップＳ２において、第１の粒子構成原料と第１の錯化剤とが溶媒に添加され、さらに多孔性金属錯体が添加される。ここで、第１の粒子構成原料、第１の錯化剤、および多孔性金属錯体を添加する溶媒としては、たとえば、オクタデセン（ＯＤＥ）が用いられ、純度が９０％のオクタデセン（ＯＤＥ）が１６ｍｌ準備される。そして、ステップＳ１において準備された第１の粒子構成原料、第１の錯化剤および多孔性金属錯体が、その準備された溶媒に添加された。
【００２０】
次に、ステップＳ３において、第１の粒子構成原料、第１の錯化剤および多孔性金属錯体の添加された溶媒が、真空状態において、たとえば、１００℃で加熱され、３０分間混合された。さらに、ステップＳ４において、混合された溶媒は、酸化を避けるために窒素雰囲気中において１時間２００℃で加熱され、さらに、ステップＳ５において、加熱された溶媒が室温（２５℃）にまで冷却され、第１の混合溶媒が作製された。
【００２１】
続いて、ステップＳ６において、第１の混合溶媒に配位子が添加される。配位子としては、たとえば、トリオクチルフォスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）およびオクタデシルアミン（ＯＤＡ）を混合したものが用いられ、トリオクチルフォスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）が４ｇ準備され、オクタデシルアミン（ＯＤＡ）１２ｇが準備された。準備されたそれぞれの配位子は、ステップＳ７において、第１の混合溶媒に添加され、真空状態で１００℃に加熱され、３０分間混合された。なお、配位子は、粒子構成原料に欠陥がある場合に、欠陥を閉塞する作用を有する。その後、ステップＳ８において、配位子が添加された第１の混合溶媒は、窒素雰囲気中において、１時間２８０℃で加熱された。
【００２２】
次に、ステップＳ９において、第２の粒子構成原料および第２の粒子構成原料に対する第２の錯化剤が準備される。第２の粒子構成原料は、ナノ粒子を構成する元素が用いられ、たとえば、リン（Ｐ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）等が用いられる。第２の粒子構成原料としては、純セレン（Ｓｅ）が用いられ、純度が４Ｎである純セレン（Ｓｅ）が１．２６ｇ（１６ｍｍｏｌ）準備された。第２の錯化剤としては、たとえば、トリブチルフォスフィン（ＴＢＰ）が用いられ、純度が９０％のトリブチルフォスフィン（ＴＢＰ）が３．９６ｇ（１７．６ｍｍｏｌ）準備された。
【００２３】
そして、ステップＳ１０において、第２の粒子構成原料と第２の錯化剤とが溶媒に添加される。ここで、第２の粒子構成原料と第２の錯化剤とを添加する溶媒としては、たとえば、オクタデセン（ＯＤＥ）が用いられ、純度が９０％のオクタデセン（ＯＤＥ）が１０．９６ｍｌ準備された。そして、ステップＳ９において準備された第２の粒子構成原料と第２の錯化剤とが、その準備された溶媒に添加された。
【００２４】
次に、ステップＳ１１において、第２の粒子構成原料および第２の錯化剤の添加された溶媒が、たとえば、１００℃で加熱され、混合され、第２の混合溶媒が作製される。
【００２５】
次に、ステップＳ１２において、作製された第２の混合溶媒が、室温（２５℃）に冷却される。そして、ステップＳ１３において、冷却された第２の混合溶媒が、配位子の添加された第１の混合溶媒に混合され、第３の混合溶媒が作製される。そして、ステップ１４において作製された第３の混合溶媒が、室温（２５℃）まで冷却され、ＺＩＦ−８にＣｄＳｅナノ粒子が少なくとも担持または内包された機能性材料が得られた。このように、室温まで冷却された第２の混合溶媒を混合することで、ナノ粒子の核の生成を停止させることができる。
【００２６】
ここで、図３は、この発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）の画像である。図３（ａ）はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）の低倍率の画像であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の枠内における拡大画像であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）の枠内における拡大画像であり、図３（ｄ）は図３（ｃ）の一部の拡大画像である。図３によると、多孔性金属錯体であるＺＩＦ−８にＣｄＳｅナノ粒子が高密度に近接して、少なくとも担持または内包することができたことが確認できる。多孔性金属錯体であるＺＩＦ−８の細孔径は１．２ｎｍ程度である。従って、多孔性金属錯体の細孔外において、径が２ｎｍ程度のナノ粒子が形成され、多孔性金属錯体の細孔内において、径１ｎｍ程度のナノ粒子が形成される。細孔内に存在すると思われる１ｎｍ程度のナノ粒子の間隔は、１ｎｍ〜２ｎｍ程度と非常に近接していることが確認できる。
【００２７】
なお、多孔性金属錯体の細孔外に形成されたナノ粒子は、洗浄方法や合成方法を調整することで、減少させることができる。
【００２８】
従って、本発明にかかる機能性材料の製造方法によれば、多孔性金属錯体にナノ粒子を少なくとも担持または内包させることにより、ナノ粒子の粒子径の細かな制御が可能となり、かつ、そのナノ粒子を高密度に近接配列することが可能となる。すなわち、多孔性金属錯体が、０．１ｎｍ以上の規則正しい籠状の骨格を形成することが可能である。したがって、多孔性金属錯体の細孔内あるいは表面において、ナノ粒子を内包あるいは担持させることにより、ナノ粒子の粒子径の細かな制御が可能となる。また、多孔性金属錯体の細孔壁が、ベンゼン一枚分程度と非常に薄く、多孔性金属錯体の細孔内あるいは表面において、ナノ粒子を内包あるいは担持させることで、ナノ粒子を高密度に近接配列させることが可能となる。
【００２９】
（電子部品）
上述したように、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料は、ナノ粒子の粒子径の細かな制御を可能にし、かつそのナノ粒子を高密度に近接配列することが可能である。従って、この機能性材料を以下のような電子部品の電子部品素子に適用することができる。
【００３０】
図４は、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が適用された電子部品の一実施の形態である発光素子の一例を示す断面模式図である。発光素子２０は、ガラス基板２２、陽極２４、正孔輸送層２６、発光層２８、正孔阻止層３０、電子輸送層３２および陰極３４により構成される。
【００３１】
ガラス基板２２は、発光素子２０の支持体である。ガラス基板２２上には陽極２４が設けられる。陽極２４は、正孔輸送層２６への正孔３６の注入のために設けられる。陽極２４の上には正孔輸送層２６が設けられる。正孔輸送層２６の上には、発光層２８が設けられる。発光層２８は、陽極２４および陰極３２に電圧をかけることにより、陽極２４から注入された正孔輸送層２６を通過して輸送された正孔３６と、陰極３４から注入された正孔阻止層３０を通過して輸送された電子３８とを効率よく再結合させ、そして、励起子を生成する。発光層２８には、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が用いられる。発光層２８の上には正孔阻止層３０が設けられる。正孔阻止層３０は、発光層２８から移動してくる正孔３６を陰極に到達するのを阻止するために設けられ、さらに陰極３４から注入された電子３８を効率よく発光層２８に輸送するために設けられる。正孔阻止層３０の上には陰極３４が設けられるが、発光素子２０の発光効率をさらに向上させる目的として、正孔阻止層３０と陰極３２との間に電子輸送層３２が設けられる。電子輸送層３２は、陽極２４および陰極３２に電圧をかけることにより、陰極３４から注入された電子３８を効率よく正孔阻止層３０の方向に輸送するために設けられる。
【００３２】
発光素子２０において、陽極２４および陰極３２に電圧をかけることにより各々から正孔３６と電子３８とが注入される。注入された電子３８と正孔３６とが、発光層２８において再結合し、それによって生じた励起子が発光する。これにより、発光素子２０は、発光層２８からガラス基板２２の方向（矢印Ａで示す方向）に向かって発光させることができる。
【００３３】
上述したように、電子部品素子である発光層２８には、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が用いられるが、ナノ粒子として、半導体ナノ粒子が用いられる。このように、半導体ナノ粒子（量子ドット）を高密度に配列させた多孔性金属錯体である機能性材料を発光素子の発光層２８に用いることにより、量子ドット径の均一化により輝度が向上し、かつ、量子ドットの高密度化により、発光効率を向上させることができる。このような半導体ナノ粒子としては、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）等が用いられる。
【００３４】
なお、発光素子の電子部品素子として使用する場合、機能性材料の作製時に多孔性金属錯体の細孔外に形成されナノ粒子は除去されることにより、発光効率をより向上させることができる。
【００３５】
図５は、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が適用された電子部品の他の実施の形態である受光素子の一例を示す断面模式図である。受光素子４０は、電極４２、半導体基板４４、ｎ型半導体層４６、ｉ型半導体層４８、ｐ型半導体層５０、グリッド電極５２および反射防止膜５４により構成される。
【００３６】
半導体基板４４の一方面には、ｎ型半導体層４６が形成される。ｎ型半導体層４６の上には、ｉ型半導体層４８が形成される。ｉ型半導体層４８には、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が用いられる。ｉ型半導体層４８の上にはｐ型半導体層５０が形成される。すなわち、この受光素子４０は、ｐｉｎ接合型である。ｐ型半導体層５０の上には、グリッド電極５２が形成されており、各グリッド電極５２の間には、反射防止膜５４が形成される。グリッド電極５２は、ｉ型半導体層４８で生成した正孔を取り出すための電極である。また、半導体基板４４の他方面には、電極４２が形成される。電極４２は、ｉ型半導体層４８で生成した電子を取り出すための電極である。
【００３７】
受光素子４０において、矢印Ｂで示す方向から反射防止膜５４を通して太陽光が入射することにより、ｉ型半導体層４８に太陽光が照射されると、正孔と電子とが生成することにより、電流が流れる。
【００３８】
上述したように、電子部品素子であるｉ型半導体層４８には、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が用いられるが、ナノ粒子として半導体ナノ粒子が用いられる。このように、半導体ナノ粒子（量子ドット）を高密度に近接配列させた多孔性金属錯体である機能性材料を、受光素子の受光層であるｉ型半導体層４８に用いることにより、量子ドット径の均一化により感度が向上し、かつ、量子ドットの近接化による吸収帯域の広域化、すなわち、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率を向上させることができる。
【００３９】
また、磁気記録媒体の磁気記録層において、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料を用いることができる。電子部品素子である磁気記録層に用いられる機能性材料のナノ粒子としては、磁性体ナノ粒子が用いられる。磁性体ナノ粒子を高密度に近接配列させた多孔性金属錯体を用いることにより、磁性体ナノ粒子の近接化により、ナノ粒子の電子、スピンがお互いに影響を及ぼしあう強相関デバイスの実現することができ、高密度にスピンが配列していることにより高密度な情報記録媒体となりうる。磁性体ナノ粒子の材料としては、３ｄ遷移元素、４ｆ遷移元素、アルカリ金属、それらの合金等、たとえば、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等が用いられる。
【００４０】
図６は、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が適用された電子部品のさらに他の実施の形態である単電子デバイスの一例を示す模式図である。図６に示す単電子デバイスの一例として、単電子トランジスタ６０を示す。この単電子トランジスタ６０は、ソース電極６２、ゲート電極６４、ドレイン電極６６、伝導領域６８、およびトンネル障壁７０，７２により構成される。
【００４１】
単電子トランジスタ６０は、ソース電極６２、ゲート電極６４、ドレイン電極６６の各電極を外部回路（図示せず）に接続することによって、電極間に電圧を加えることができる。ソース電極６２およびドレイン電極６６の間には、トンネル障壁７０，７２を介して接続される伝導領域６８が設けられる。伝導領域６８は、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が用いられる。この伝導領域６８をゲート電圧で制御することにより，電子７４を１個ずつソース電極６２からドレイン電極６６へ、トンネル障壁７０，７２を介して移動させることができる。
【００４２】
電子部品素子である伝導領域６８に用いられる機能性材料のナノ粒子として、金属ナノ粒子が用いられる。このように、金属ナノ粒子を高密度に近接配列した多孔性金属錯体を単電子トランジスタ６０に用いれば、トランジスタは、電子１個（単電子）で動作が可能となり、消費電力低減や発熱抑制が可能となる。金属ナノ粒子の材料としては、金、銀、銅等が用いられる。
【００４３】
一方、金属ナノ粒子を電子部品素子である電磁波吸収体として用いれば、ナノ粒子の粒子径を調整することにより、吸収効率を向上させることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、機能性材料の製造方法において、第１の混合溶媒および第２の混合溶媒を別々に作製し、第１の混合溶媒と第２の混合溶媒とを混合したが、それに限られるものではなく、ナノ粒子を構成する複数の粒子構成原料と多孔性金属錯体とを溶媒に添加した後に、その添加された溶媒を所望の温度に加熱することによって、多孔性金属錯体に少なくとも担持または内包させるナノ粒子を合成するようにしてもよい。
【００４５】
また、本実施の形態においては、第１の混合溶媒および第２の混合溶媒をそれぞれ作製する際に、溶媒に錯化剤を添加しているが、これに限られるものではなく、錯化剤を添加しなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料は、たとえば、発光素子、受光素子、磁気記録媒体、単電子デバイス等の電子部品に対して好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  多孔性金属錯体
１２  ナノ粒子
１４  細孔
２０  発光素子
２２  ガラス基板
２４  陽極
２６  正孔輸送層
２８  発光層
３０  正孔阻止層
３２  電子輸送層
３４  陰極
３６  正孔
３８  電子
４０  受光素子
４２  電極
４４  半導体基板
４６  ｎ型半導体層
４８  ｉ型半導体層
５０  ｐ型半導体層
５２  グリッド電極
５４  反射防止膜
６０  単電子トランジスタ
６２  ソース電極
６４  ゲート電極
６６  ドレイン電極
６８  伝導領域
７０  トンネル障壁
７２  トンネル障壁
７４  電子
【図１】
2013099382.tif 000003
【図２】
2013099382.tif 000004
【図３】
2013099382.tif 000005
【図４】
2013099382.tif 000006
【図５】
2013099382.tif 000007
【図６】
2013099382.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月10日(2014.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ粒子を内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法であって、
前記ナノ粒子を構成する複数の粒子構成原料および多孔性金属錯体を溶媒に添加した後に、所望の温度に加熱することによって、多孔性金属錯体に内包させるナノ粒子を合成する工程
を含む、機能性材料の製造方法。
【請求項２】
ナノ粒子を内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法であって、
前記ナノ粒子を構成するための金属化合物である第１の粒子構成原料および多孔性金属錯体を溶媒に添加させて第１の混合溶液を作製する工程と、
前記ナノ粒子を構成する第２の粒子構成原料を溶媒に添加させて第２の混合溶液を作製する工程と、
前記第１の混合溶液に前記第２の混合溶液を混合し、多孔性金属錯体に内包させるナノ粒子を合成する工程と、
を含む、機能性材料の製造方法。
【請求項３】
ナノ粒子を内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料を用いた電子部品素子を含む、電子部品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、ナノ粒子を内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法および電子部品に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明にかかる機能性材料の製造方法は、ナノ粒子を内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法であって、ナノ粒子を構成する複数の粒子構成原料および多孔性金属錯体を溶媒に添加した後に、所望の温度に加熱することによって、多孔性金属錯体に内包させるナノ粒子を合成する工程を含む、機能性材料の製造方法である。
また、この発明にかかる機能性材料の製造方法は、ナノ粒子を内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料の製造方法であって、ナノ粒子を構成するための金属化合物である第１の粒子構成原料および多孔性金属錯体を溶媒に添加させて第１の混合溶液を作製する工程と、ナノ粒子を構成する第２の粒子構成原料を溶媒に添加させて第２の混合溶液を作製する工程と、第１の混合溶液に第２の混合溶液を混合し、多孔性金属錯体に内包させるナノ粒子を合成する工程とを含む、機能性材料の製造方法であることが好ましい。
また、この発明にかかる機能性材料を用いた電子部品は、ナノ粒子を内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料を用いた電子部品素子を含む、電子部品である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明にかかる機能性材料の製造方法によれば、多孔性金属錯体およびナノ粒子構成原料を混合することによりナノ粒子を合成するので、ナノ粒子が多孔性金属錯体に内包されることから、ナノ粒子の粒子径の細かな制御を可能にし、さらにナノ粒子が高密度に近接して配列された機能性材料を得ることができる。
また、この発明にかかる電子部品は、ナノ粒子を高密度に近接して配列させるように内包させた多孔性金属錯体を含む機能性材料を用いた電子部品素子を含むので、電磁気学的なエネルギー変換の効率が向上した電子部品を得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
次に、ステップＳ３において、第１の粒子構成原料、第１の錯化剤および多孔性金属錯体の添加された溶媒が、真空状態において、たとえば、１００℃で加熱され、３０分間混合された。さらに、ステップＳ４において、混合された溶媒は、酸化を避けるために窒素雰囲気中において１時間２００℃で加熱され、さらに、ステップＳ５において、加熱された溶媒が室温（２５℃）にまで冷却され、第１の混合溶液が作製された。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
続いて、ステップＳ６において、第１の混合溶液に配位子が添加される。配位子としては、たとえば、トリオクチルフォスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）およびオクタデシルアミン（ＯＤＡ）を混合したものが用いられ、トリオクチルフォスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）が４ｇ準備され、オクタデシルアミン（ＯＤＡ）１２ｇが準備された。準備されたそれぞれの配位子は、ステップＳ７において、第１の混合溶液に添加され、真空状態で１００℃に加熱され、３０分間混合された。なお、配位子は、粒子構成原料に欠陥がある場合に、欠陥を閉塞する作用を有する。その後、ステップＳ８において、配位子が添加された第１の混合溶液は、窒素雰囲気中において、１時間２８０℃で加熱された。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
次に、ステップＳ１１において、第２の粒子構成原料および第２の錯化剤の添加された溶媒が、たとえば、１００℃で加熱され、混合され、第２の混合溶液が作製される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
次に、ステップＳ１２において、作製された第２の混合溶液が、室温（２５℃）に冷却される。そして、ステップＳ１３において、冷却された第２の混合溶液が、配位子の添加された第１の混合溶液に混合され、第３の混合溶液が作製される。そして、ステップＳ１３において作製された第３の混合溶液が、室温（２５℃）まで冷却され、ＺＩＦ−８にＣｄＳｅナノ粒子が少なくとも担持または内包された機能性材料が得られた。このように、室温まで冷却された第２の混合溶液を混合することで、ナノ粒子の核の生成を停止させることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ガラス基板２２は、発光素子２０の支持体である。ガラス基板２２上には陽極２４が設けられる。陽極２４は、正孔輸送層２６への正孔３６の注入のために設けられる。陽極２４の上には正孔輸送層２６が設けられる。正孔輸送層２６の上には、発光層２８が設けられる。発光層２８は、陽極２４および陰極３２に電圧をかけることにより、陽極２４から注入された正孔輸送層２６を通過して輸送された正孔３６と、陰極３４から注入された正孔阻止層３０を通過して輸送された電子３８とを効率よく再結合させ、そして、励起子を生成する。発光層２８には、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料が用いられる。発光層２８の上には正孔阻止層３０が設けられる。正孔阻止層３０は、発光層２８から移動してくる正孔３６を陰極に到達するのを阻止するために設けられ、さらに陰極３４から注入された電子３８を効率よく発光層２８に輸送するために設けられる。正孔阻止層３０の上には陰極３４が設けられるが、発光素子２０の発光効率をさらに向上させる目的として、正孔阻止層３０と陰極３４との間に電子輸送層３２が設けられる。電子輸送層３２は、陽極２４および陰極３４に電圧をかけることにより、陰極３４から注入された電子３８を効率よく正孔阻止層３０の方向に輸送するために設けられる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
発光素子２０において、陽極２４および陰極３４に電圧をかけることにより各々から正孔３６と電子３８とが注入される。注入された電子３８と正孔３６とが、発光層２８において再結合し、それによって生じた励起子が発光する。これにより、発光素子２０は、発光層２８からガラス基板２２の方向（矢印Ａで示す方向）に向かって発光させることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、磁気記録媒体の磁気記録層において、本発明にかかる機能性材料の製造方法により製造された機能性材料を用いることができる。電子部品素子である磁気記録層に用いられる機能性材料のナノ粒子としては、磁性体ナノ粒子が用いられる。磁性体ナノ粒子を高密度に近接配列させた多孔性金属錯体を用いることにより、磁性体ナノ粒子の近接化により、ナノ粒子の電子、スピンがお互いに影響を及ぼしあう強相関デバイスを実現することができ、高密度にスピンが配列していることにより高密度な情報記録媒体となりうる。磁性体ナノ粒子の材料としては、３ｄ遷移元素、４ｆ遷移元素、アルカリ金属、それらの合金等、たとえば、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等が用いられる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
なお、本実施の形態においては、機能性材料の製造方法において、第１の混合溶液および第２の混合溶液を別々に作製し、第１の混合溶液と第２の混合溶液とを混合したが、それに限られるものではなく、ナノ粒子を構成する複数の粒子構成原料と多孔性金属錯体とを溶媒に添加した後に、その添加された溶媒を所望の温度に加熱することによって、多孔性金属錯体に少なくとも担持または内包させるナノ粒子を合成するようにしてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
また、本実施の形態においては、第１の混合溶液および第２の混合溶液をそれぞれ作製する際に、溶媒に錯化剤を添加しているが、これに限られるものではなく、錯化剤を添加しなくてもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【国際調査報告】
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