(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工程ａ）溶媒中に、所定の結晶面が露出するシード粒子を分散させる工程と、
工程ｂ）前記溶媒中において、前記シード粒子の結晶面に、量子閉じ込め効果が発現する厚みで平板状の第１の半導体層をエピタキシャル成長する工程と、
工程ｃ）前記第１の半導体層をエピタキシャル成長した後に、前記シード粒子を除去する工程と、
工程ｄ）前記溶媒中において、前記第１の半導体層の主面に、量子閉じ込め効果が発現する厚みで、平板状の第２および第３の半導体層を順次エピタキシャル成長する工程と、
を有する半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項２】
前記シード粒子は、ＺｎＯＳを含む、請求項１記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項３】
前記シード粒子の結晶面はｃ面である、請求項２記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項４】
前記工程ｂ）において、前記第１の半導体層は、窒化物半導体を含み、ｃ面を露出しながら成長する、請求項３記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項５】
前記工程ｄ）において、前記第２および第３の半導体層は、それぞれ、窒化物半導体を含み、ｃ面を露出しながら成長する、請求項４記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ナノ粒子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
数ｎｍ〜十数ｎｍ程度にまで小さく（細く，薄く）された物質は、バルク状態とは異なる物性を示すようになる。このような現象・効果は、（３次元〜１次元）キャリア閉じ込め効果や量子サイズ効果などと呼ばれ、また、このような効果が発現する物質は、量子ドット（量子ワイヤ，量子ウェル）と呼ばれる。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、発光性を有するコアおよび当該コアを被覆するシェル層を有し、窒化物系半導体を含む半導体ナノ粒子（量子ドット）が開示されている。このような半導体ナノ粒子は、サイズ（全体的な大きさ）を変化させることで、そのバンドギャップ（光吸収波長や発光波長）を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３１８７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、新規な構造、特に平板積層構造を有する半導体ナノ粒子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、工程ａ）溶媒中に、所定の結晶面が露出するシード粒子を分散させる工程と、工程ｂ）前記溶媒中において、前記シード粒子の結晶面に、量子閉じ込め効果が発現する厚みで平板状の第１の半導体層をエピタキシャル成長する工程と、工程ｃ）前記第１の半導体層をエピタキシャル成長した後に、前記シード粒子を除去する工程と、工程ｄ）前記溶媒中において、前記第１の半導体層の主面に、量子閉じ込め効果が発現する厚みで、平板状の第２および第３の半導体層を順次エピタキシャル成長する工程と、を有する半導体ナノ粒子の製造方法、が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
平板積層構造を有する半導体ナノ粒子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、シード粒子を作製する様子を示す模式図である。
【図２】図２Ａは、シード粒子に選択的光エッチング処理を施す様子を示す模式図であり、図２Ｂは、選択的光エッチング処理が施されたシード粒子を示す概略斜視図である。
【図３】図３Ａは、シード粒子の露出した結晶面に、障壁層を成長する様子を示す模式図であり、図３Ｂおよび図３Ｃは、シード粒子の結晶面に成長した障壁層およびシード粒子を除去して残された障壁層（単層体）を示す断面図である。
【図４】図４Ａは、障壁層の主面に、発光層を成長する様子を示す模式図であり、図４Ｂは、障壁層の主面に成長した発光層（障壁層／発光層の積層体）を示す断面図である。
【図５】図５Ａは、第１の実施例による半導体ナノ粒子（障壁層／発光層／障壁層の積層体）を示す断面図であり、図５Ｂは、参考例による半導体ナノ粒子（コア／シェル構造体）を示す断面図であり、図５Ｃは、第２の実施例による半導体ナノ粒子（障壁層／発光層／障壁層／発光層／障壁層の積層体）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施例による半導体ナノ粒子の製造方法および基本構造について説明する。実施例による半導体ナノ粒子は、複数のシード粒子を作製する工程（図１）と、シード粒子の粒径を揃えるとともに、特定の結晶面を露出する工程（図２）と、溶媒中において、シード粒子の特定の結晶面に平板状の障壁層を成長して、その後、シード粒子を除去する工程（図３）と、残された障壁層の主面に平板状の発光層を積層する工程（図４）と、発光層の主面に、さらに平板状の障壁層等を積層する工程（図５）と、を経て製造される。
【００１１】
図１に、シード粒子を作製する様子を示す。実施例において、シード粒子は、ウルツ鉱型のＺｎＯＳ（より具体的にはＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８）から構成され、また、ホットインジェクション法により作製される。なお、シード粒子を構成するＺｎＯＳは、ウルツ鉱型の結晶構造に限らず、閃亜鉛鉱型の結晶構造であってもよい。また、シード粒子は、ホットインジェクション法に限らず、たとえば、バルク状態のシード部材を、超音波の印加などにより、微粒子状（ナノサイズ）に粉砕して作製してもかまわない。
【００１２】
まず、石英製の反応容器（フラスコ）８１を用意する。反応容器８１には、たとえば３つの開口ポート８２ａ〜８２ｃが設けられている。
【００１３】
ポート８２ａには、反応容器８１内の収容物の温度を測定することができる温度センサ（熱電対）８３が挿入される。他のポート８２ｂには、反応容器８１内の雰囲気をたとえば不活性ガス（Ａｒガス）に置換することができる雰囲気置換装置が接続される。また、さらに他のポート８２ｃからは、シード粒子の作製（ないし後工程の光エッチング処理等）に必要な原料（試薬）などが注入される。
【００１４】
また、反応容器８１には、収容物を加熱することができるヒータ８４が取り付けられている。ヒータ８４と併せて、たとえばポート８２ｂに、還流装置（冷却器）が取り付けられていてもよい。
【００１５】
反応容器８１内に、反応溶媒１１を注入する。反応溶媒１１は、たとえば、トリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ，８ｇ）およびヘキサデシルアミン（ＨＤＡ，４ｇ）を混合したものである。続いて、不活性（Ａｒ）ガス雰囲気下において、反応溶媒１１を約３００℃まで加熱する。なお、このとき、反応溶媒１１に加熱ムラが生じないように、反応溶媒１１を撹拌しながら加熱することが好ましい。
【００１６】
次に、不活性（Ａｒ）ガス雰囲気下において、反応溶媒１１に、反応前駆体として、ジエチル亜鉛（４．０ｍｍｏｌ）、オクチルアミン（２．８ｍｍｏｌ）およびビス（トリメチルシリル）スルフィド（１．２ｍｍｏｌ）を添加する。なお、オクチルアミンについては、予め２分程度、酸素によるバブリング処理を施しておく。これにより、溶媒１１中において、ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８の結晶核が生成する。なお、実施例において、ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８はウルツ鉱型の結晶構造を有する。
【００１７】
反応前駆体を注入した直後に、溶媒１１を約２００℃まで急冷する。これにより、新たな結晶核が生成されなくなり、結晶核のサイズが均一化される。
【００１８】
続いて、溶媒１１を約２４０℃まで加熱し、その温度を約３時間保持する。これにより、溶媒中においてＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８が粒径１０ｎｍ程度にまで成長する。ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８の粒径は、２０ｎｍ以下であることが好ましい。なお、以降では、ここまでの一連の処理を、ＺｎＯＳ成長処理と呼ぶこととする。
【００１９】
続いて、溶媒１１を約１００℃まで自然冷却し、その温度を約１時間保持する。これにより、ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８粒子の表面状態が安定化される。以降、このような処理を、表面安定化処理と呼ぶこととする。
【００２０】
その後、溶媒１１を室温程度に戻し、そこにブタノールを添加して約１０時間撹拌する。これにより、ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８粒子相互間の凝集を防ぐことができる。以降、このような処理を、凝集防止処理と呼ぶこととする。
【００２１】
次に、一般的な遠心分離装置（セパレータ）により、溶媒１１に、脱水メタノールとトルエンとを交互に用いた遠心分離処理（４０００ｒｐｍで１０分間）を繰り返し施す。これにより、ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８粒子から不要な物質・材料などが概ね除去される。以降、このような処理を、精製処理と呼ぶこととする。最終的に、ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８粒子がメタノール中に分散する状態とする（粒子分散溶液１２，図２Ａ参照）。
【００２２】
以上により、ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８からなるシード粒子が作製される。
【００２３】
図２Ａおよび図２Ｂに、シード粒子の粒径を揃えるとともに、特定の結晶面を露出する様子を示す。実施例では、シード粒子に、選択的光エッチング処理を施す。
【００２４】
光エッチング処理とは、光吸収によってシード粒子に生成された正孔を酸素と反応させて、シード粒子自体を溶解（エッチング）する処理をいう。光エッチング処理により、溶媒中に分散するシード粒子を、照射光の波長に対応する粒径に均一化することができる。なお、適当なエッチング液を用いることにより、シード粒子の特定の結晶面を選択的にエッチングすることも可能である。
【００２５】
まず、メタノール中にＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８粒子が分散する粒子分散溶液１２に、エッチング液１３を添加する。エッチング液１３は、たとえば超純水および硝酸（濃度：６１容量％）を容量比６００：１で混合したものである。その後、粒子分散溶液１２およびエッチング液１３が混合した溶液を２５℃に保持し、当該溶液に酸素によるバブリング処理を５分間施す。
【００２６】
図２Ａに示すように、次に、粒子分散溶液１２およびエッチング液１３が混合した溶液を密閉容器８５に収容して光照射する。たとえば水銀ランプと分光器とを含む光源８６から、波長４０５ｎｍ（半値幅６ｎｍ）の光を出射させ、その光を粒子分散溶液１２およびエッチング液１３が混合した溶液に２０時間程度照射する。
【００２７】
次に、分散媒（メタノールおよびエッチング液）を水に置換して、シード粒子を洗浄（水洗）する。その後、凍結乾燥により、シード粒子を抽出する。以降、このような処理を、抽出処理と呼ぶこととする。
【００２８】
図２Ｂに示すように、選択的光エッチング処理を施した後、シード粒子（ウルツ鉱型ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８粒子）２１は、たとえば、ｃ面（結晶面２１Ｃ）が露出した粒状の形状を有する。シード粒子２１の粒径ないし露出する結晶面２１Ｃ内における最長の幅は、２０ｎｍ以下であることが好ましい。実施例において、シード粒子２１の粒径ないし露出する結晶面２１Ｃ内における最長の幅は、７ｎｍ程度である。
【００２９】
なお、シード粒子（ウルツ鉱型ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８粒子）において露出させる結晶面はｃ面に限らず、いずれの結晶面であってもよい。たとえば、選択的光エッチング処理に用いるエッチング液を王水にすることにより、ウルツ鉱型ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８粒子のｍ面を露出させることができる。  
【００３０】
図３Ａおよび図３Ｂに、溶媒中に分散するシード粒子２１のｃ面に、平板状の第１障壁層２２を成長する様子を示す。実施例において、第１障壁層２２は、シード粒子２１（ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８）と格子整合し、相対的にバンドギャップが広い（大きい）Ｉｎ０．６７Ａｌ０．３３Ｎから構成される。なお、ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８ないしＩｎ０．６７Ａｌ０．３３Ｎの格子定数（ａ軸方向）は、およそ３．４Åである。
【００３１】
図３Ａに示すように、まず、反応容器９１を用意する。反応容器９１は、外側がステンレス、内側がハステロイにより構成される。反応容器９１には、少なくとも２つの給気口９２ａ，９２ｂと、排気口９２ｃと、が設けられている。
【００３２】
給気口９２ａ，９２ｂには、それぞれバルブを介して、たとえばＡｒガス供給源およびＮ２ガス供給源に接続されており、給気口９２ａ，９２ｂから反応容器９１内に、ＡｒガスおよびＮ２ガスを供給することができる。また、排気口９２ｃには、バルブを介して、排気ポンプが接続されており、反応容器９１内の雰囲気（ガス）を排気することができる。各バルブの調整により、反応容器９１内における各種ガスの分圧、特にＮ２ガスの分圧は、精確に制御することができる。
【００３３】
また、反応容器９１には、温度センサ９３，ヒータ９４，撹拌機構９５等が取り付けられている。温度センサ９３は、反応容器９１内の収容物の温度を測定することができる。ヒータ９４は、当該収容物を加熱することができる。撹拌機構９５（回転羽根）は、当該収容物を撹拌することができる。
【００３４】
先に作製したシード粒子（ｃ面が露出したウルツ鉱型ＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８粒子）をジフェニルエーテルに分散させ、そのジフェニルエーテル（２０ｍｌ）を反応容器９１内に注入する。続いて、反応容器９１内に、ヨウ化アルミニウム（０．２０ｍｍｏｌ），ヨウ化インジウム（０．４０ｍｍｏｌ），ナトリウムアミド（１２．８ｍｍｏｌ）およびキャッピング剤（ヘキサデカンチオール１．０ｍｍｏｌおよびステアリン酸亜鉛０．６ｍｏｌ）を注入する（第１混合溶液１４）。その後、反応容器９１内の窒素分圧を１５００Ｔｏｒｒとして、第１混合溶液１４を２２５℃まで加熱し、その温度を約２０分間保持する。以降、このような処理を、ＩｎＡｌＮ成長処理と呼ぶこととする。なお、キャッピング剤であるステアリン酸亜鉛から亜鉛がＩｎＡｌＮに混入することがあるが、それも含めてＩｎＡｌＮと呼ぶ。
【００３５】
図３Ｂに示すように、このような処理により、溶媒中に分散するシード粒子２１の露出面（ｃ面）に、Ｉｎ０．６７Ａｌ０．３３Ｎ層（第１障壁層）２２がエピタキシャル成長する。第１障壁層２２は、シード粒子２１のｃ面に成長するため、第１障壁層２２の主面（露出面）もｃ面（結晶面２２Ｃ）を構成する。
【００３６】
なお、第１障壁層２２の厚みは、２ｎｍ程度である。この厚みは、十分に量子閉じ込め効果が発現する厚みである。第１障壁層２２の厚みは、第１混合溶液１４の加熱時間を調整することにより、制御することができる。
【００３７】
その後、第１障壁層が積層したシード粒子に、表面安定化処理，凝集防止処理および精製処理を順次施す。最終的に、第１障壁層を含むシード粒子がメタノール中に分散する状態とする。
【００３８】
図３Ｃに、シード粒子２１を除去して、第１障壁層２２を残す様子を示す。シード粒子２１は、たとえばエッチングにより除去される。
【００３９】
第１障壁層を含むシード粒子が分散するメタノールに、エッチング液を添加する。エッチング液は、たとえば純水および塩酸（濃度：３６容量％）を容量比１００：１で混合したもの（希塩酸）を用いる。これにより、シード粒子２１が除去され、平板状の第１障壁層２２のみが残される。
【００４０】
続いて、分散媒（メタノールおよびエッチング液）を水に置換して、第１障壁層の単層体を洗浄（水洗）する。その後、凍結乾燥により、第１障壁層の単層体を抽出する（つまり抽出処理を施す）。
【００４１】
図４Ａおよび図４Ｂに、溶媒中において第１障壁層２２の主面に、平板状の第１発光層２３を成長する様子を示す。実施例において、第１発光層２３は、第１障壁層２２（Ｉｎ０．６７Ａｌ０．３３Ｎ）と格子整合し、相対的にバンドギャップが狭い（小さい）Ｉｎ０．６０Ｇａ０．４０Ｎから構成される。なお、第１発光層２３は、第１障壁層２２を作製した設備・装置（図３Ａ）を用いて成長させることができる。
【００４２】
図４Ａに示すように、まず、先に作製した第１障壁層の単層体をジフェニルエーテルに分散させ、そのジフェニルエーテル（２０ｍｌ）を反応容器９１内に注入する。さらに、反応容器９１内に、ヨウ化ガリウム（０．２４ｍｍｏｌ），ヨウ化インジウム（０．３６ｍｍｏｌ），ナトリウムアミド（１２．８ｍｍｏｌ）およびキャッピング剤（ヘキサデカンチオール１．０ｍｍｏｌおよびステアリン酸亜鉛０．６ｍｏｌ）を注入する（第２混合溶液１５）。その後、反応容器９１内の窒素分圧を１５００Ｔｏｒｒとして、第２混合溶液１５を２２５℃まで加熱し、その温度を約８０分間保持する。以降、このような処理を、ＩｎＧａＮ成長処理と呼ぶこととする。なお、キャッピング剤であるステアリン酸亜鉛から亜鉛がＩｎＧａＮに混入することがあるが、それも含めてＩｎＧａＮと呼ぶ。
【００４３】
図４Ｂに示すように、このような処理により、第１障壁層２２の主面（ｃ面）に、Ｉｎ０．６０Ｇａ０．４０Ｎ層（第１発光層）２３がエピタキシャル成長する。その後、第１障壁層／第１発光層の積層体に、表面安定化処理，凝集防止処理，精製処理および抽出処理を施す。
【００４４】
第１発光層２３の厚みは、４ｎｍ程度である。この厚みは、十分に量子閉じ込め効果が発現する厚みである。発光層２３の厚みは、第２混合溶液１５の加熱時間を変化させることにより、調整することができる。なお、発光層の厚みは、発光層から放出される光（蛍光）の波長をモニタしながら、調整してもよい。
【００４５】
図４Ａに示すように、たとえば、光源９７から出射される所定波長の励起光を、光ファイバ９６ｉを通して、第２混合溶液１５（それに分散する発光層）に照射する。第２混合溶液１５に分散する発光層は、当該励起光を吸収し、その層厚に対応する波長の光を放出する。発光層から放出された光は、光ファイバ９６ｏを通して、分光機能を有する光検出器９８に導入される。
【００４６】
第２混合溶液１５を加熱すると、発光層の厚みが増していく。量子閉じ込め効果が発現する範囲において、発光層の厚みが増していくと、そこから放出される光の波長は長波長側にシフトする。光検出器９８により所望の波長の光を検出したら、第２混合溶液１５の加熱を停止する。このような方法でも、発光層の厚みを制御することができる。
【００４７】
図５Ａに、第１発光層２３の主面に、平板状の第２障壁層２４を成長する様子を示す。先に作製した第１障壁層２２／第１発光層２３の積層体に、再度、ＩｎＡｌＮ成長処理を施して、第１発光層２３の主面（ｃ面）に第２障壁層（Ｉｎ０．６７Ａｌ０．３３Ｎ層）２４をエピタキシャル成長する。第２障壁層２４の厚みは、２ｎｍ程度である。これにより、第１障壁層２２，第１発光層２３および第２障壁層２４が順次積層する半導体ナノ粒子２０ａ（第１実施例）が作製される。その後、半導体ナノ粒子２０ａ（第１障壁層２２／第１発光層２３／第２障壁層２４の積層体）に、表面安定化処理，凝集防止処理，精製処理および抽出処理を施す。
【００４８】
第１障壁層２２および第２障壁層２４は、第１発光層２３よりもバンドギャップが広く、第１発光層２３には、少なくとも厚み方向について量子閉じ込め効果（１次元量子閉じ込め効果）が発現する。実施例において、第１発光層２３の厚みは４ｎｍ程度であり、そこから放出される光の波長は約５５０ｎｍである。
【００４９】
第１発光層２３（ないし第１および第２障壁層２２，２４）の平面方向におけるサイズは、シード粒子２１の結晶面２１Ｃ（図２Ｂ）のサイズによって規定される。そして、第１発光層２３の厚みは、ＩｎＧａＮ成長処理における加熱時間を変化させることにより、調整することができる。すなわち、第１発光層２３のサイズは、一次元的に（厚み方向にのみ）調整することができる。なお、シード粒子２１の結晶面２１Ｃ内における最長の幅は、２０ｎｍ以下であることが好ましいから、第１発光層２３（ないし第１および第２障壁層２２，２４）の面内方向における最大幅も、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
図５Ｂに、参考例による半導体ナノ粒子２０ｐを示す。半導体ナノ粒子２０ｐは、発光性を有する球状のコア２３ｃと、コア２３ｃを被覆し、コア２３ｃよりも広いバンドギャップを有するシェル層２４ｓと、を含む構成である。コア２３ｃには、（３次元）量子閉じ込め効果が発現しているものとする。球状のコア２３ｃにおいて、そのサイズは、一次元的に調整することが難しく、一般に、粒径（直径）を変化させて三次元的に調整する。なお、実施例による発光層が参考例によるコアに対応し、実施例による障壁層が参考例によるシェル層に対応するものとみなすことができる。
【００５１】
実施例において、発光層のサイズは、一次元的に（厚み方向にのみ）調整することができる。このため、発光層のサイズを精確に調整することは比較的容易であり、発光層のバンドギャップないし発光波長をより精確に制御することが可能である。一方、比較例において、コアのサイズは、三次元的にしか調整することができない。このため、コアのサイズを精確に調整することは比較的困難であり、コアのバンドギャップないし発光波長を精確に制御することは難しい。
【００５２】
図５Ｃに、半導体ナノ粒子２０ａ（図５Ａ）に、さらに、平板状の第２発光層２５および第３障壁層２６を積層した半導体ナノ粒子２０ｂ（第２実施例）を示す。第１障壁層２２／第１発光層２３／第２障壁層２４の積層体（第１の平板積層構造体）が一つの発光ユニットを構成し、第２障壁層２４／第２発光層２５／第３障壁層２６の積層体（第２の平板積層構造体）がもう一つの発光ユニットを構成する。
【００５３】
半導体ナノ粒子２０ｂは、半導体ナノ粒子２０ａ（第１障壁層２２／第１発光層２３／第２障壁層２４の積層体）に、再度、ＩｎＧａＮ成長処理およびＩｎＡｌＮ成長処理を施して、第２障壁層２４の主面に第２発光層（Ｉｎ０．６０Ｇａ０．４０Ｎ層）２５および第３障壁層（Ｉｎ０．６７Ａｌ０．３３Ｎ層）２６をエピタキシャル成長することにより、作製することができる。なお、適宜、表面安定化処理，凝集防止処理，精製処理および抽出処理を施してもかまわない。
【００５４】
第２障壁層２４および第３障壁層２６は、第２発光層２５よりもバンドギャップが広く、第２発光層２５には、少なくとも厚み方向について量子閉じ込め効果（１次元量子閉じ込め効果）が発現する。第２発光層２５の厚みを、第１発光層２３の厚み（４ｎｍ）と同じにした場合、半導体ナノ粒子２０ｂの発光強度（波長５５０ｎｍ）を、理想的には、半導体ナノ粒子２０ａ（図５Ａ）の発光強度の２倍にすることができる。また、第２発光層２５の厚みを、第１発光層２３の厚み（４ｎｍ）とは異なる厚み（たとえば５ｎｍ）にした場合、半導体ナノ粒子２０ｂから複数の波長の光（波長５５０ｎｍおよび６３０ｎｍ）を放出させることができる。
【００５５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、シード粒子を除去するタイミングは、少なくとも第１障壁層を成長した後であればよく、たとえば、第１発光層を成長した後、ないし、第２障壁層を成長した後、であってもかまわない。また、発光層を３層以上含む平板積層構造を有する半導体ナノ粒子を作製してもかまわない。
【００５６】
さらに、ＩｎＡｌＮ層（障壁層）ないしＩｎＧａＮ層（発光層）を他の材料で構成してもかまわない。たとえばＩｎＧａＮ層（発光層）をＺｎＯＳ層に代替してもかまわない。
【００５７】
ＩｎＡｌＮ層（障壁層）およびＩｎＧａＮ層（発光層）の組合せは、タイプＩのバンドオフセット構造を有する。タイプＩのバンドオフセット構造は、バンドギャップが狭い層（ＩｎＧａＮ層）をバンドギャップが広い層（ＩｎＡｌＮ層）で挟む構成を有し、バンドギャップが狭い層の内部でキャリア再結合が生じうる。一方、ＩｎＡｌＮ層およびＺｎＯＳ層の組合せは、タイプＩＩのバンドオフセット構造を有する。タイプＩＩのバンドオフセット構造は、隣接する層間でキャリア再結合が生じうる。
【００５８】
ＩｎＧａＮ層（発光層）をＺｎＯＳ層に代替した半導体ナノ粒子、つまりＩｎＡｌＮ層およびＺｎＯＳ層の交互積層からなる半導体ナノ粒子（変形例）は、以下のように作製される。まず、実施例による半導体ナノ粒子と同様に、複数のシード粒子を作製し（図１）、シード粒子の粒径を揃えるとともに、特定の結晶面を露出し（図２）、溶媒中において、シード粒子の特定の結晶面に平板状のＩｎＡｌＮ層を成長して、その後、シード粒子を除去する（図３）。
【００５９】
続いて、残されたＩｎＡｌＮ層の単層体に、ＺｎＯＳ成長処理を施す。すなわち、ＩｎＡｌＮ層の単層体を分散したメタノールに、反応前駆体（ジエチル亜鉛，オクチルアミンおよびビス（トリメチルシリル）スルフィド）を添加した後、２００℃に急冷して、再度２４０℃に加熱する。この温度を約５０分間保持すると、ＩｎＡｌＮ層の主面に、厚さ５ｎｍ程度のＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８層がエピタキシャル成長する。なお、この温度を約７０分間保持すると厚さ７ｎｍ程度のＺｎＯ０．７２Ｓ０．２８層がエピタキシャル成長する。その後、ＩｎＡｌＮ層／ＺｎＯＳ層の積層体に、表面安定化処理，凝集防止処理，精製処理および抽出処理を施す。
【００６０】
続いて、ＩｎＡｌＮ層／ＺｎＯＳ層の積層体に、再度、ＩｎＡｌＮ成長処理を施すことにより、第１実施例（図５Ａ）による半導体ナノ粒子の変形例（第１ＩｎＡｌＮ層／第２ＺｎＯＳ層／第２ＩｎＡｌＮ層の積層体，第１変形例）を得ることができる。その後さらに、ＺｎＯＳ成長処理およびＩｎＡｌＮ成長処理を施すことにより、第２実施例（図５Ｃ）による半導体ナノ粒子の変形例（第１ＩｎＡｌＮ層／第１ＺｎＯＳ層／第２ＩｎＡｌＮ層／第２ＺｎＯＳ層／第３ＩｎＡｌＮ層の積層体，第２変形例）を得ることができる。なお、適宜、表面安定化処理，凝集防止処理，精製処理および抽出処理を施してもかまわない。
【００６１】
第１および第２ＩｎＡｌＮ層の厚みが２ｎｍ程度であり、第１ＺｎＯＳ層の厚みが５ｎｍ程度である場合、第１変形例による半導体ナノ粒子の発光波長は２．５μｍ程度となる。また、第１ＺｎＯＳ層の厚みが７ｎｍ程度である場合には、第１変形例による半導体ナノ粒子の発光波長は２．９μｍ程度となる。また、第２変形例による半導体ナノ粒子において、たとえば、第１〜第３ＩｎＡｌＮ層の厚みを２ｎｍとし、第１ＺｎＯＳ層の厚みを５ｎｍとし、第２ＺｎＯＳ層の厚みを７ｎｍとした場合、当該半導体ナノ粒子から２．５μｍおよび２．９μｍの光（赤外線）を放出させることができる。
【００６２】
今回はシード粒子としてＺｎＯＳ粒子の場合を説明したが、Ｓｅを含んでいてもよい。たとえば、シード粒子の材料として硫黄を含む材料ビス（トリメチルシリル）スルフィドの一部もしくは全部を、セレンを含む材料トリ−ｎ−オクチルホスフィンセレニドに換えれば、同様の手順でＺｎＯＳＳｅもしくはＺｎＯＳｅを作製できるであろう。
【００６３】
その他にも、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００６４】
１１〜１５…溶媒、２０…半導体ナノ粒子、２１…シード粒子、２２…第１障壁層、２３…第１発光層、２４…第２障壁層、２５…第２発光層、２６…第３障壁層、８１…反応容器（フラスコ）、８２…ポート、８３…温度センサ（熱電対）、８４…ヒータ、８５…密閉容器、８６…光源、９１…反応容器、９２…給気口／排気口、９３…温度センサ（熱電対）、９４…ヒータ、９５…撹拌機構（回転羽根）、９６…光ファイバ、９７…光源、９８…光検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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