(57)【要約】  周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物と、前記分子クラスター化合物に提供されるコア半導体材料とからなるナノ粒子であって、コア半導体材料は、周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを組み込むナノ粒子。【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物と、前記分子クラスター化合物に提供されるコア半導体材料とからなるナノ粒子であって、コア半導体材料は、周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを組み込むナノ粒子。
【請求項２】
分子クラスター化合物及びコア半導体材料は、前記分子クラスター化合物上の前記コア半導体材料の成長を可能にする互換性を持つ結晶相を有する請求項１に記載のナノ粒子。
【請求項３】
分子クラスター化合物及びコア半導体材料は、同じ結晶相を有する請求項１に記載のナノ粒子。
【請求項４】
分子クラスター化合物は、亜鉛イオンを組み込む上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項５】
分子クラスター化合物は、硫化物イオン、セレンイオン、及びテルル化物イオンからなる群から選択される第１６族イオンを組み込む上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項６】
分子クラスター化合物は、[{(ＰＰｈ３)Ｈｇ}４(ＳＰｈ)６]、(Ｐｈ４Ｐ)２[(ＳＥｔ)５(Ｂｒ)(ＨｇＢｒ)４]、(Ｐｈ４Ｐ)２[Ｈｇ４(ＳＥｔ)５Ｂｒ]、及び[Ｈｇ４Ｔｅ１２][Ｎ(ＣＨ２ＣＨ２Ｅｔ)４]４からなる群から選択される請求項１、２又は３に記載のナノ粒子。
【請求項７】
分子クラスター化合物は、[ＲＭＥｔＢｕ]５但しＭ＝Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ、Ｅ＝Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ、Ｒ＝Ｍｅ，Ｅｔ，Ｐｈ、[Ｘ]４[Ｅ４Ｍ１０(ＳＲ)１６]但しＭ＝Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｅ＝Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｘ＝Ｍｅ３ＮＨ＋，Ｌｉ＋，Ｅｔ３ＮＨ＋、[Ｃｄ３２Ｓ１４(ＳＰｈ)３６]・Ｌ、[Ｈｇ１０Ｓｅ４(ＳｅＰｈ)(ＰＰｈ２ｎＰｒ)４]、[Ｈｇ３２Ｓｅ１４(ＳｅＰｈ)３６]、[Ｃｄ１０Ｓｅ４(ＳｅＰｈ)１２(ＰＰｒ３)４]、[Ｃｄ３２Ｓｅｌ４(ＳｅＰｈ)３６(ＰＰｈ３)４]、[Ｍ４(ＳＰｈ)１２]＋[Ｘ]２−但しＭ＝Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｘ＝Ｍｅ４Ｎ＋，Ｌｉ＋、[Ｚｎ(ＳＥｔ)Ｅｔ]１０、[ＭｅＭＥｉＰｒ]但しＭ＝Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｅ＝Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ、[ＲＣｄＳＲ’]５但しＲ＝Ｏ(ＣｌＯ３)，Ｒ’＝ＰＰｈ３，ｉＰｒ、[Ｃｄ１０Ｅ４(Ｅ’Ｐｈ)１２(ＰＲ３)４]但しＥ＝Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓそして別にＥ’＝Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓ、[Ｃｄ８Ｓｅ(ＳｅＰｈ)１２Ｃｌ４]２−、[Ｍ４Ｔｅ１２]４−但しＭ＝Ｃｄ，Ｈｇ、及び[Ｐｈ１２Ｍ１８Ｃｄ１０(ＰＥｔ３)３]但しＭ＝Ｔｅ，Ｓｅからなる群から選択される請求項１、２又は３に記載のナノ粒子。
【請求項８】
コア半導体材料は、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、及びインジウムイオンからなる群から選択される第１３族イオンを組み込む上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項９】
コア半導体材料の第１３族イオンは、ＩＩＩ―ホスフィン、ＩＩＩ―(ＴＭＳ)３、ＩＩＩ―（アルキル）、ＩＩＩ―（アリール）、ＩＩＩ―(ミリスチン酸塩)３、ＩＩＩ―(アセテート)３、ＩＩＩ―(ミリスチン酸塩)(アセテート)２、ＩＩＩ―(ミリスチン酸塩)２(アセテート)、及びＩＩＩ―(ＩＩＩ)アセチルアセトネートからなる群から選択される供給源に由来している請求項１乃至７の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項１０】
コア半導体材料の第１３族イオンは、有機金属化合物に由来している請求項１乃至７の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項１１】
コア半導体材料の第１３族イオンは、配位化合物に由来している請求項１乃至７の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項１２】
コア半導体材料の第１３族イオンは、無機塩に由来している請求項１乃至７の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項１３】
コア半導体材料の第１３族イオンは、元素供給源に由来している請求項１乃至７の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項１４】
コア半導体材料は、窒化物イオン、ヒ化物イオン、及びアンチモンイオンからなる群から選択される第１５族イオンを組み込む上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項１５】
コア半導体材料の第１５族イオンは、有機金属化合物に由来している請求項１乃至１３の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項１６】
コア半導体材料の第１５族イオンは、配位化合物に由来している請求項１乃至１３の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項１７】
コア半導体材料の第１５族イオンは、無機塩に由来している請求項１乃至１３の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項１８】
コア半導体材料の第１５族イオンは、元素供給源に由来している請求項１乃至１３の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項１９】
コア半導体材料の第１３族イオン及び第１５族イオンは、［（Ｍｅ）２ＧａＮ（Ｈ）ｔＢｕ］２  ［Ｈ２ＧａＮＨ２］３  ［Ｐｈ２ＧａＰ（ＳｉＭｅ３）３Ｇａ（Ｐｈ）２Ｃｌ］、［Ｅｔ２ＧａＰ（ＳｉＭｅ3）２］２、［Ｅｔ２ＧａＰＥｔ２]３、［ｔＢｕ２ＧａＰＨ２]３、［Ｍｅ２ＧａＰ(ｉＰｒ)２］3、［ｔＢｕＧａＰＡｒ´]２、[ｔＢｕ２ＧａＰ（Ｈ）Ｃ５Ｈ９]２、Ｇａ（ＡｓｔＢｕ２）３、［Ｅｔ２ＧａＡｓ（ＳｉＭｅ３）２]２、［ｔＢｕ２ＧａＡｓ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｅｔ２ＧａＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]２、［（Ｍｅ３ＳｉＣＨ２）２ＩｎＰ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｒ２ＩｎＰ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｍｅ２ＩｎＰｔＢｕ２]２、［Ｍｅ２ＩｎＳｂｔＢｕ２]３、［Ｅｔ２ＩｎＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]３、［Ｍｅ２ＩｎＮＥｔ２]２、［Ｅｔ２ＡｌＡｓｔＢｕ２]２、［ｔＢｕ２ＡｌＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]２、［ｎＢｕ２ＧａＡｓｔＢｕ２]２、［Ｍｅ２Ｇａ２ＡｓｔＢｕ２]２、及び［Ｅｔ２ＧａＡｓｔＢｕ２]２からなる群から選択される単一供給源に由来している請求項１乃至７の何れか１つに記載のナノ粒子。
【請求項２０】
ナノ粒子は、約２０〜６０％の範囲の量子効率を示す上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項２１】
ナノ粒子は、前記ナノ粒子コア上に提供される第１の半導体材料を含む第１の層を具える上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項２２】
前記第１の半導体材料は、周期表の第１２族からのイオンを組み込む請求項２１に記載のナノ粒子。
【請求項２３】
第１の半導体材料は、亜鉛イオンを組み込む請求項２１に記載のナノ粒子。
【請求項２４】
前記第１の半導体材料は、周期表の第１６族からのイオンを組み込む請求項２１、２２又は２３に記載のナノ粒子。
【請求項２５】
第１の半導体材料は、硫化物イオン、セレンイオン、及びテルル化物イオンからなる群から選択される第１６族イオンを組み込む請求項２１、２２又は２３に記載のナノ粒子。
【請求項２６】
ナノ粒子は、前記第１の層上に提供される第２の半導体材料を含む第２の層を具える上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項２７】
周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物と、前記分子クラスター化合物上に提供されるコア半導体材料とを具えるナノ粒子を製造する方法であって、コア半導体材料は周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを組み込み、当該方法は、ナノ粒子コア材料のシーディング及び成長を可能にする条件の下で、周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物の存在下で、それぞれ周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを含む第１及び第２のコア前駆体種を具えているナノ粒子コア前駆体組成物の、ナノ粒子コアの材料への転化を生じさせることを含む、ナノ粒子の製造方法。
【請求項２８】
分子クラスター化合物は、亜鉛イオンを組み込む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
分子クラスター化合物は、硫化物イオン、セレンイオン、及びテルル化物イオンからなる群から選択される第１６族イオンを組み込む請求項２７又は２８に記載の方法。
【請求項３０】
分子クラスター化合物は、[{(ＰＰｈ３)Ｈｇ}４(ＳＰｈ)６]、(Ｐｈ４Ｐ)２[(ＳＥｔ)５(Ｂｒ)(ＨｇＢｒ)４]、(Ｐｈ４Ｐ)２[Ｈｇ４(ＳＥｔ)５Ｂｒ]、及び[Ｈｇ４Ｔｅ１２][Ｎ(ＣＨ２ＣＨ２Ｅｔ)４]４からなる群から選択される請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
分子クラスター化合物は、[ＲＭＥｔＢｕ]５但しＭ＝Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ、Ｅ＝Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ、Ｒ＝Ｍｅ，Ｅｔ，Ｐｈ、[Ｘ]４[Ｅ４Ｍ１０(ＳＲ)１６]但しＭ＝Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｅ＝Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｘ＝Ｍｅ３ＮＨ＋，Ｌｉ＋，Ｅｔ３ＮＨ＋、[Ｃｄ３２Ｓ１４(ＳＰｈ)３６]・Ｌ、[Ｈｇ１０Ｓｅ４(ＳｅＰｈ)(ＰＰｈ２ｎＰｒ)４]、[Ｈｇ３２Ｓｅ１４(ＳｅＰｈ)３６]、[Ｃｄ１０Ｓｅ４(ＳｅＰｈ)１２(ＰＰｒ３)４]、[Ｃｄ３２Ｓｅｌ４(ＳｅＰｈ)３６(ＰＰｈ３)４]、[Ｍ４(ＳＰｈ)１２]＋[Ｘ]２−但しＭ＝Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｘ＝Ｍｅ４Ｎ＋，Ｌｉ＋、[Ｚｎ(ＳＥｔ)Ｅｔ]１０、[ＭｅＭＥｉＰｒ]但しＭ＝Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｅ＝Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ、[ＲＣｄＳＲ’]５但しＲ＝Ｏ(ＣｌＯ３)，Ｒ’＝ＰＰｈ３，ｉＰｒ、[Ｃｄ１０Ｅ４(Ｅ’Ｐｈ)１２(ＰＲ３)４]但しＥ＝Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓそして別にＥ’＝Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓ、[Ｃｄ８Ｓｅ(ＳｅＰｈ)１２Ｃｌ４]２−、[Ｍ４Ｔｅ１２]４−但しＭ＝Ｃｄ，Ｈｇ、及び[Ｐｈ１２Ｍ１８Ｃｄ１０(ＰＥｔ３)３]但しＭ＝Ｔｅ，Ｓｅからなる群から選択される請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
コア半導体材料は、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、及びインジウムイオンからなる群から選択される第１３族イオンを組み込む請求項２７乃至３１の何れか１つに記載の方法。
【請求項３３】
コア半導体材料は、窒化物イオン、ヒ化物イオン、及びアンチモンイオンからなる群から選択される第１５族イオンを組み込む請求項２７乃至３２の何れか１つに記載の方法。
【請求項３４】
前記第１及び第２のコア前駆体種は、前記コア前駆体組成物に含まれる別の実体である請求項２７乃至３３の何れか１つに記載の方法。
【請求項３５】
コア半導体材料の第１３族イオンは、ＩＩＩ―ホスフィン、ＩＩＩ―(ＴＭＳ)３、ＩＩＩ―（アルキル）、ＩＩＩ―（アリール）、ＩＩＩ―(ミリスチン酸塩)３、ＩＩＩ―(アセテート)３、ＩＩＩ―(ミリスチン酸塩)(アセテート)２、ＩＩＩ―(ミリスチン酸塩)２(アセテート)、及びＩＩＩ―(ＩＩＩ) アセチルアセトネートからなる群から選択される供給源に由来している請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
コア半導体材料の第１３族イオンは、有機金属化合物に由来している請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
コア半導体材料の第１３族イオンは、配位化合物に由来している請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
コア半導体材料の第１３族イオンは、無機塩に由来している請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
コア半導体材料の第１３族イオンは、元素供給源に由来している請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
コア半導体材料の第１５族イオンは、有機金属化合物に由来している請求項３４乃至３９の何れか１つに記載の方法。
【請求項４１】
コア半導体材料の第１５族イオンは、配位化合物に由来している請求項３４乃至３９の何れか１つに記載の方法。
【請求項４２】
コア半導体材料の第１５族イオンは、無機塩に由来している請求項３４乃至３９の何れか１つに記載の方法。
【請求項４３】
コア半導体材料の第１５族イオンは、元素供給源に由来している請求項３４乃至３９の何れか１つに記載の方法。
【請求項４４】
前記第１及び第２のコア前駆体種は、前記コア前駆体組成物に含まれる単体において組み合わせられる請求項２７乃至３３の何れか１つに記載の方法。
【請求項４５】
コア半導体材料の第１３族イオン及び第１５族イオンは、［（Ｍｅ）２ＧａＮ（Ｈ）ｔＢｕ］２  ［Ｈ２ＧａＮＨ２］３  ［Ｐｈ２ＧａＰ（ＳｉＭｅ３）３Ｇａ（Ｐｈ）２Ｃｌ］、［Ｅｔ２ＧａＰ（ＳｉＭｅ3）２］２、［Ｅｔ２ＧａＰＥｔ２]３、［ｔＢｕ２ＧａＰＨ２]３、［Ｍｅ２ＧａＰ(ｉＰｒ)２］3、［ｔＢｕＧａＰＡｒ´]２、[ｔＢｕ２ＧａＰ（Ｈ）Ｃ５Ｈ９]２、Ｇａ（ＡｓｔＢｕ２）３、［Ｅｔ２ＧａＡｓ（ＳｉＭｅ３）２]２、［ｔＢｕ２ＧａＡｓ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｅｔ２ＧａＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]２、［（Ｍｅ３ＳｉＣＨ２）２ＩｎＰ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｒ２ＩｎＰ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｍｅ２ＩｎＰｔＢｕ２]２、［Ｍｅ２ＩｎＳｂｔＢｕ２]３、［Ｅｔ２ＩｎＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]３、［Ｍｅ２ＩｎＮＥｔ２]２、［Ｅｔ２ＡｌＡｓｔＢｕ２]２、［ｔＢｕ２ＡｌＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]２、［ｎＢｕ２ＧａＡｓｔＢｕ２]２、［Ｍｅ２Ｇａ２ＡｓｔＢｕ２]２、及び［Ｅｔ２ＧａＡｓｔＢｕ２]２からなる群から選択される単一供給源に由来している請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
方法は、ナノ粒子コア材料上の第１の半導体材料から構成される第１の層を形成することを更に含む請求項２７乃至４５の何れか１つに記載の方法。
【請求項４７】
第１の半導体材料の第１の層の形成は、第１の材料前駆体組成物の、前記第１の材料への転化を生じさせることを含む請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
第１の材料前駆体組成物が、第１の材料から構成される層に組み込まれる第３及び第４イオンを具える請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
第３及び第４イオンは、第１の材料前駆体組成物において含まれる別の実体である請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
第３及び第４イオンは、第１の材料前駆体組成物において含まれる単体において組み合わせられる請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
第１の半導体材料の第１の層の形成の前にナノ粒子コア材料がフッ化水素に晒される請求項４６乃至５０の何れか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ナノ粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの場合量子ドット又はナノ結晶と呼ばれる、例えば２〜５０ｎｍの範囲の寸法の粒子からなる化合物半導体の調製及び特徴づけに対して多くの関心が持たれてきた。これらの研究は、これらの物質のサイズ調整可能な電子的特性により主になされ、それは、光学的及び電子的装置などの多くの商業的応用において、又、多様な範囲に及ぶ他の応用において利用され得る。その範囲は、多くの新たな新進の応用があるが、生物学的ラベリング、太陽電池、触媒作用、生物学的イメージング、発光ダイオード、一般的な空間照明及びエレクトロルミネセンス・ディスプレイ、フォトルミネセンス・ディスプレイのように広範に亘る。
【０００３】
最も多く研究されてきた半導体材料は、カルコゲニドＩＩ−ＶＩ（例えば第１２族〜第１６族）材料、例えばＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅである。最も顕著には、そのスペクトルの可視域上の光学調整能力のため、ＣｄＳｅが非常に研究されている。いくつかの以前の例が文献において見られるが、より最近になって、再現可能な方法が、「ボトムアップ」技術によって開発され、それによって、粒子は原子毎に、「湿式」化学法を用いて調製される。
【０００４】
共に個々の半導体ナノ粒子のサイズに関係する２つの根本的要因が、これらの粒子の独特の特性に関与している。第１は、大きい表面積対体積比である。粒子がより小さくなるにつれて、内部の原子に対する表面原子の数の比率が増加する。このため、材料全体の特性において表面特性が重要な役割を果たすことになる。第２の要因は、半導体ナノ粒子は、サイズと共に材料の電子的特性が変化すること、更に、粒子のサイズが減少するにつれて、量子閉じ込め効果のためバンドギャップが徐々により大きくなることである。この効果は、『箱の中の電子』の閉じ込めによって、対応するバルク半導体材料における連続バンドではなく、原子及び分子において観察されるのと類似の離散的エネルギー準位が生じている結果である。従って、半導体ナノ粒子においては、第１励起子遷移より大きなエネルギーを有する電磁放射（光子）の吸収によって生じた「電子及び正孔」は、物理パラメータのため、対応する巨視的結晶質材料においてより接近しているので、クーロンの相互作用は無視できない。これは狭バンド幅放出につながり、それは粒子サイズ及び組成に依存する。このように、量子ドットは対応する巨視的結晶質材料より高い運動エネルギーを有するので、第１の励起子遷移（バンドギャップ）はエネルギーにおいて粒径の減少と共に増加する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
単一半導体材料と外側の有機不動態化層からなる単一コアナノ粒子は、欠陥で起こっている電子正孔再結合、及び非放射電子正孔再結合の原因になるナノ粒子表面上のダングリングボンドのため、量子効率が比較的低くなる可能性がある。
【０００６】
欠陥及びダングリングボンドを除去する１つの方法は、バンドギャップがより広く、コア材料との格子不整合が小さい第２の無機材料をコア粒子の表面にエピタキシャルに成長させて、「コアシェル」粒子を生成することである。コアシェル粒子は、コアに閉じ込められたあらゆるキャリアを、非放射再結合の中心として働くおそれのある表面状態から離す。１つの例は、ＣｄＳｅコアの表面に成長させてＣｄＳｅ／ＺｎＳコア／シェルナノ粒子を作成するＺｎＳである。
【０００７】
もう一つの方法は、量子ドット−量子井戸構造のような、「電子正孔」一対が単一のシェル層に完全に閉じ込められるコア／マルチシェル構造を調製することである。ここで、コアはバンドギャップの広い材料で出来ており、バンドギャップがより狭い材料の薄いシェルが続き、そして更なる広いバンドギャップ層によって覆われる。例えばわずかのＨｇＳの単層を堆積させるためにコアナノ結晶の表面上でＣｄの代替にＨｇを使用して成長するＣｄＳ／ＨｇＳ／ＣｄＳである。結果として生じる構造は、ＨｇＳ層への光励起キャリアの閉じ込めを明らかに示した。
【０００８】
如何なるコア、コアシェル又はコアマルチシェルナノ粒子においても、最終無機表面原子の周りの配位は、反応性の高い完全に配位されていない原子「ダングリングボンド」が粒子の表面上にあって不完全であり、これは粒子の凝集につながることがある。この問題は、保護用有機基で「裸の」表面原子を不動態化(キャッピング)することによって解決される。
【０００９】
有機材料又はシース材料の最外側層（キャッピング剤）は、粒子凝集を抑制するのに役立ち、更にナノ粒子を、それらを囲んでいる化学環境から保護すると共に、他の無機、有機、又は生物学的材料との化学結合の手段を提供する。多くの場合、キャッピング剤は、ナノ粒子の作成が行われる溶媒であり、ルイス塩基化合物又は、不活性溶媒（例えば炭化水素）において薄められたルイス塩基化合物から成り、それによってナノ粒子の表面に対して供与型配位が可能である孤立電子対がある。
【００１０】
高品質な半導体ナノ粒子の合成に関わる重要な問題は、粒子の均一性、サイズ分布、量子効率及び商業的応用におけるそれらの長期の化学的及び光安定性の使用である。初期のルートは従来のコロイド水性化学を利用したが、より最近の方法は、有機金属化合物を用いたナノ結晶子の動力学的に制御された沈殿を含んでいる。より最近の方法のほとんどは、Murray、Norris及びBawendiによって説明された当初の「核生成及び成長」方法(非特許文献１)に基づくが、当初用いられた有機金属前駆体以外のもの、例えば、酸化物（例えばＣｄＯ）、炭酸塩（例えばＭＣＯ３）、アセテート（例えばＭ（ＣＨ３ＣＯ２））及びアセチルアセトネート（例えばＭ［ＣＨ３ＣＯＯＣＨ＝Ｃ（Ｃ−）ＣＨ３］２）（例えばＭ＝Ｃｄ又はＺｎ）を用いている。
【００１１】
Murrayら(非特許文献１)は当初、金属アルキル(Ｒ２Ｍ)、Ｍ＝Ｃｄ、Ｚｎ、Ｔｅ、Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔの有機金属溶液、及びトリ−ｎ−オクチルホスフィン(ＴＯＰ)に溶解させたトリ−ｎ−オクチルホスフィンスルフィド／セレニド(ＴＯＰＳ／Ｓｅ)を用いた。これらの前駆体溶液を、調製されている材料に応じて温度範囲１２０〜４００℃の熱いトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド(ＴＯＰＯ)に注入する。これによって、ＩＩ−ＶＩ材料のＴＯＰＯコート／キャップ半導体ナノ粒子が製造される。粒子のサイズは、温度、キャッピング剤、用いられる前駆体の濃度及び合成が行なわれる延べ時間によって制御され、より高い温度、より高い前駆体濃度及び長期にわたる反応時間でより大きい粒子が得られる。この有機金属のルートは、よりよい単分散度及び高い粒子結晶化度を含む他の合成方法に勝る効果がある。上述の如く、この方法の多くのバリエーションが現在文献に見られ、単分散度及び量子収量の両方について高品質なコア及びコアシェルナノ粒子を日常的に生じさせる。
【００１２】
単一源前駆体は、他の化合物半導体ナノ粒子と同様に、ＩＩ−ＶＩの半導体ナノ粒子材料の合成においても役立つということが分かった。ビス(ジアルキルジチオ／ジセレノカルバメート)カドミウム(II)／亜鉛(II)化合物、Ｍ(Ｅ２ＣＮＲ２)２(Ｍ＝Ｚｎ又はＣｄ、Ｅ＝Ｓ又はＳｅ及びＲ＝アルキル)は同様の『ワンポット』合成法において用いられてきて、それは、前駆体をトリ−ｎ−オクチルホスフィン(ＴＯＰ)に溶解させてから２００℃を超える熱いトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド／トリ−ｎ−オクチルホスフィン(ＴＯＰＯ／ＴＯＰ)へ急速に注入することを含んでいた。
【００１３】
根本的に、これらの製法は全て、高温での粒子の核生成に続いて低温での粒子成長という原理に依存している。更に言えば、２〜１０ｎｍの範囲のナノ粒子の単分散集合を有するため、ナノ粒子の核生成は、ナノ粒子の成長から適切に分離しなければならない。これは、一方又は両方の前駆体のより低温の溶液を、粒子の核生成を起こす、より高温の配位性溶媒(存在しない場合、他方の前駆体を含有する)へ急速に注入することによって達成される。注入時に突然それより冷たい溶液を添加することで、その後反応温度が低下し(添加する溶液の容量は通常全溶液の約１／３である)、更なる核生成が阻害される。粒子成長は、（用いる前駆体によって面触媒過程であるか又はオストワルド熟成を経て）その低下した温度で続き、このように核生成と成長が分離され、狭いナノ粒子のサイズ分布が得られる。この方法は、反応の全体にわたって合理的に均一温度を保ちながら１つの溶液を急速に他のものに添加することが出来る小規模合成でよく機能する。しかしながら、商業的応用において必要とされる、大容積の溶液同士を互いに急速に注入する必要がある、より大きな調製規模のとき、反応混合物中に著しい温度差が生じることがあり、これがその後、容認出来ない程の大きな粒子サイズ分布につながることがある。
【００１４】
Cooney及び共同研究者ら(非特許文献２)は、ＩＩ−ＶＩ分子クラスター[Ｓ４Ｃｄ１０(ＳＰｈ)１６][Ｍｅ３ＮＨ]４を用いて、ＣｄＳのＩＩ−ＶＩナノ粒子を製造した。ここでヨウ素による表面キャッピングＳＰｈ−配位子の酸化も含まれた。この調製ルートでは、ＩＩ−ＶＩクラスターの大部分がイオンへ細分化され、これらが残りのＩＩ−ＶＩ（[Ｓ４Ｃｄ１０(ＳＰｈ)１６]４−）クラスターによって消費され、これらが後にＣｄＳのＩＩ−ＶＩナノ粒子へと成長する。
【００１５】
Strouse及び共同研究者ら(非特許文献３)は、ＩＩ−ＶＩクラスターを用いた同様の合成手法を用いて、ＩＩ−ＶＩナノ粒子を成長させたが、化学剤ではなく熱分解(分散熱温度上昇)を採用して粒子成長を起こした。更に言えば、単一源前駆体[Ｍ１０Ｓｅ４(ＳＰｈ)１６][Ｘ]４、Ｘ＝Ｌｉ＋又は(ＣＨ３)３ＮＨ＋、Ｍ＝Ｃｄ又はＺｎを熱分解し、それによって幾つかのクラスターの細分化を起こし、続いて、Ｍ及びＳｅ自由イオンのスカベンジングから粒子成長させるか、又は、単に、クラスターが凝集して、最初は、より大きいクラスター、そして後に小さいナノ粒子、そして最終的に、より大きい粒子を調製した。
【００１６】
Cooney(非特許文献２)の方法もStrouse(非特許文献３) の方法も、分子クラスターを用いてナノ粒子を成長させたが、クラスターからのイオンを用いて、クラスター凝集又はクラスターの細分化によって、より大きなナノ粒子を成長させた。いずれの場合においても、最初の分子クラスター上のより大きなナノ粒子を成長させるために必要とされるイオンを提供するために、別のナノ粒子前駆体組成物を用いなかった。更に、Cooney(非特許文献２)の方法もStrouse(非特許文献３)の方法も、最終的なナノ粒子において、最初の個々の分子クラスターの構造的整合性を保たなかった。更に又、これらの方法の両方とも、ＩＩ―ＶＩクラスターを用いてＩＩ―ＶＩナノ粒子を形成することに制限されることが分かり、それは、これらの方法がより大きなナノ粒子を造るために分子クラスターの材料を用いることに制限されるという事実の必然的な結果である。従って、Cooney(非特許文献２)及び
Strouse(非特許文献３)の作業は、それらの方法論を用いて生成可能な材料の範囲に関して制限される。
【００１７】
出願人の公開国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２００５／００１６１１号及びＰＣＴ／ＧＢ２００６／００４００３号は、大量の高品質単分散の量子ドットを製造する方法を説明しており、それは以前の小規模の方法に関連する問題の多数を克服する。化学前駆体は、分子クラスター化合物の存在下で、又、分子クラスターの整合性が維持され、化学前駆体と反応する核生成中心を提供する明確に定義された既成のシード又はテンプレートの働きをするという条件下で提供され、産業的な応用に十分に大きな規模で高品質ナノ粒子を生成する。
【００１８】
ＰＣＴ／ＧＢ２００５／００１６１１及びＰＣＴ／ＧＢ２００６／００４００３に説明される方法の重要な際立った特徴は、前駆体組成物のナノ粒子への転化がナノ粒子成長の全体にわたってその構造的整合性を保つ分子クラスター化合物の存在下で遂行されるということである。クラスター化合物の同一の分子は、ナノ粒子成長が開始されるシード又は核生成点の働きをする。このようにして、適当な明確に定義された核生成サイトが分子クラスターによるシステムですでに提供されるので、高温核形成工程はナノ粒子成長を開始するために必要ではない。クラスター化合物の分子は、ナノ粒子成長を導くテンプレートの働きをする。「分子クラスター」は、関連技術分野で広く理解されている用語であるが、明確にするため、ここでは、クラスター化合物の全ての分子が同じ相対分子式を所有するように十分に明確に定義された化学構造の３つ以上の金属原子及びそれらに関連した配位子のクラスターに関するものであると理解されるべきである。このように、１つのＨ２Ｏ分子が他のＨ２Ｏ分子と同一であるのと同様に、分子クラスターは互いに同一である。他の方法で使用される核生成サイトよりも非常に明確に定義されている核生成サイトを提供することにより、分子クラスター化合物を用いることで、本質的に単分散であるナノ粒子の集合が提供出来る。この方法の更なる有意な利点は、容易に規模を拡大することが出来るということである。適当な分子クラスター化合物を製造する方法は当該技術内で知られていて、その例はケンブリッジ結晶学データセンター(www.ccdc.ca.ac.uk)で見ることが出来る。
【００１９】
現在まで広く研究されたナノ粒子材料の多数がカドミウムイオンを組み込むことは、前述の考察から理解されるだろう。しかしながら、カドミウムや、水銀及び鉛系材料のような他の重金属の使用に関連する多くの環境問題があり、そこで、カドミウムを含まないナノ粒子材料を開発することが必要である。特に、現在のカドミウム系材料と同等の単分散度及びサイズ調整可能な光ルミネセンススペクトルを示す、カドミウムを含まない量子ドットを製造することが望ましい。商業的には、このような材料を大規模に、高収量において、出来るだけ安価に製造することが要求される。
【００２０】
本発明の目的は、ナノ粒子材料の製造のための先行技術の方法に内在する１つ又はそれ以上の問題に対処することである。更なる目的は、上記の商業的な要求の１つ又はそれ以上を満たす、カドミウムを含まない新たなナノ粒子材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、ＩＩ―ＶＩ分子クラスター上に成長して、それによってＩＩ―ＶＩ分子クラスターを組み込むＩＩＩ−Ｖナノ粒子に関する。本発明の第１の態様において、周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物と、前記分子クラスター化合物に提供されるコア半導体材料とからなるナノ粒子であって、コア半導体材料は、周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを組み込むナノ粒子を提供する。
【００２２】
本発明の第２の態様において、周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物と、前記分子クラスター化合物に提供されるコア半導体材料とを具えるナノ粒子の製造方法であって、コア半導体材料は周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを組み込み、当該方法は、ナノ粒子コア材料のシーディング及び成長を可能にする条件の下で、周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物の存在下で、それぞれ周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを含む第１及び第２のコア前駆体種を具えているナノ粒子コア前駆体組成物の、ナノ粒子コアの材料への転化を生じさせることを含む、ナノ粒子の製造方法を提供する。
【００２３】
従って、本発明は、ＩＩＩ−Ｖナノ粒子が大規模に比較的安価に製造することが出来る手段を提供する。
【００２４】
分子クラスター化合物及びコア半導体材料が、前記分子クラスター化合物上の前記コア半導体材料の成長を可能にする互換性を持つ結晶相を有することが好ましい。最も好ましくは、分子クラスター化合物及びコア半導体材料は、同じ結晶相を有する。以下に説明する例において、硫化亜鉛クラスターを、リン化インジウムコア半導体ナノ粒子を成長させるために用いる。発明者は何らかの特定の理論によって制約されたくないが、ＺｎＳクラスター／ＩｎＰコアナノ粒子を得ることが可能だった理由は、ＺｎＳクラスター及びＩｎＰコア材料が、両方とも六角形の結晶相を有し、従って、それらは互いに互換性を有し、ＺｎＳクラスター上のＩｎＰの層の成長を容易にするという事実に起因するだろうと仮定される。
【００２５】
１つの種類の材料のクラスターを組み込んでいるナノ粒子及びそのクラスター上に成長した異なる種類の材料のコアが低い量子収量を示すと予測されたが、驚くべきことに、本発明の第１の態様に係るナノ粒子が更なる準備後の処理の後、約２０〜６０％及び最高９０％の範囲の比較的高い量子効率を示すことが観察された。更に、フッ化水素でナノ粒子の表面を洗浄すること及び／又はコア半導体材料上の半導体材料（例えばＩＩ―ＶＩ（ＶＩ）材料（例えばＺｎＳ））の一つ以上の更なる層を成長させることによって、量子収量を更に高めることが出来ることが断定された。
【００２６】
好ましくは、分子クラスター化合物は、亜鉛イオンを組み込む。本発明の第１の態様のナノ粒子の好ましい実施形態において、分子クラスター化合物は、硫化物イオン、セレンイオン、及びテルル化物イオンからなる群から選択される第１６族イオンを組み込む。
【００２７】
コア半導体材料は、好ましくは、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、及びインジウムイオンからなる群から選択される第１３族イオンを組み込む。コア半導体材料は、窒化物イオン、ヒ化物イオン、及びアンチモンイオンからなる群から選択される第１５族イオンを組み込んでもよい。
【００２８】
好ましい実施形態において、本発明の第１の態様のナノ粒子は、前記ナノ粒子コア上に提供される第１の半導体材料を含む第１の層を具える。第１の半導体材料として、適切な半導体材料が選択されてもよく、例えば、ＩＩＡ―ＶＩＢ材料、ＩＩＢ―ＶＩＢ材料、ＩＩ―Ｖ材料、ＩＩＩ―Ｖ材料、ＩＩＩ―ＩＶ材料、ＩＩＩ―ＶＩ材料、ＩＶ―ＶＩ材料、又は遷移金属元素又はｄ―ブロック元素を組み込んでいる材料であるが、これに限定されない。好ましくは、第１の半導体材料は、周期表の第１２族からのイオンを組み込む（例えば亜鉛イオン）。第１の半導体材料は、周期表の第１６族からのイオンを組み込んでもよい（例えば硫化物イオン、セレンイオン又はテルル化物イオン）。
【００２９】
ナノ粒子は、前記第１の層上に提供される第２の半導体材料を含む第２の層を具えてもよい。選択的に、半導体材料の更なる層又はシェルが、第２の層に提供されてもよい。第２及び以降の層は、適切な半導体材料から形成されてもよく、半導体材料は例えば、ＩＩＡ―ＶＩＢ材料、ＩＩＢ―ＶＩＢ材料、ＩＩ―Ｖ材料、ＩＩＩ―Ｖ材料、ＩＩＩ―ＩＶ材料、ＩＩＩ―ＶＩ材料、ＩＶ―ＶＩ材料、又は遷移金属元素又はｄ―ブロック元素を組み込んでいる材料であるが、これに限定されない。
【００３０】
本発明の第１の態様に係るナノ粒子の製造の好ましい方法において、粒子成長を開始するために、ナノ粒子前駆体の存在下で溶媒（配位又は非配位）に、シーディングＩＩ―ＶＩ分子クラスターを入れる。シーディング分子クラスターは、反応溶液内に存在する他の前駆体から粒子成長を開始するためのテンプレートとして用いられる。シーディング剤として用いられる分子クラスターは、先に作成することが出来、又はシーディング剤としての働きをする前にその場で製造することも出来る。いくつかの前駆体は、分子クラスターとともに反応プロセスの初めに存在しても、存在しなくてもよいが、反応が進行して、温度が上昇するにつれて、更なる量の前駆体を溶液として滴状で、又は、固体として、周期的に反応に加えることが出来る。
【００３１】
方法は、ナノ粒子前駆体組成物の所望のナノ粒子への転化に関係する。好適な前駆体には、成長しているナノ粒子に組み込まれる２つ以上のイオンを含む単一供給源前駆体、又は、成長しているナノ粒子において含まれる少なくとも１つのイオンをそれぞれ含む、２つ以上の別の前駆体を含むマルチ供給源前駆体が含まれる。ナノ粒子の最終的な所望の収率を形成するために必要な前駆体組成物の全量を、ナノ粒子の成長が始まる前に加えることが出来、或いは、前駆体組成物は、反応の全体にわたって段階的に加えることが出来る。
【００３２】
前駆体のナノ粒子材料への転化は、任意の適当な溶媒において実行することが出来る。クラスター化合物の分子の整合性を維持することが重要であることが理解されるだろう。それゆえに、クラスター化合物及びナノ粒子前駆体が溶媒に導入されるときに、溶媒の温度は前記クラスター化合物の満足な溶解及び混合を確実にするために十分に高くなければならない（存在する化合物が完全に溶解することは、必要ではないが望ましい）が、クラスター化合物分子の整合性を崩壊させるほど高くてはならない。一旦クラスター化合物及び前駆体組成物が溶媒において十分によく溶解すると、このように形成される溶液の温度をある温度又は温度範囲まで上昇させ、該温度又は温度範囲は、ナノ粒子の成長が始まるのに十分に高いが、クラスター化合物分子の整合性に損傷を与えるほど高くない。温度を上昇させるにつれて、前駆体の更なる分量を反応物に、液滴の方法で、又は固体として加える。そして溶液の温度を、この温度又はこの温度範囲内で、所望の特性を具えたナノ粒子を形成するために必要な時間維持することが出来る。
【００３３】
多様な適当な溶媒が利用出来る。使用する特定の溶媒は通常、反応種、即ちナノ粒子前駆体及び／又はクラスター化合物の性質、及び／又は形成されるナノ粒子のタイプに、少なくとも部分的に依存する。通常の媒体としては、ホスフィン（例えばＴＯＰ）、ホスフィンオキシド（例えばＴＯＰＯ）、アミン（例えばＨＤＡ）、チオール（例えばオクタンチオール）のようなルイス塩基型配位性溶媒、又は、アルカン及びアルケンのような非配位性有機溶媒が挙げられる。非配位性溶媒が用いられる場合、以下の理由により、それは、キャッピング剤としての役割を果たす更なる配位剤の存在下で通常使用される。
【００３４】
形成されているナノ粒子が量子ドットとして機能することを目的とする場合、完全には配位結合されなかった「ダングリングボンド」である表面原子をキャップして、非放射電子正孔再結合を最小にすると共に、量子効率を低下させ得る又はナノ粒子の凝集を形成し得る粒子凝集を抑制することが重要である。キャッピング剤又は不動態化剤としての役割を果たすことも出来る多くの異なる配位性溶媒が知られており、例えばＴＯＰ、ＴＯＰＯ、ｈａｄ又はミリスチン酸（テトラデカン酸）、長鎖アミン、官能化されたＰＥＧ鎖のような長鎖有機酸であるが、これらのキャッピング剤に限定されない。キャッピング剤としての役割を果たすことができない溶媒が選択される場合、ナノ粒子が成長する間、任意の望ましいキャッピング剤を反応混合物に加えることが出来る。上記のキャッピング剤は一般的にルイス塩基であり、ホスフィン型単歯状、多歯状配位子（トリオクチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ｔ−ブチルホスフィン）、ホスフィンオキシド（トリオクチルホスフィンオキシド）、アルキルホスホン酸、アルキルアミン（ヘキサデシルアミン、オクチルアミン）、アリルアミン、ピリジン、オクタンチオール、長鎖脂肪酸、及びチオフェンが挙げられるが、ナノ粒子の周囲に保護シースを形成するオレイン酸及び有機ポリマーのような広範囲の他の試剤が利用出来る。
【００３５】
量子ドットの最外側層(キャッピング剤)は、他の無機、有機又は生物学的材料に対する化学結合として用いることが出来る追加の官能基を処理する配位リガンドからなることもでき、それによって、官能基は量子ドット表面から離間する方に向き、その他利用可能な分子と結合／反応することが出来る。その分子は、１級、２級アミン、アルコール、カルボン酸、アジド、ヒドロキシル基等であるが、これに限定されない。量子ドットの最外側層(キャッピング剤)は、重合可能であると共に粒子の周囲にポリマーを形成するために用いることが出来る官能基を処理する配位リガンドからなることも出来る。
【００３６】
最外側層(キャッピング剤)は、最も外側の無機層に直接結合された有機単位からなることもでき、又、粒子の表面に結合されずに、粒子の周囲にポリマーを形成するために、又は、更なる反応のために用いることが出来る官能基を有してもよい。
【００３７】
本発明の第２の態様を構成する方法に関して、分子クラスター化合物が亜鉛イオンを組み込むことが好ましい。分子クラスター化合物は、好ましくは、硫化物イオン、セレンイオン及びテルル化物イオンからなる群から選択される第１６族イオンを組み込む。
【００３８】
第１及び第２のコア前駆体種は、前記コア前駆体組成物に含まれる別の実体でもよい。この場合、コア半導体材料の第１３族イオンは、ＩＩＩ―ホスフィン、ＩＩＩ―(ＴＭＳ)３、ＩＩＩ―（アルキル）、ＩＩＩ―（アリール）、ＩＩＩ―(ミリスチン酸塩)３、ＩＩＩ―(アセテート)３、ＩＩＩ―(ミリスチン酸塩)(アセテート)２、ＩＩＩ―(ミリスチン酸塩)２(アセテート)、及びＩＩＩ―(ＩＩＩ) アセチルアセトネートからなる群から選択される供給源に由来してもよい。コア半導体材料の第１３族イオンは、有機金属化合物、配位化合物、無機塩及び／又は元素供給源に由来してもよい。更に、コア半導体材料の第１５族イオンは、有機金属化合物、配位化合物、無機塩及び／又は元素供給源に由来してもよい。
【００３９】
第１及び第２のコア前駆体種は、前記コア前駆体組成物に含まれる単体において組み合わせられてもよい。
【００４０】
方法は、ナノ粒子コア材料上の第１の半導体材料から構成される第１の層を形成することを更に含んでもよい。好ましくは、第１の半導体材料の第１の層の形成は、第１の材料前駆体組成物の、前記第１の材料への転化を生じさせることを含む。第１の材料前駆体組成物が、第１の材料から構成される層に組み込まれる第３及び第４イオンを具えることが好ましい。第３及び第４イオンは、第１の材料前駆体組成物において含まれる別の実体でもよいか又は第１の材料前駆体組成物において含まれる単体において組み合わせられてもよい。
【００４１】
第１の半導体材料の第１の層の形成の前にナノ粒子コア材料がフッ化水素に晒されることが好ましい。例において以下に更に詳細に述べるように、フッ化水素を含む溶液でナノ粒子コアの表面にエッチングすることによってナノ粒子の量子効率を上昇させることが出来る。
【００４２】
本発明は、ＩＩ―ＶＩ分子クラスターを用いて製造されるＩＩＩ―Ｖナノ粒子に関係し、小さなナノ粒子の集合と比較して、クラスターは明確に定義された同一の分子実体であり、それは本質的に分子クラスターの特徴のない性質を欠いている。知られているＩＩＩ―Ｖ分子クラスターは少数であるので、ＩＩＩ―Ｖクラスターの代わりにＩＩ―ＶＩ分子クラスターが用いられる。ＩＩＩ―Ｖ分子クラスターは、作成するのが困難で、通常、空気及び水分に影響を受けるのに対し、多数のＩＩ―ＶＩ分子クラスターが簡単な手順によって作成でき、それらの多くは空気及び水分に影響を受けない。ＩＩＩ―Ｖ粒子は、多くのＩＩ―ＶＩ分子クラスターにシーディングされることができ、それゆえ、初めて、ＩＩＩ―Ｖナノ粒子を成長させるためにＩＩＩ―Ｖ分子クラスターを用いる必要又は利点がないことが、現在理解される。分子クラスターを用いることにより、ＩＩＩ―Ｖ量子ドットを製造する従来の方法のように、高温核形成工程の必要がなく、それは大規模な合成が可能であることを意味する。
【００４３】
更に、例えばＩｎＰ及びＧａＰ量子ドット及びそれらの合金のようなＩＩＩ―Ｖナノ粒子材料の成長をシーディングするのに、［ＨＮＥｔ３］４［Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６］のようなＩＩ―ＶＩ分子クラスターを用いることが可能である。ＩＩ―ＶＩ分子クラスター、ＩＩＩ及びＶイオンの分子供給源、「分子フィードストック」の後に続く添加又はその場形成がなされて、それらは粒子成長を容易にするために消費される。これらの分子供給源は、オストワルトの熟成が生じることを抑制してナノ粒子サイズ範囲が分散することから抑制するために自由イオンの濃度を維持しながら、自由イオンの濃度を最低限に保つように、反応溶液と周期的に加えてもよい。
【００４４】
ナノ粒子成長は、加熱（熱分解）によって、又はソルボサーマル法によって開始されてもよい。ソルボサーマルという用語は、ここでは、粒子成長を生じさせて維持するように行う反応溶液における加熱を指すように用いており、また、thermolsolvol、溶液熱分解及びリオサーマルとも呼ばれる方法も包含することを意図している。粒子の調製は、反応条件を変化させることによって達成されることもでき、例えば塩基又は酸の添加、圧力の上昇（即ち気圧より大きな圧力の使用）、マイクロ波放射等の電磁放射を加えること、又は当業者に知られている多くの他の方法の何れかによって達成される。
【００４５】
ＩＩＩ―Ｖ半導体量子ドットの調製のための条件
フィードストック
分子フィードストックは、ナノ粒子の成長のために必要な全ての元素が単一化合物前駆体の中に存在する単一源前駆体の形、又は成長したナノ粒子となるために必要な１又は複数の元素／イオンをそれぞれが含む前駆体の組み合わせであることが出来る。これらのフィードストックを反応の初めに加えるか、又は粒子成長の反応の全体にわたって周期的に加えてもよい。このフィードストックは、液体、溶液、固体、スラリー又は気体の形であることが出来る。
【００４６】
シーディングクラスターのその場形成
シーディングテンプレートとして使用されるクラスターは、反応の前に予め調製して反応過程の初めに反応溶液に加えてもよく、又はナノ粒子の成長のために用いられる前駆体を加える前に、反応溶液においてその場で形成してもよい。
【００４７】
作成される系の種類
半導体コア材料
本発明は、ＩＩＩ−Ｖナノ粒子材料及びその合金の調製を目的としていて、量子ドット又はナノ結晶とも呼ばれる化合物半導体粒子を含む。これは、通常２〜１００ｎｍのサイズ範囲内で、以下を含むナノ粒子コア材料を含む。
周期表の第１３族（ＩＩＩ）からの第１元素と、周期表の第１５族（Ｖ）からの第２元素と、又、三元、四元、及びドープ材料を含むＩＩＩ−Ｖ材料。
【００４８】
ナノ粒子コア材料の好ましい例は、ＢＰ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ；ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ；ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＢＮを含むが、これに制限されない。
【００４９】
本発明の第１の態様に含まれるナノ粒子は、ＩＩＩ及びＶイオンを組み込んでいる二元相材料だけでなく、存在するＩＩＩ及びＶイオンに加えてそれぞれ１つか２つの更なる種類のイオンを組み込んでいる三元及び四元相ナノ粒子も含む。三元相ナノ粒子が３つの成分の材料から成り、四元相ナノ粒子が４つの成分の材料から成ることはいうまでもない。
【００５０】
ドープされたナノ粒子は、１つ以上の主要な族又は希土類元素、多くの場合遷移金属又は希土類元素（例えばＭｎ＋又はＣｕ２＋であるがこれに限らない）からなるドーパントを更に組み込む上記の種類のナノ粒子を指す。
【００５１】
外側の１つ又は複数の無機シェル
コアＩＩＩ―Ｖナノ粒子上へ成長する任意のシェル又はそれに続く複数のシェルに用いられる材料はほとんどの場合、コア材料と類似の格子形材料だろう。即ち、コア上にエピタキシャルに成長することが出来るように、コア材料に近い格子整合を有するが、この適合性を有する材料に、必ずしも制限されるというわけではない。しかしながら、２つの材料（コア及びシェル）に互換性がない場合、半導体コアと半導体シェルとの間に、緩衝層をコアの外側に最初に成長させてもよい。コア上に成長する任意の緩衝層又はシェル層の材料は、以下を具える材料を含むことが出来る。
周期表の第２族からの第１元素と、周期表の第１６族からの第２元素を組み込み、又、三元及び四元材料とドープ材料とを含むＩＩＡ−ＶＩＢ(２−１６)材料。ナノ粒子材料は、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅを含むが、これに限定されない。
周期表の第１２族からの第１元素と、周期表の第１６族からの第２元素を組み込み、又、三元及び四元材料とドープ材料とを含むＩＩＢ−ＶＩＢ(１２−１６)材料。ナノ粒子材料は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅを含むが、これに限定されない。
周期表の第１２族からの第１元素と、周期表の第１５族からの第２元素を組み込み、又、三元及び四元材料とドープ材料とを含むＩＩ−Ｖ材料。ナノ粒子材料は、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｎ２、Ｚｎ３Ｎ２を含むが、これに限定されない。
周期表の第１３族からの第１元素と、周期表の第１５族からの第２元素を組み込み、又、三元及び四元材料とドープ材料とを含むＩＩＩ−Ｖ材料。ナノ粒子材料は、ＢＰ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ；ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ；ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＢＮを含むが、これに限定されない。
周期表の第１３族からの第１元素と、周期表の第１４族からの第２元素を組み込み、又、三元及び四元材料とドープ材料とを含むＩＩＩ−ＩＶ材料。ナノ粒子材料は、Ｂ４Ｃ、Ａｌ４Ｃ３、Ｇａ４Ｃを含むが、これに限定されない。
周期表の第１３族からの第１元素と、周期表の第１６族からの第２元素を組み込み、又、三元及び四元材料を含むＩＩＩ−ＶＩ材料。ナノ粒子材料は、Ａｌ２Ｓ３、Ａｌ２Ｓｅ３、Ａｌ２Ｔｅ３、Ｇａ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓｅ３；Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｇａ２Ｔｅ３、Ｉｎ２Ｔｅ３を含むが、これに限定されない。
周期表の第１４族からの第１元素と、周期表の第１６族からの第２元素を組み込み、又、三元及び四元材料とドープ材料とを含むＩＶ−ＶＩ材料。ナノ粒子材料は、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、Ｓｂ２Ｔｅ３、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅを含むが、これに限定されない。
周期表の遷移金属における任意の族からの第１元素と、周期表のｄ−ブロック元素の任意の族からの第２元素を組み込み、又、三元及び四元材料とドープ材料とを含むナノ粒子材料。ナノ粒子材料は、ＮｉＳ、ＣｒＳ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２を含むが、これに限定されない。
【００５２】
ナノ粒子形状
ナノ粒子の形状は、球体に限定されず、任意の望ましい形状をとることができ、例えば桿体、球体、円板、四脚又は星形である。ナノ粒子の形状の制御は、反応粒子成長過程において、成長している粒子の特定の格子面と優先して結合し、その後特定の方向の粒子成長を阻害又は遅延させる化合物を加えることによって達成することが出来る。この効果を達成するために加えることが出来る化合物の非限定的な例は、ホスホン酸(ｎ−テトラデシルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、１−デカンスルホン酸、１２−ヒドロキシドデカン酸、ｎ−オクタデシルホスホン酸)を含む。
【００５３】
調製方法の概要
本発明は、配位性有機層のようなキャッピング剤によって粒子凝集及び周囲の化学環境から安定化されてよい実質的に純粋な単分散のナノ結晶粒子を提供することを目的としている。このようなナノ粒子を表す適当な化学式は、ＭＥｎＬｙであり、但し、Ｍ＝ＩＩＩ族元素、Ｅ＝Ｖ族元素、Ｌ＝配位子（例えば配位性有機層／キャッピング剤）、そして、ｎ及びｙが構成要素Ｅ及びＬの適切な化学量論量を表す。
【００５４】
半導体材料のナノ粒子を調製するための第１ステップは、分子クラスターをテンプレートとして用いて他の元素源前駆体からのナノ粒子の成長をシードすることである。ホスフィン、ホスフィンオキシド、アミン又は有機酸に限定されないが、このようなルイス塩基配位化合物、又はオレイン酸のようなキャッピング剤化合物を添加したアルカン(オクタデセンス)のような不活性溶媒である、キャッピング剤ともなり得る高沸点溶媒と、テンプレートとして用いられるべき少量のクラスターを混合することによってこれが達成される。反応温度が上昇するにつれて、Ｍ及びＥの供給源前駆体が、液体であれば液滴で、又は多量の固体粉末として、周期的に加えられる。これに続いて、Ｍ供給源及びＥ供給源が、反応混合物に加えられる。Ｍ及びＥ前駆体供給源は、一方がＭを含有し、他方がＥを含有している２つの別々の前駆体の形であるか、又は単一分子内にＭ及びＥの両方を含有する単一源前駆体の形であることが可能である。
【００５５】
これに続き、成長したナノ粒子の形状を制御する能力を有する他の試剤を反応に添加してもしなくてもよい。これらの添加物は、成長しているナノ粒子の特定の面(格子面)と優先して結合し、それゆえ、粒子のその特定の方向に沿う粒子成長を阻害又は遅延させることが出来る化合物の形である。三元、四元又はドープ粒子を製造するために、他の元素源前駆体を反応に添加してもしなくてもよい。
【００５６】
分子クラスターを配位化合物と混合し、それから、分子クラスターテンプレートの表面に粒子成長が始まるまで、反応混合物を一定の速度で加熱する。更なる量のＭ及びＥ前駆体を、適当な温度で反応混合物に加えてもよい。更なる前駆体の添加は、固体の前駆体又は前駆体を含む溶液を一定時間にわたって加えるバッチ添加、又は、溶液相前駆体の連続した滴加の形であってもよい。粒子の核生成及び成長を完全に分離するため、本発明では、反応の温度及び存在する前駆体の濃度によって制御される粒子サイズに関して高度な制御を示す。その場光学プローブ（in  situ  optical  probe）によって、又は反応溶液の分取から、反応溶液のＵＶ及び／又はＰＬスペクトルから証明されるように、所望の粒子サイズが得られると、温度は特定の度数だけ下降してもしなくてもよく、混合物を１０分から７２時間の期間にわたってアニールする。
【００５７】
ＭＥ／ＮＹコアシェル又はコアマルチシェル粒子を形成するための、形成されたナノ粒子の更なる継続的処理を行なってもよい。コアシェル粒子調製はナノ粒子隔離の前又は後に行い、これによって、ナノ粒子は反応から隔離されて新たな(きれいな)キャッピング剤（同じキャッピング剤化合物でも異なるキャッピング剤化合物でもよい）に再溶解し、これが結果としてより良質の量子ドットとなることが出来る。Ｎ源及びＹ源前駆体（Ｎ及びＹは、ＭＥコア量子ドット上に成長しているシェル又は層において必要とされる元素である）を反応混合物に加えるが、ＭＥ／ＮＹコアシェル材料のコアシェル粒子を形成するために、一方がＮを含有し、他方がＹを含有している２つの別々の前駆体の形でも、又、単一分子内にＮ及びＹを両方含有する単一源前駆体としてでもよい。
【００５８】
所望のコアマルチシェル材料が形成されるまで、適当な元素前駆体でこの過程を繰り返してもよい。粒子の集合におけるナノ粒子サイズ及びサイズ分布は、成長時間、温度及び溶液中の反応物の濃度に依存し、温度が高くなると共に、大きいナノ粒子が製造される。
【００５９】
シーディングに用いるクラスターのタイプ
本発明はＩＩ−ＶＩ分子クラスターの使用を含み、これによって用いられるクラスターは、集合における分子クラスターの匿名性を本質的に欠くナノ粒子と比較して、同一の分子的実体である。クラスターは、ナノ粒子の成長のための「胚型」テンプレートとして働き、これによって他の分子源前駆体はイオンを成長過程に貢献させるので、クラスターがその後粒子へと成長する。
【００６０】
分子クラスターは、周期表の第１２族からの第１のイオンを組み込み、周期表の第１６族からの第２のイオンを組み込む。
【００６１】
第１２族イオンは、亜鉛、カドミウム及び水銀からなる群から選択されてもよい。
【００６２】
第１６族イオンは、硫化物、セレン化物及びテルル化物からなる群から選択されてもよい。
【００６３】
用いられることが出来る分子クラスターの好ましい実施例は以下であるが、限定されない。
ＩＩＢ−ＶＩＢ
[{(ＰＰｈ３)Ｈｇ}４(ＳＰｈ)６]
(Ｐｈ４Ｐ)２[(ＳＥｔ)５(Ｂｒ)(ＨｇＢｒ)４]
(Ｐｈ４Ｐ)２[Ｈｇ４(ＳＥｔ)５Ｂｒ]
[Ｈｇ４Ｔｅ１２][Ｎ(ＣＨ２ＣＨ２Ｅｔ)４]４
ＩＩＢ−ＶＩＢ
[ＲＭＥｔＢｕ]５但し、Ｍ＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ；Ｅ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ；Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、Ｐｈ
[Ｘ]４[Ｅ４Ｍ１０(ＳＲ)１６]但し、Ｍ＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ；Ｅ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｘ＝Ｍｅ３ＮＨ＋、Ｌｉ＋、Ｅｔ３ＮＨ＋
[Ｃｄ３２Ｓ１４(ＳＰｈ)３６]・Ｌ
[Ｈｇ１０Ｓｅ４(ＳｅＰｈ)(ＰＰｈ２ｎＰｒ)４]
[Ｈｇ３２Ｓｅ１４(ＳｅＰｈ)３６]
[Ｃｄ１０Ｓｅ４(ＳｅＰｈ)１２(ＰＰｒ３)４]
[Ｃｄ３２Ｓｅｌ４(ＳｅＰｈ)３６(ＰＰｈ３)４]
[Ｍ４(ＳＰｈ)１２]＋[Ｘ]２−但し、Ｍ＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ；Ｘ＝Ｍｅ４Ｎ＋、Ｌｉ＋
[Ｚｎ(ＳＥｔ)Ｅｔ]１０
[ＭｅＭＥｉＰｒ]但し、Ｍ＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ；Ｅ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ
[ＲＣｄＳＲ’]５但し、Ｒ＝Ｏ(ＣｌＯ３)、Ｒ’＝ＰＰｈ３、ｉＰｒ
[Ｃｄ１０Ｅ４(Ｅ’Ｐｈ)１２(ＰＲ３)４]
但し、Ｅ＝Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ、そして別に、Ｅ’＝Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ
[Ｃｄ８Ｓｅ(ＳｅＰｈ)１２Ｃｌ４]２−
[Ｍ４Ｔｅ１２]４−但し、Ｍ＝Ｃｄ、Ｈｇ
[Ｐｈ１２Ｍ１８Ｃｄ１０(ＰＥｔ３)３]
但し、Ｍ＝Ｔｅ、Ｓｅ
【００６４】
無機コアのために用いられる前駆体
ＩＩＩイオン供給源
ＩＩＩ―ホスフィン、ＩＩＩ−（ＴＭＳ）３、ＩＩＩ―（アルキル）、ＩＩＩ―（アリール）、ＩＩＩ−（ミリスチン酸塩）３、ＩＩＩ―（アセテート）３、ＩＩＩ―（ミリスチン酸塩）（アセテート）２、ＩＩＩ―（ミリスチン酸塩）２（アセテート）、ＩＩＩ―（ＩＩＩ）アセチルアセトネート
ＭＲ３但しＭ＝Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｂ；Ｒ＝アルキル又はアリール基，例えばＡｌＲ３、ＧａＲ３、ＩｎＲ３(Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、ｉＰｒ)に限定されないが、このような有機金属化合物。
炭酸塩、Ｍ(ＣＨ３Ｃ)３但しＭ＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ：アセチルアセトネート(２,４−ペンタンジオネート)のようなβ−ジケトネート又はその誘導体、Ｍ[ＣＨ３ＣＯＯＣＨ＝Ｃ(Ｏ−)ＣＨ３]２但しＭ＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのような配位化合物。
酸化物（例えばＩｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３）又は、硝酸塩（例えばＡｌ(ＮＯ３)３、Ｉｎ(ＮＯ３)３、Ｇａ(ＮＯ３)３）のような無機塩。
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのような元素供給源。
【００６５】
Ｖイオン供給源
ＮＲ３、ＰＲ３、ＡｓＲ３、ＳｂＲ３(Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、ｔＢｕ、ｉＢｕ、Ｐｒｉ、Ｐｈ等)；ＮＨＲ２、ＰＨＲ２、ＡｓＨＲ２、ＳｂＨＲ２(Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、ｔＢｕ、ｉＢｕ、Ｐｒｉ、Ｐｈ等)；ＮＨ２Ｒ、ＰＨ２Ｒ、ＡｓＨ２Ｒ、ＳｂＨ２Ｒ３(Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ，ｔＢｕ、ｉＢｕ、Ｐｒｉ、Ｐｈ等)；ＰＨ３、ＡｓＨ３；Ｍ(ＮＭｅ)３、Ｍ＝Ｐ、Ｓｂ、Ａｓ；ジメチルドラジン(Ｍｅ２ＮＮＨ２)；エチルアジド(Ｅｔ−ＮＮＮ)；ヒドラジン(Ｈ２ＮＮＨ２)；Ｍｅ３ＳｉＮ３に限定されないが、このような有機金属化合物。
炭酸塩、ＭＣＯ３  Ｍ＝Ｐ、次炭酸ビスマス(ＢｉＯ)２ＣＯ３；アセチルアセトネート(２,４−ペンタンジオネート)のようなβ−ジケトネート又はその誘導体、[ＣＨ３ＣＯＣＨ＝Ｃ(Ｏ−)ＣＨ３]３Ｍ、Ｍ＝Ｂｉである；[ＣＨ３ＣＯＯＣＨ＝Ｃ(Ｏ−)ＣＨ３]２Ｍ  Ｍ＝Ｂｉ；[ＣＨ３ＣＯＯＣＨ＝Ｃ(Ｏ−)ＣＨ３]２Ｍに限定されないが、このような配位化合物。
酸化物Ｐ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、又は硝酸塩Ｂｉ(ＮＯ３)３、Ｓｎ(ＮＯ３)４、Ｐｂ(ＮＯ３)２のような無機塩。
Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのような元素供給源。
【００６６】
複合ＩＩＩ−Ｖイオン供給源−ＭＥ単一源前駆体
ＩＩＩ−Ｖ元素を具える化合物半導体ナノ粒子では、ＩＩＩ及びＶイオンが、単一源前駆体の形であることも可能であり、用いられる前駆体は、単一分子内にＭ及びＥの両方を含む。
単一源前駆体は、有機金属化合物、無機塩又は配位化合物（ＭａＥｂ）Ｌｃであることが可能である。ここで、Ｍ及びＥはナノ粒子内で必要とされる元素であり、Ｌはキャッピング配位子であり、ａ、ｂ及びｃは、Ｍ、Ｅ及びＬの適切な化学量論量を表す数である。
ＩＩＩ−Ｖコア半導体には、単一源前駆体は以下であることが可能であるが、それに限定されない。
ＧａＮには、［（Ｍｅ）２ＧａＮ（Ｈ）ｔＢｕ］２［Ｈ２ＧａＮＨ２］３、
Ｇａｐには、［Ｐｈ２ＧａＰ（ＳｉＭｅ３）３Ｇａ（Ｐｈ）２Ｃｌ］、［Ｅｔ２ＧａＰ（ＳｉＭｅ3）２］２、［Ｅｔ２ＧａＰＥｔ２]３、［ｔＢｕ２ＧａＰＨ２]３、［Ｍｅ２ＧａＰ(ｉＰｒ)２］3［ｔＢｕＧａＰＡｒ´]２、[ｔＢｕ２ＧａＰ（Ｈ）Ｃ５Ｈ９]２、
ＧａＡｓには、Ｇａ（ＡｓｔＢｕ２）３、［Ｅｔ２ＧａＡｓ（ＳｉＭｅ３）２]２、［ｔＢｕ２ＧａＡｓ（ＳｉＭｅ３）２]２、
ＧａＳｂには、［Ｅｔ２ＧａＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]２、
ＩｎＰには、［（Ｍｅ３ＳｉＣＨ２）２ＩｎＰ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｒ２ＩｎＰ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｍｅ２ＩｎＰｔＢｕ２]２、
ＩｎＳｂには、［Ｍｅ２ＩｎＳｂｔＢｕ２]３  ［Ｅｔ２ＩｎＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]３、［Ｍｅ２ＩｎＮＥｔ２]２、［Ｅｔ２ＡｌＡｓｔＢｕ２]２、
ＡｌＳｂには、［ｔＢｕ２ＡｌＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]２、
ＧａＡｓには、［ｎＢｕ２ＧａＡｓｔＢｕ２]２、［Ｍｅ２Ｇａ２ＡｓｔＢｕ２]２、［Ｅｔ２ＧａＡｓｔＢｕ２]２
【００６７】
任意の外側の無機シェル又はそれに続く複数のシェルのために用いられる前駆体（ＭＥ）
ＩＩＩ―Ｖコア及びＭＥｎＬｍシェル（但しＭ及びＥは、シェル又は以降のシェル層の元素である）からなる化合物コア／シェル半導体ナノ粒子のために、元素Ｍの供給源は、反応に更に加えられてもよく、成長する粒子にＥイオンの供給源を提供する能力を有する、任意のＥ含有種から成ることが出来る。
【００６８】
Ｍ源
この前駆体は、有機金属化合物、無機塩、配位化合物又は元素供給源からなることが出来るが、これに限定されない。第１元素のためのＩＩ−ＶI、ＩＩＩ―Ｖ、ＩＩＩ―ＶＩ又はＩＶ−Ｖの例は、以下を含むが、これに限定されない。
ＭＲ２、但しＭ＝Ｍｇ、Ｒ＝アルキル又はアリール基(ＭｇｔＢｕ２)；ＭＲ２、但しＭ＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｔｅ；Ｒ＝アルキル又はアリール基(Ｍｅ２Ｚｎ、Ｅｔ２Ｚｎ、Ｍｅ２Ｃｄ、Ｅｔ２Ｃｄ)；ＭＲ３、但しＭ＝Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｂ；Ｒ＝アルキル又はアリール基[ＡｌＲ３、ＧａＲ３、ＩｎＲ３(Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、ｉＰｒ)]に限定されないが、このような有機金属。
ＭＣＯ３  Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、[水酸化炭酸マグネシウム[(ＭｇＣＯ３)４Ｍｇ(ＯＨ)２]；Ｍ(ＣＯ３)２  Ｍ＝Ｚｎ、Ｃｄ、；ＭＣＯ３  Ｍ＝Ｐｂ：アセテート：Ｍ(ＣＨ３ＣＯ２)２  Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ；Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ；Ｍ(ＣＨ３Ｃ)３  Ｍ＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ：アセチルアセトネート(２,４−ペンタンジオネート)のようなβ−ジケトネート又はその誘導体、[ＣＨ３ＣＯＯＣＨ＝Ｃ(Ｏ−)ＣＨ３]２  Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ；[ＣＨ３ＣＯＯＣＨ＝Ｃ(Ｏ−)ＣＨ３]２  Ｍ＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ。オキザラートＳｒＣ２Ｏ４、ＣａＣ２Ｏ４、ＢａＣ２Ｏ４、ＳｎＣ２Ｏ４に限定されないが、このような炭酸塩のような配位化合物。
酸化物ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＰｂＯ２；硝酸塩Ｍｇ(ＮＯ３)２、Ｃａ(ＮＯ３)２、Ｓｒ(ＮＯ３)２、Ｂａ(ＮＯ３)２、Ｃｄ(ＮＯ３)２、Ｚｎ(ＮＯ３)２、Ｈｇ(ＮＯ３)２、Ａｌ(ＮＯ３)３、Ｉｎ(ＮＯ３)３、Ｇａ(ＮＯ３)３、Ｓｎ(ＮＯ３)４、Ｐｂ(ＮＯ３)２に限定されないが、このような無機塩。
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂに限定されないが、このような元素供給源。
【００６９】
Ｅ源
反応に元素Ｅ源を更に加えてもよく、この元素Ｅ源は、成長している粒子にＥイオン源を供給する能力を有する任意のＥ含有種から構成されることが出来る。
この前駆体は、有機金属化合物、無機塩、配位化合物又は元素供給源から構成されることが出来るが、これに限定されない。ＩＩ−ＶI、ＩＩＩ―Ｖ、ＩＩＩ―ＶＩ又はＩＶ−Ｖ半導体における元素Ｅの例は、以下を含むが、これに限定されない。
ＮＲ３、ＰＲ３、ＡｓＲ３、ＳｂＲ３(Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、ｔＢｕ、ｉＢｕ、Ｐｒｉ、Ｐｈ等)；ＮＨＲ２、ＰＨＲ２、ＡｓＨＲ２、ＳｂＨＲ２(Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、ｔＢｕ、ｉＢｕ、Ｐｒｉ、Ｐｈ等)；ＮＨ２Ｒ、ＰＨ２Ｒ、ＡｓＨ２Ｒ、ＳｂＨ２Ｒ３(Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ，ｔＢｕ、ｉＢｕ、Ｐｒｉ、Ｐｈ等)；ＰＨ３、ＡｓＨ３；Ｍ(ＮＭｅ)３  Ｍ＝Ｐ、Ｓｂ、Ａｓ；ジメチルドラジン(Ｍｅ２ＮＮＨ２)；エチルアジド(Ｅｔ−ＮＮＮ)；ヒドラジン(Ｈ２ＮＮＨ２)；Ｍｅ３ＳｉＮ３に限定されないが、このような有機金属。
ＭＲ２(Ｍ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ；Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、ｔＢｕ、ｉＢｕ等)；ＨＭＲ(Ｍ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ；Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、ｔＢｕ、ｉＢｕ、ｉＰｒ、Ｐｈ等)；チオ尿素Ｓ＝Ｃ(ＮＨ２)２；Ｓｅ＝Ｃ(ＮＨ２)２。
Ｓｎ(ＣＨ４)４、Ｓｎ(Ｃ４Ｈ９)、Ｓｎ(ＣＨ３)２(ＯＯＣＨ３)２。
炭酸塩、ＭＣＯ３  Ｍ＝Ｐ、次炭酸ビスマス(ＢｉＯ)２ＣＯ３；Ｍ(ＣＯ３)２；アセテートＭ(ＣＨ３ＣＯ)２  Ｍ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ：Ｍ(ＣＨ３Ｃ)３  Ｍ＝Ｓｎ、Ｐｂ：アセチルアセトネート(２,４−ペンタンジオネート)のようなβ−ジケトネート又はその誘導体、[ＣＨ３ＣＯＯＣＨ＝Ｃ(Ｏ−)ＣＨ３]３Ｍ  Ｍ＝Ｂｉ；[ＣＨ３ＣＯＯＣＨ＝Ｃ(Ｏ−)ＣＨ３]２Ｍ  Ｍ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ：[ＣＨ３ＣＯＯＣＨ＝Ｃ(Ｏ−)ＣＨ３]２Ｍ、Ｍ＝Ｓｎ、Ｐｂ：チオ尿素、セレノ尿素(Ｈ２ＮＣ(＝Ｓｅ)ＮＨ２に限定されないが、このような配位化合物。
酸化物Ｐ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＳＯ２、ＳｅＯ２、ＴｅＯ２、Ｓｎ２Ｏ、ＰｂＯ、ＰｂＯ２；硝酸塩Ｂｉ(ＮＯ３)３、Ｓｎ(ＮＯ３)４、Ｐｂ(ＮＯ３)２に限定されないが、このような無機塩。
元素供給源：Ｓｎ、Ｇｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｐｂ。
【００７０】
複合ＩＩＩ−Ｖイオン供給源−ＭＥ単一源前駆体
化学式ＭＥの化合物半導体ナノ粒子シェルでは、元素Ｍ及びＥが、単一源前駆体によって提供されることが可能であり、用いられる前駆体は、単一分子内にＭ及びＥの両方を含む。この前駆体は、有機金属化合物、無機塩又は配位化合物、（ＭａＥｂ）Ｌｃであることが可能である。ここで、Ｍ及びＥはナノ粒子内で必要とされる元素であり、Ｌはキャッピング配位子であり、ａ、ｂ及びｃは、適切な化学量論値である。
ＭがＩＩ族イオンであり、ＥがＶＩ族イオンであるＩＩ―ＶＩ半導体シェルの非限定的な例は以下である。ビス（ジアルキルジチオ―カルバメート）Ｍ、（II）複合体又は、式Ｍ（Ｓ２ＣＮＲ２）２の同族Ｓｅ及びＴｅ化合物  但しＭ＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ；Ｓ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｏ、Ｔｅ及びＲ＝アルキル基又はアリール基、ＣｄＳ  Ｃｄ［ＳＳｉＭｅ３］２、Ｃｄ（ＳＣＮＨＮＨ２）２Ｃｌ２、Ｃｄ（ＳＯＣＲ）２・ｐｙ、ＣｄＳｅ［Ｃｄ（ＳｅＰｈ）２］２
ＩＩＩ−Ｖ半導体シェルには、ＭＥ単一源前駆体の非限定的な例は以下である。
ＧａＮには、［（Ｍｅ）２ＧａＮ（Ｈ）ｔＢｕ］２、［Ｈ２ＧａＮＨ２］３、
Ｇａｐには、［Ｐｈ２ＧａＰ（ＳｉＭｅ３）３Ｇａ（Ｐｈ）２Ｃｌ］、［Ｅｔ２ＧａＰ（ＳｉＭｅ3）２］２、［Ｅｔ２ＧａＰＥｔ２]３、［ｔＢｕ２ＧａＰＨ２]３［Ｍｅ２ＧａＰ(ｉＰｒ)２］3、［ｔＢｕＧａＰＡｒ´]２、[ｔＢｕ２ＧａＰ（Ｈ）Ｃ５Ｈ９]２、
ＧａＡｓには、Ｇａ（ＡｓｔＢｕ２）３、［Ｅｔ２ＧａＡｓ（ＳｉＭｅ３）２]２、［ｔＢｕ２ＧａＡｓ（ＳｉＭｅ３）２]２、
ＧａＳｂには、［Ｅｔ２ＧａＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]２、
ＩｎＰには、［（Ｍｅ３ＳｉＣＨ２）２ＩｎＰ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｒ２ＩｎＰ（ＳｉＭｅ３）２]２、［Ｍｅ２ＩｎＰｔＢｕ２]２、
ＩｎＳｂには、［Ｍｅ２ＩｎＳｂｔＢｕ２]３、［Ｅｔ２ＩｎＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]３、［Ｍｅ２ＩｎＮＥｔ２]２、［Ｅｔ２ＡｌＡｓｔＢｕ２]２、
ＡｌＳｂには、［ｔＢｕ２ＡｌＳｂ（ＳｉＭｅ３）２]２、
ＧａＡｓには、［ｎＢｕ２ＧａＡｓｔＢｕ２]２、［Ｍｅ２Ｇａ２ＡｓｔＢｕ２]２、［Ｅｔ２ＧａＡｓｔＢｕ２]２
ＩＩ―Ｖ半導体シェルの、ＭＥ単一源前駆体の非限定的な例は以下である。
Ｃｄ３Ｐ２には、［ＭｅＣｄＰｔＢｕ２]３、Ｃｄ［Ｐ（ＳｉＰｈ３）２]２、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ［Ｐ（ＳｉＰｈ３）２]２
ＩＶ―ＶＩ半導体シェルの、ＭＥ単一源前駆体の非限定的な例は以下である。
ＰｂＳには、鉛(II)ジチオカルバメート、
ＰｂＳｅには、鉛(II)セレノカルバメート
【００７１】
本発明は、これより、次の非限定的な例を参照し、次の図を参照して実証される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、界面活性剤で覆われているナノ粒子の概略図であり、界面活性剤頭部基はナノクリスタルに対する強い親和性を有しており、界面活性剤の炭化水素鎖は、ナノクリスタルを溶媒に溶けやすくし、分散させるのに役立っている。
【図２】図２は、ａ）半導体ＩｎＰコアからなる粒子、ｂ）半導体ＩｎＰコア及び半導体ＺｎＳシェルからなる粒子、ｃ）半導体ＩｎＰコア、異なる半導体材料であるＺｎＳｅの緩衝層、及び外側の半導体ＺｎＳシェルからなる粒子の概略図である。
【図３】図３は、分子シードとして［Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６］［Ｘ］４ｘ＝Ｌｉ＋又は（ＣＨ３）３ＮＨ＋を用いたリン化インジウム量子ドット形成の概略図であり、酢酸カドミウム及びトリ―ｎ―オクチルホスフィンセレニドの滴加、そして、カドミウム及びセレン元素源前駆体及び、キャッピング剤としてヘキサデシルアミンを用いた。
【図４】図４は、ａ）熱アニーリング前の反応混合物からの分離後、ｂ）熱アニーリング後、のＩｎＰ量子ドットのＵＶ及びＰＬ発光スペクトルを示す。
【図５】図５は、シーディングテンプレートとして用いられることが出来る分子クラスターを図示する。
【図６】図６は、反応混合物からの分離後のＩｎＰ／ＺｎＳ量子ドットのＵＶ及びＰＬ発光スペクトルを示す。
【実施例】
【００７３】
全ての合成及び操作は、乾燥無酸素アルゴン又は窒素雰囲気の下で、標準的なシュレンク及びグローブボックス技術を用いて実行した。全ての溶媒は分析用であって、使用前に適当な乾燥剤から精製される（ＴＨＦ、Ｅｔ２Ｏ、トルエン、ヘキサン、ペンタンにはＮａ／Ｋ−ベンゾフェノン、メタノール及びエタノールにはマグネシウム、そしてアセトンには水素化カルシウム）。全ての化学物質は、分析用である。
【００７４】
元素分析は、カルロエルバCHNS−O  EA1108・元素分析計にて行った。ＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルは、Ｈｅλｉｏｓβサーモスペクトロニック上で測定した。光ルミネセンス（ＰＬ）スペクトルは、フルオロログ３（FL3-22）光分光器によって励起波長３８０ｎｍで測定し、スペクトルは、２ｎｍに設定された切れ込みで１秒の統合時間で得るか、又はOcean  Optics  2000  USBプローブを用いてその場で測定した。粉末Ｘ線回折（ＰＸＲＤ）測定は、モノクロマトのＣｕ−Ｋα放射線を使用してブルカーAXS  D8回折計で行い、試料を平らに取り付け、１０°から７０°まで０．０４°の刻み幅で２．５秒の計数率で走査した。測定は、２０°〜６０°にわたって、３°の角度で２θ値で、１秒の計測時間で０．０４°ずつ視射角発生率検出器を用いて行なった。ナノ粒子の形態及びサイズ分布を観察するため、そして蛍光Ｘ線（ＥＤＡＸ）のエネルギー分散方式分析のために、フィリップスCM200透過電子顕微鏡を用いた。ＴＥＭ及びＥＤＡＸのためのサンプルは、トルエンにおけるサンプルの希釈した懸濁液を一滴、銅グリッド（３００メッシュ、Agar  Scientific）に置くことによって調製した。過剰な溶媒は、室温で乾燥させた。
【００７５】
通常の手順
ＩＩ―ＶＩクラスター、（例えば［ＨＮＥｔ３］４Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６］）及び少量の「フィードストック」前駆体即ち、例えばＩｎ（ミリスチン酸塩）３のようなＩＩＩ族前駆体及びＰ（ＴＭＳ）３のようなＶ族元素前駆体をフィードストック前駆体として用いて、キャッピング剤を含む溶液に加え、それから温度を上昇させ、しばらくの間反応を撹拌した。その結果、ＩＩＩ―Ｖ粒子形成のセットとなった。
【００７６】
両フィードストック前駆体を更に滴加することによって、量子ドットの、ＰＬ発光最大の赤方偏移が起こり、それはその場ＰＬプローブによって監視された。更なる前駆体をこの段階で加える場合、ＰＬ最大の赤方偏移はこれ以上起こらず、したがって、粒子はこれ以上成長しない。しかしながら、温度を上昇させると（５〜４０℃）、ＰＬ最大は再度、赤方偏移を起こす。更に前駆体を反応溶液に加えると、再度ＰＬ最大は赤方偏移を起こす。従って、続いて反応温度を段々に上昇させるこの前駆体の添加のサイクルは、ＰＬ最大ピークが所望の発光状態になるまで繰り返すことが出来る。それから反応をより低い温度に冷却し、更なる期間アニールさせ、その期間の後、ＩＩ―ＶＩクラスターを組み込んでいるＩＩＩ−Ｖナノ粒子を分離することが出来る。
【００７７】
分子クラスターの選択
知られているＩＩＩ―Ｖ分子クラスターは少数であるので、ＩＩＩ―Ｖクラスターの代わりにＩＩ―ＶＩ分子クラスターが用いられる。ＩＩＩ―Ｖ分子クラスターは、作成するのが困難で、通常、空気及び水分に影響を受けるのに対し、多数のＩＩ―ＶＩ分子クラスターが簡単な手順によって作成でき、ＩＩ―ＶＩクラスターは空気及び水分に影響を受けない。従って、ＩＩＩ―Ｖ粒子は、ＩＩ―ＶＩ分子クラスター上にシードされることができ、それゆえ、初めて、ＩＩＩ―Ｖナノ粒子を成長させるためにＩＩＩ―Ｖ分子クラスターを用いる理由又は利点がないことが、現在理解される。
【００７８】
実施例１
ＩｎＰナノ粒子の調製（赤発光）
６０℃のセバシン酸ジ―ｎ―ブチルエステル（２００ｍｌ）及びミリスチン酸（１０ｇ）を、三つ口丸底フラスコに入れ、Ｎ２でパージし、その後ＺｎＳクラスター［ＨＮＥｔ３］４Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６］（０．９４ｇ）を加えた。反応混合物を、それから３０分間１００℃に加熱し、その後［Ｉｎ２（Ａｃ）３（ＭＡ）３］（０．２５Ｍ、１２ｍｌ）を４８ｍｌ／ｈｒの速度で電子シリンジポンプを用いて１５分間にわたって加えた。その後、同じ添加速度で（ＴＭＳ）３Ｐ（０．２５Ｍ、１２ｍｌ）を加えた。添加が完了すると、反応の温度を１８０℃に上昇させ、更に、［Ｉｎ２（Ａｃ）３（ＭＡ）３］及び（ＴＭＳ）３Ｐを以下のように添加した。［Ｉｎ２（Ａｃ）３（ＭＡ）３］（１６ｍｌ）と、続いて（ＴＭＳ）３Ｐ（１６ｍｌ）を加え、温度を２００℃まで上昇させ、それから更に［Ｉｎ２（Ａｃ）３（ＭＡ）３］（１０ｍｌ）を加えて、粒子を必要なサイズまで成長させ、したがって必要な赤い発光となる。それから１時間、温度を２００℃で置き、そして１６０℃に下げ、それから、反応混合物を３日間アニールする。粒子は、アセトニトリルを用いて分離し、遠心分離して、収集した。粒子は５〜６０％の量子効率を示した。
【００７９】
実施例２
５００〜７００ｎｍの発光を有するＩｎＰ量子ドットの調製及びＺｎＳシェルの成長
ジブチルエステル（１００ｍｌ）及びミリスチン酸（１０．０６２７ｇ）を、三つ口フラスコに入れ、真空下で１時間、７０℃でガスを除去した。この期間の後、窒素を導入し、９０℃まで温度を上昇させた。ＺｎＳ分子クラスター［Ｅｔ３ＮＨ４］［Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６］（４．７０７６ｇ）を加えて、混合物を４５分間撹拌した。それから温度を１００℃に上昇させ、その後、Ｉｎ（ＭＡ）３（１Ｍ、１５ｍｌ）、続いて（ＴＭＳ）３Ｐ（１Ｍ、１５ｍｌ）を滴加した。温度を１４０℃に上昇させながら、反応混合物を攪拌した。１４０℃で、Ｉｎ（ＭＡ）３（１Ｍ、３５ｍｌ）（５分間撹拌する）及び（ＴＭＳ）３Ｐ（１Ｍ、３５ｍｌ）を更に滴加した。それから温度を１８０℃までゆっくり上昇させ、Ｉｎ（ＭＡ）３（１Ｍ、５５ｍｌ）、続いて、（ＴＭＳ）３Ｐ（１Ｍ、４０ｍｌ）を更に滴加した。上記の方法で前駆体を加えることによって、ＩｎＰのナノ粒子は、発光最大が５２０ｎｍから７００ｎｍまで徐々に増加する状態で成長することができ、それによって、所望の発光最大が得られたときに反応を止め、３０分間その温度で撹拌することが出来る。この期間の後、温度を１６０℃まで下降させ、反応混合物を最長４日間アニールした（反応の温度よりも下の２０〜４０℃低い温度で）。この段階で紫外線ランプも、アニーリングを促進するために用いた。
【００８０】
カニューレ技術によって、脱気した乾燥メタノール（約２００ｍｌ）を添加してナノ粒子を分離した。沈殿物を沈殿させ、それから、メタノールを、フィルタスティックを用いてカニューレを介して除去した。脱気した乾燥クロロホルム（約１０ｍｌ）を、固体を洗浄するために加えた。固体は真空下で１日乾燥させた。これにより、５．６０ｇのＩｎＰコアナノ粒子を製造した。元素分析：最大ＰＬ＝６３０ｎｍ、ＦＷＨＭ＝７０ｎｍ。
【００８１】
後処理
上記において調製したＩｎＰ量子ドットの量子収量を、薄いＨＦ酸での洗浄によって増加させた。該ドットは、無水脱気クロロホルム（〜２７０ｍｌ）において溶解した。５０ｍｌの分量を取ってプラスチックフラスコに入れ、窒素で洗浄した。プラスチックシリンジを用いて、３ｍｌの６０％ｗ／ｗＨＦを水に加え、脱気ＴＨＦ（１７ｍｌ）に加えることで、ＨＦ溶液を調製した。ＨＦを、ＩｎＰドットに５時間にわたって滴加した。添加完了後、溶液を終夜撹拌した。塩化カルシウム水溶液で抽出し、エッチングされたＩｎＰドットを乾燥させることによって過剰ＨＦを除去した。乾燥ドットは、将来使用するために、５０ｍｌのクロロホルムにおいて、再分散させた。最大５６７ｎｍ、ＦＷＨＭ６０ｎｍ。この段階のコア材料の量子効率は２５〜９０％である。
【００８２】
ＺｎＳシェルの成長
ＨＦエッチングしたＩｎＰコア粒子の２０ｍｌの分量を、三つ口フラスコにおいて乾燥させた。１．３ｇのミリスチン酸及び２０ｍｌのセバシン酸ジ―ｎ―ブチルエステルを加えて、３０分間脱気した。溶液を２００℃まで加熱し、それから、１．２ｇの無水酢酸亜鉛を加え、そして、２ｍｌの１Ｍ（ＴＭＳ）２Ｓを（７．９３ｍｌ／ｈｒの速度で）滴加した。添加完了後に溶液を撹拌した。溶液を２００℃で１時間保ち、それから室温に冷却した。粒子は、４０ｍｌの無水脱気メタノールを加えることによって分離し、遠心分離した。上澄み液体は処分し、残りの固体に、３０ｍｌの無水脱気ヘキサンを加えた。溶液を５時間沈殿させ、それから再度遠心分離した。上澄み液体を収集し、残りの固体を廃棄した。ＰＬ発光ピーク最大値＝５３５ｎｍ、ＦＷＨＭ＝６５ｎｍ。この段階でナノ粒子コア／シェル材料の量子効率は３５〜９０％であった。
【００８３】
実施例３
ミリスチン酸インジウム０．２５Ｍの調製
Ｉｎ（Ａｃ）３＋１．５ＣＨ３(ＣＨ２）１２ＣＯＯＨ→Ｉｎ（Ａｃ）１．５（ＯＯＣ(ＣＨ２）１２ＣＨ３）１．５
ミリスチン酸（７０．７９８ｇ、０．３１００モル、１．５ｅｑｖ）、酢酸インジウム（５８．３９２ｇ、０．２００モル、１ｅｑｖ）及びセバシン酸ジブチル（６２６．４ｍｌ、５６８．３ｇ、１．８６４モル）を、１Ｌの丸底フラスコに入れ、真空下で二昼一夜、１１８℃まで加熱した。氷／塩／アセトンによって冷却し、プレトラップを設定し、これと、高真空溶媒トラップとで周期的に調べて、ミリスチン酸インジウムの合成の間、蓄積した凍結した酢酸を取り除いた。
【００８４】
ＴＭＳＰ  ０．２５Ｍの調製
シュレンクチューブ及びシリンジを、終夜オーブン乾燥した。シュレンクチューブをそれから真空ラインへ動かして冷却した。セバシン酸ジブチルを真空下で脱気し、１時間にわたって穏やかに加熱し、その後９２．７４ｍｌ（０．２９４モル）を窒素下でシュレンクチューブに移動させた。ＴＭＳＰ（７．２６ｍｌ、０．０２５モル）を窒素下で移動させ、セバシン酸ジブチルと混合した。
【００８５】
グリーン発光を有するＩｎＰ量子ドットの調製及びＺｎＳ／ＺｎＯシェルの成長
ミリスチン酸（１４０．０００ｇ、０．４４４モル）及びセバシン酸ジブチル（２８００ｍｌ）を、６０℃〜９０℃の温度で、高真空下で１時間脱気した。系をアルゴンでパージし、それから［Ｅｔ３ＮＨ４］［Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６］クラスター（１３．１６ｇ）をすぐに加えた。１００℃の温度に到達するまで、反応混合物を１５分間加熱し、この段階で、反応混合物を、それから３０分間１００℃で維持した。クラスターは、完全に溶解せず、白い懸濁液を形成した。
【００８６】
ミリスチン酸インジウム（１６８ｍｌ、０．２５Ｍ）の１回目の添加を１秒に３滴の速度で始め、そして温度は終始１００℃に維持した。ミリスチン酸溶液の添加完了後、反応混合物を１００℃で５分間撹拌した。それからＴＭＳＰ（１６８ｍｌ、０．２５Ｍ）を１秒に２滴の速度で加え、ここでも慎重に温度を監視した。添加が完了するとすぐに、反応混合物の温度を出来るだけ急速に１８０℃に上昇させ、絶対に超過しないよう注意した。１８０℃に達するとすぐに、ここでも１秒に３滴の速度で、ミリスチン酸インジウム（２２４ｍｌ、０．２５Ｍ）を更に添加した。それから反応混合物を３０分間１８０℃で保持した。それから、反応を１６０℃に冷却させ、温度を１５０〜１６０℃に維持しながら、３日間アニールした。
【００８７】
アニール後、混合物を室温に冷却させ、その後５００ｍｌの分量を大きなビーカーに注入し、アセトニトリルによって沈殿させた。それから、凝集された溶液を遠心分離機チューブに移動させ、ペレットが形成されるまで遠心分離した。透明な上澄みは廃棄し、オレンジ沈殿物を最小量のクロロホルムに再溶解させ、終夜空気中に放置した。
【００８８】
後処理
ミリスチン酸におけるプレエッチング
クロロホルムを回転蒸発器において除去し、固体はセバシン酸ジブチルエステル（６００ｍｌ）に再溶解させた。それからミリスチン酸（８０ｇ）を加え、混合物を６時間１４０℃まで加熱した。混合物を冷却させ、上記と同様にアセトニトリルで沈殿させた。
【００８９】
ＨＦエッチング
クロロホルム（１７５０ｍｌ）にペレットを再溶解させ、この溶液をＨＦエッチングに用いた。５００Ｗのタングステン球の前に溶液を置き、８ｍｌのテトラヒドロフラン内の２ｍｌのＨＦ（４８％）の溶液を撹拌しながらゆっくり加えた。溶液の光学発光スペクトルを光学手プローブによって監視し、それは強度が増すにつれて徐々に赤方偏移を始めた。記録している波長が青方偏移を始めた時点までＨＦ溶液を加え、それから、ＨＦ／ＴＨＦ／ＣＨＣＩ３を空気で吹き飛ばした。結果として生じるペーストをアセトンで洗浄し、アセトニトリルで沈殿させ、それからヘキサンで洗浄して再度アセトニトリルに沈殿させた。それから沈殿物を最小量のセバシン酸ジブチルエステルに溶解させ、脱気してアルゴン下に置いた。
【００９０】
ＺｎＳ／ＺｎＯシェルの成長
上記のように形成されるＩｎＰナノ粒子を室温で１時間脱気した。カルボキシ―ＰＥＧ―メチルエーテル（１２５．８２ｇ）も１００℃で高真空下で１時間脱気し、それから室温に冷却させた。酢酸亜鉛（３４．９０３ｇ、０．１９０２モル）及び脱気ＩｎＰナノ粒子を、冷却したエーテルに加え、それから５分間真空下に置いて、３回アルゴンでパージした。ＩｎＰナノ粒子を含む溶液を１８０℃に加熱し、脱気オクタンチオール（８．３１１１ｇ、０．０５６８モル）を１２０℃で急速に注入した。反応混合物を１８０℃で１時間保持し、そしてオクタノール（２４．９３ｇ、３０．０４ｍｌ、０．１９１４モル）を1秒に１滴の速度で加えた。それから反応混合物を３０分間加熱して１８０℃に戻し、その後室温に冷却してからヘキサン（３５０ｍｌ）を加えた。ゲル状の沈殿物から上部層は別の容器へ移し、別の容器へ移した溶液にアセトニトリル（７００ｍｌ）を加えた。それから混合物を分液漏斗に加え、沈殿物が凝集し始めるまでアセトンを加えた。塊の周辺から溶液を排出し、遠心分離して全ての生成物を回収した。最後に塊及び遠心分離された沈殿物を脱気クロロホルムに溶解した。
【００９１】
実施例４
グリーン発光を有するＩｎＰ量子ドットの調製
例３において説明する手順に従って、ミリスチン酸インジウム及びＴＭＳＰを調製した。
【００９２】
ミリスチン酸（７０．０００ｇ、０．２２２モル）及びセバシン酸ジブチル（１４００ｍｌ）を、６０〜９０℃の温度で１時間高真空下で脱気した。系をアルゴンでパージし、それから［Ｅｔ３ＮＨ４］［Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６］クラスター（６．５８ｇ）をすぐに加えた。それから反応混合物を１００℃の温度に到達するまで１５分間加熱し、この段階で、反応混合物をそれから３０分間１００℃で維持した。クラスターは完全に溶解せず、白い懸濁液を形成した。
【００９３】
ミリスチン酸インジウム（８４ｍｌ、０．２５Ｍ）の最初の添加を１秒に３滴の速度で始め、温度は終始１００℃に維持した。ミリスチン酸溶液の添加完了後、反応混合物を５分間１００℃で撹拌した。それからＴＭＳＰ（８４ｍｌ、０．２５Ｍ）を１秒に２滴の速度で加え、ここでも慎重に温度を監視した。添加が完了するとすぐに、反応混合物の温度を出来るだけ急速に１８０℃に上昇させ、絶対に超過しないよう注意した。１８０℃に達するとすぐに、ここでも１秒に３滴の速度で、ミリスチン酸インジウム（１１２ｍｌ、０．２５Ｍ）を更に添加した。それから反応混合物を３０分間１８０℃で保持した。それから反応を１６０℃に冷却させ、温度を１５０〜１６０℃に維持しながら３日間アニールした。
【００９４】
アニール後、混合物を室温に冷却させ、その後５００ｍｌの分量を大きなビーカーに注入し、アセトニトリルで沈殿させた。それから凝集した溶液を遠心分離機チューブに移動させ、ペレットが形成されるまで遠心分離した。透明な上澄みは廃棄し、オレンジ沈殿物を最小量のクロロホルムに再溶解させ、終夜空気中に放置した。
【００９５】
後処理
ミリスチン酸におけるプレエッチング
クロロホルムを回転蒸発器において除去し、固体はセバシン酸ジブチルエステル（３００ｍｌ）に再溶解させた。それからミリスチン酸（４０ｇ）を加え、混合物を６時間１４０℃まで加熱した。混合物を冷却させ、上記と同様にアセトニトリルで沈殿させた。
【００９６】
ＨＦエッチング
クロロホルム（９００ｍｌ）にペレットを再溶解させ、この溶液をＨＦエッチングに用いた。５００Ｗのタングステン球の前に溶液を置き、８ｍｌのテトラヒドロフラン内の２ｍｌのＨＦ（４８％）の溶液を撹拌しながらゆっくり加えた。溶液の光学発光スペクトルを光学手プローブによって監視し、それは強度が増すにつれて徐々に赤方偏移を始めた。記録している波長が青方偏移を始めた時点までＨＦ溶液を加え、それから、ＨＦ／ＴＨＦ／ＣＨＣＩ３を空気で吹き飛ばした。結果として生じるペーストをアセトンで洗浄し、アセトニトリルで沈殿させ、それからヘキサンで洗浄して、再度アセトニトリルにおいて沈殿させた。それから沈殿物を最小量のセバシン酸ジブチルエステルに溶解させ、脱気してアルゴン下に置いた。
【００９７】
実施例５
赤発光を有するＩｎＰ量子ドットの調製
上記の手順に従って、ミリスチン酸インジウム及びＴＭＳＰを調製した。
【００９８】
ミリスチン酸（１２０．０００ｇ、０．５２６モル）及びセバシン酸ジブチル（２４００ｍｌ）を６０〜９０℃の温度で１時間高真空下で脱気した。系をアルゴンでパージし、それから［Ｅｔ３ＮＨ４］［Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６］クラスター（１１．２８ｇ）をすぐに加えた。それから反応混合物を温度が１００℃に到達するまで１５分間加熱し、この段階で、反応混合物をそれから３０分間１００℃で維持した。クラスターは完全に溶解せず、白い懸濁液を形成した。
【００９９】
ミリスチン酸インジウム（１４４ｍｌ、０．２５Ｍ）の最初の添加を１秒に３滴の速度で始め、温度は終始１００℃に維持した。ミリスチン酸溶液の添加完了後、反応混合物を、５分間１００℃で撹拌した。それからＴＭＳＰ（１４４ｍｌ、０．２５Ｍ）を１秒に２滴の速度で加え、ここでも慎重に温度を監視した。添加が完了するとすぐに、反応混合物の温度を出来るだけ急速に１８０℃に上昇させ、絶対に超過しないよう注意した（温度上昇には３０分強しかかからなかった）。１８０℃に達するとすぐに、ここでも１秒に３滴の速度で、ミリスチン酸インジウム（１９２ｍｌ、０．２５Ｍ）の２回目の添加を行った。再度反応を５分間１８０℃で保持し、その後ＴＭＳＰ（１９２ｍｌ、０．２５Ｍ）の２回目の添加を１秒に２滴の速度で行った。添加が完了した直後に温度を２００℃まで上昇させ、ここでも超過しないよう注意した。そしてミリスチン酸インジウム（１２０ｍｌ、０．２５Ｍ）の最後の分量を滴加した。それから反応を２００℃で６０分間保持し、その後１６０℃に冷却した。それから、１４０〜１６０℃の間で温度を維持しながら反応混合物を３日間アニールした。
【０１００】
アニール後、混合物を室温に冷却させ、その後５００ｍｌの分量を大きなビーカーに注入し、アセトニトリル（６００ｍｌ）で沈殿させた。それから凝集した溶液を遠心分離機チューブに移動させ、４０００ｒｐｍで５分間遠心分離した。透明な上澄みは廃棄し、赤い沈殿物をクロロホルムに再溶解させ、終夜空気中に放置した。
【０１０１】
後処理
ミリスチン酸におけるプレエッチング
クロロホルムを回転蒸発器において除去し、固体はセバシン酸ジブチルエステル（６００ｍｌ）に再溶解させた。それからミリスチン酸（８０ｇ）を加え、混合物を６時間１４０℃まで加熱した。混合物を冷却させ、上記と同様にアセトニトリルで沈殿させた。
【０１０２】
ＨＦエッチング
クロロホルム（１７５０ｍｌ）にペレットを再溶解させ、この溶液をＨＦエッチングに用いた。５００Ｗのタングステン球の前に溶液を置き、８ｍｌのテトラヒドロフラン内の２ｍｌのＨＦ（４８％）の溶液を撹拌しながらゆっくり加えた。溶液の光学発光スペクトルを光学手プローブによって監視し、それは強度が増すにつれて徐々に赤方偏移を始めた。記録している波長が青方偏移を始めた時点までＨＦ溶液を加え、それから、ＨＦ／ＴＨＦ／ＣＨＣＩ３を空気で吹き飛ばした。結果として生じるペーストをアセトンで洗浄し、アセトニトリルで沈殿させ、それからヘキサンで洗浄してもう一度アセトニトリルで沈殿させた。それから沈殿物を最小量のセバシン酸ジブチルエステルに溶解させ、脱気してアルゴン下に置いた。
【０１０３】
実施例６
赤発光を有するＩｎＰ量子ドットの調製
ミリスチン酸（６０．０００ｇ、０．２６３モル）及びセバシン酸ジブチル（１２００ｍｌ）を６０〜９０℃の温度で１時間高真空下で脱気した。系をアルゴンでパージし、それから［Ｅｔ３ＮＨ４］[Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６］クラスター（５．６４ｇ）をすぐに加えた。それから反応混合物を１００℃の温度に到達するまで１５分間加熱し、この段階で、反応混合物をそれから３０分間１００℃で維持した。クラスターは完全に溶解せず、白い懸濁液を形成した。
【０１０４】
ミリスチン酸インジウム（７２ｍｌ、０．２５Ｍ）の最初の添加を１秒に３滴の速度で始め、温度は終始１００℃に維持した。ミリスチン酸溶液の添加完了後、反応混合物を５分間１００℃で撹拌した。それからＴＭＳＰ（７２ｍｌ、０．２５Ｍ）を１秒に２滴の速度で加え、ここでも慎重に温度を監視した。添加が完了するとすぐに、反応混合物の温度を出来るだけ急速に１８０℃に上昇させ、絶対に超過しないよう注意した（温度上昇には３０分強しかかからなかった）。１８０℃に達するとすぐに、ここでも１秒に３滴の速度で、ミリスチン酸インジウム（９６ｍｌ、０．２５Ｍ）の２回目の添加を行った。再度反応を５分間１８０℃で保持し、その後ＴＭＳＰ（９６ｍｌ、０．２５Ｍ）の２回目の添加を１秒に２滴の速度で行った。添加が完了した直後に、温度を２００℃まで上昇させ、ここでも超過しないよう注意した。それから反応を２００℃で６０分間保持し、その後１６０℃に冷却した。それから、反応混合物を１４０〜１６０℃の間で３日間アニールした。
【０１０５】
後処理
ミリスチン酸におけるプレエッチング
クロロホルムを回転蒸発器において除去し、固体はセバシン酸ジブチルエステル（３００ｍｌ）に再溶解させた。それからミリスチン酸（４０ｇ）を加え、混合物を６時間１４０℃まで加熱した。混合物を冷却させ、上記と同様にアセトニトリルで沈殿させた。
【０１０６】
ＨＦエッチング
クロロホルム（９００ｍｌ）にペレットを再溶解させ、この溶液をＨＦエッチングに用いた。５００Ｗのタングステン球の前に溶液を置き、８ｍｌのテトラヒドロフラン内の２ｍｌのＨＦ（４８％）の溶液を撹拌しながらゆっくり加えた。溶液の光学発光スペクトルを光学手プローブによって監視し、それは強度が増すにつれて徐々に赤方偏移を始めた。記録している波長が青方偏移を始めた時点までＨＦ溶液を加え、それからＨＦ／ＴＨＦ／ＣＨＣＩ３を空気で吹き飛ばした。結果として生じるペーストをアセトンで洗浄し、アセトニトリルで沈殿させ、それからヘキサンで洗浄してもう一度アセトニトリルで沈殿させた。それから沈殿物を最小量のセバシン酸ジブチルエステルに溶解させ、脱気してアルゴン下に置いた。
【０１０７】
実施例７
ＩｎＭＡ３前駆体の調製
2010535262.tif 000002
三つ口フラスコ（１リットル）において、Ｉｎ（Ａｃ）３（１００ｇ）及びミリスチン酸（３１３ｇ）を窒素下で２時間１４０℃まで加熱した。反応混合物は８０℃に冷却し、反応フラスコを蒸留装置に取り付けた。反応混合物は５時間ゆるやかな真空下に置き、その後６０℃で窒素下に終夜置いた。（反応のこの第１ステップにおいて６０ｍＬの酢酸を収集した）。１リットルの三角フラスコに分析用アセトン（４００ｍＬ）を加えて静かに撹拌した。反応混合物を途切れなく撹拌しながらこのアセトンにゆっくり加えた。反応混合物を１５分間撹拌し、それから放置した。底部に黄色の固体が沈殿し、過剰溶媒を別の容器へ移した。溶媒の変色が最小限で固体が白くなるまで、黄色の固体をアセトンで３回洗浄した。固体をブフナー漏斗及びフラスコ装置を用いて濾過し、それから真空下に終夜デシケータにおいて乾燥させた。最終生成物：ＩｎＭＡ３乾燥粉末の質量＝２２６．８２ｇ。
【０１０８】
ＩｎＭＡ３（１モルの）前駆体溶液の調製
コンデンサ及び温度計を配備した２５０ｍＬの三つ口フラスコにおいて、ＩｎＭＡ３（１００ｇ）及びセバシン酸ジブチル（３０ｍＬ）を１００℃で１時間３０分間完全に脱気した。溶液が無色になるまで反応温度を維持した。ＩｎＭＡ３溶液は室温で凝固するので、用いるときには、およそ６０℃の温度に保ち、しっかりと撹拌しなければならない。
【０１０９】
（ＴＭＳｉ）３Ｐ（１モルの）前駆体溶液の調製
2010535262.tif 000003
２５０ｍＬの三つ口フラスコにおいて、セバシン酸ジブチル（１００ｍＬ）を１００℃で２時間３０分間脱気した。オーブン乾燥した大きなシュレンクチューブにおいて、セバシン酸ジブチル（７１ｍＬ）、続いて（ＴＭＳｉ）３Ｐ（２９ｍＬ）を窒素の強い流れの下で加えた。
【０１１０】
グリーン発光を有するＩｎＰ量子ドットの調製及びＺｎＳ／ＺｎＯシェルの成長
2010535262.tif 000004
セバシン酸ジブチル（１００ｍＬ）及びミリスチン酸（５．１２５ｇ）を、コンデンサ及び温度計を配備した２５０ｍＬの三つ口フラスコにおいて真空下で１００℃で１時間脱気した。［Ｅｔ３ＮＨ４］Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６クラスター（０．４７ｇ）を窒素の強い流れの下でしっかりと撹拌しながら８０℃で加えた。反応混合物を３０分間しっかりと撹拌した。それから反応温度を１００℃に上昇させた。
【０１１１】
ＩｎＰナノ粒子のシーディングは、ＩｎＭＡ３溶液（１Ｍ、３ｍＬ）をゆっくりと滴加することによって開始され、それは、それから５分間しっかりと撹拌した。５分間の後、（ＴＭＳｉ）３Ｐ（１Ｍ、３ｍＬ）をゆっくりと滴加した。それから反応温度を１６０℃に上昇させた。１６０℃でＩｎＭＡ３（１Ｍ、４ｍＬ）の２回目の滴加をゆっくり行った。反応混合物を５分間撹拌し、その後に（ＴＭＳｉ）３Ｐ（１Ｍ、４ｍＬ）の２回目の添加を行った。好ましくは、反応溶液はすべての添加の間しっかりと撹拌されるべきである。反応温度を１９０℃に上昇させ、１時間撹拌した。それから反応温度を１６０℃まで下降させ、そして反応混合物を３日間この温度でアニールした。
【０１１２】
光ルミネセンスを測定するために５ｎｍの切れ込みを用いてもよい。３日間の後、反応混合物を室温に冷却した。無水アセトニトリル（１００ｍＬ）の添加によってＩｎＰナノ粒子を窒素下で分離した。固体を遠心分離を用いて分離し、ＣＨＣｌ３（２００ｍＬ）に再溶解した。
【０１１３】
後処理
ＨＦエッチング
２ｍＬの水性ＨＦ（５８〜６２％ｗｔ．溶液）とＴＨＦ（８ｍＬ分析用）とを組み合わせることによってＨＦ溶液を調製した。２５０ｍＬの三角フラスコで、ＨＦ（全体で１．４ｍＬ）を、上記のように調製されるクロロホルム中に分散しているＩｎＰナノ粒子に加えた。空気中でしっかりと撹拌しながら７〜８時間にわたってＨＦ溶液を０．２ｍＬ滴加した。反応混合物に、サイズによってカットオフ波長を有するカットオフフィルタを通過した光の照射をした。光源として５００Ｗのキセノン灯を用いた。
【０１１４】
エッチングの処理は、エッチングするナノ粒子の特定のバッチの規模に応じて、およそ１０〜１５時間後に終了した。ＣＨＣｌ３の蒸発によって、高発光性のＨＦエッチングされたＩｎＰナノ粒子を反応混合物から分離した。それからＨＦエッチングされたＩｎＰナノ粒子をアセトン（１０〜１５ｍＬ）で洗浄し、続いてアセトニトリル（１００ｍＬ）を加えた。固体を遠心分離によって分離し、そしてアセトン（５ｍＬ）で２回目の洗浄を行い、その後セバシン酸ジブチル（バッチの規模によっておよそ２０ｍＬ）に分散させた。効果的にエッチングされたＩｎＰナノ粒子は１５〜３０％のＰＬ量子効率を有する強い発光を示した。
【０１１５】
この方法では、５３５ｎｍ（±５ｎｍ）及びＦＷＨＭ＜７０ｎｍで発光を有する約２グラムのＩｎＰ量子ドットが生じた。
【０１１６】
ＺｎＳ／ＺｎＯシェルの成長
2010535262.tif 000005
セバシン酸ジブチル（１５ｍＬ）及びミリスチン酸（５．２ｇ）を、コンデンサに取り付けた温度計を具えた２５０ｍＬの枝付き三つ口フラスコにおいて、１時間３０分間１００℃で脱気した。上記の様に調製されたＩｎＰナノ粒子（２．３２ｇ）を、別のフラスコにおいて１時間脱気した。セバシン酸ジブチル（１５ｍＬ）及びミリスチン酸（５．２ｇ）の反応混合物をおよそ６０℃まで冷却し、そしてＩｎＰナノ粒子を加えた。反応混合物を更に４５分間脱気した。
【０１１７】
窒素の強い流れの下で、しっかりと撹拌しながら、枝から一部に酢酸亜鉛（２．８ｇを）を加えた。反応混合物を１５分間脱気し、脱気の間Ｎ２で数回洗浄した。反応温度を１２０℃に上昇させた。
【０１１８】
オクタンチオール（０．８２ｍＬ）を１２０℃で速く加え、温度は最高２２０℃まで傾斜した。ＺｎＳシェルを形成するために温度を１時間３０分間２２０℃で保持した。それから反応溶液を１８０℃まで冷却した。
【０１１９】
１８０℃で１―オクタノール（２．２ｍＬ）をゆっくり滴加した。添加完了後、溶液を１９０℃で３０分間撹拌し、ＺｎＯシェルを形成した。
【０１２０】
反応混合物を室温に冷却し、終夜撹拌した。ＩｎＰ／ＺｎＳ／ＺｎＯコア―シェル粒子を、無水アセトニトリル（８０ｍＬ）を有するＮ２下で分離し、遠心分離によって収集した。粒子をトルエン（２０ｍＬ）に分散させて、アセトニトリルで再沈殿させ、続いて遠心分離した。それから粒子をトルエン（２０ｍＬ）に再分散させた。最終的な溶液を遠心分離し、不溶性物質を除去した。最終生成物：質量＝１．６２ｇ、ＰＬ最大＝５２１ｎｍ、ＦＷＨＭ＝６１ｎｍ、ＰＬＱＹ＝６４％。
【０１２１】
実施例８
赤発光を有するＩｎＰ量子ドットの調製
2010535262.tif 000006
セバシン酸ジブチル（１００ｍＬ）及びミリスチン酸（５．１２５ｇ）を、コンデンサ及び温度計を備えた２５０ｍＬの三つ口フラスコにおいて真空下で、１００℃で１時間脱気した。［Ｅｔ３ＮＨ４］Ｚｎ１０Ｓ４（ＳＰｈ）１６クラスター（０．４７ｇ）を窒素の強い流れの下で、しっかりと撹拌しながら８０℃で加えた。反応混合物を、３０分間しっかりと撹拌した。反応温度を１００℃に上昇させた。
【０１２２】
ＩｎＰナノ粒子のシーディングは、ＩｎＭＡ３溶液（１Ｍ、３ｍＬ）をゆっくりと滴加することによって開始され、それは、それから５分間しっかりと撹拌した。５分間の後、（ＴＭＳｉ）３Ｐ（１Ｍ、３ｍＬ）をゆっくり滴加した。反応温度を１６０℃に上昇させた。１６０℃でＩｎＭＡ３（１Ｍ、４ｍＬ）の２回目の滴加をゆっくりと行った。反応混合物を５分間撹拌し、その後に（ＴＭＳｉ）３Ｐ（１Ｍ、４ｍＬ）の２回目の添加を行った。反応温度は１８０℃に上昇させ、ＩｎＭＡ３溶液（１Ｍ、３ｍＬ）、続いて（ＴＭＳｉ）３Ｐ（１Ｍ、２．２５ｍＬ）の３回目の添加を行った。好ましくは、反応溶液はすべての添加の間しっかりと撹拌されるべきである。反応温度を２００℃に上昇させ、１時間撹拌した。それから反応温度を１７０℃まで下降させ、そして反応混合物を３日間この温度でアニールした。
【０１２３】
光ルミネセンスを測定するために５ｎｍの切れ込みを用いてもよい。３日間の後、反応混合物を室温に冷却した。無水アセトニトリル（１００ｍＬ）の添加によって、ＩｎＰコアを窒素下で分離した。固体を遠心分離を用いて分離し、ＣＨＣｌ３（２００ｍＬ）に再溶解した。
【０１２４】
後処理
ＨＦエッチング
４ｍＬの水性ＨＦ（５８〜６２％ｗｔ．溶液）とＴＨＦ（１６ｍＬ分析用）とを組み合わせることによってＨＦ溶液を調製した。２５０ｍＬの三角フラスコで、ＨＦ（全体で５ｍＬ）を、クロロホルムにおいて分散しているＩｎＰナノ粒子に加えた。空気中でしっかりと撹拌しながら、５〜８時間にわたってＨＦ溶液を０．２ｍＬ滴加した。反応混合物に、サイズによってカットオフ波長を有するカットオフフィルタを通過する光の照射をした。光源として５００Ｗのキセノン灯を用いた。
【０１２５】
エッチングの処理は、エッチングするナノ粒子の特定のバッチの規模に応じて、およそ１０〜１５時間後に終了する。ＣＨＣｌ３の蒸発によって、高発光性のＨＦエッチングされたＩｎＰナノ粒子を反応混合物から分離した。それからＨＦエッチングされたＩｎＰナノ粒子をアセトン（１０〜１５ｍＬ）で洗浄し、続いてアセトニトリル（１００ｍＬ）を加える。固体を遠心分離によって分離し、そしてアセトン（５ｍＬ）で２回目の洗浄を行い、セバシン酸ジブチル（バッチの規模によっておよそ２０ｍＬ）に分散させた。効果的にエッチングされたＩｎＰナノ粒子は、１５〜３０％のＰＬ量子効率を有する強い発光を示す。
【０１２６】
この方法では、６１０ｎｍ（±５ｎｍ）及びＦＷＨＭ＜９０ｎｍで発光を有する約２グラムのＩｎＰ量子ドットが生じた。
【０１２７】
ＺｎＳ／ＺｎＯシェルの成長
2010535262.tif 000007
セバシン酸ジブチル（１５ｍＬ）及びミリスチン酸（６．７１ｇ）を、コンデンサに取り付けた温度計を備えた２５０ｍＬの枝付き三つ口フラスコにおいて１時間３０分間１００℃で脱気した。上記の様に調製されたＩｎＰナノ粒子（２．５８ｇ）を別のフラスコにおいて１時間脱気した。セバシン酸ジブチル（１５ｍＬ）及びミリスチン酸（６．７１ｇ）の反応混合物をおよそ６０℃まで冷却し、そしてＩｎＰナノ粒子を加えた。反応混合物を更に４５分間脱気した。
【０１２８】
窒素の強い流れ下でしっかりと撹拌しながら、枝から一部に酢酸亜鉛（３．６１ｇ）を加えた。反応混合物を１５分間脱気し、脱気の間Ｎ２で数回洗浄した。反応温度を１２０℃に上昇させた。
【０１２９】
オクタンチオール（１．１ｍＬ）を１２０℃で速く加え、温度は最高２２０℃まで傾斜した。ＺｎＳシェルを形成するために温度を１時間３０分間２２０℃で保持した。それから反応溶液を１８０℃まで冷却した。
【０１３０】
１８０℃で１―オクタノール（２．８４ｍＬ）をゆっくり滴加した。添加完了後、溶液を１９０℃で３０分間撹拌し、ＺｎＯシェルを形成する。
【０１３１】
反応混合物を室温に冷却し、終夜撹拌した。ＩｎＰ／ＺｎＳ／ＺｎＯコア―シェル粒子を、無水アセトニトリル（８０ｍＬ）を有するＮ２下で分離し、遠心分離によって収集した。粒子をトルエン（３０ｍＬ）に分散させてアセトニトリルで再沈殿させ、続いて遠心分離した。それから粒子をトルエン（５０ｍＬ）に再分散させた。最終的な溶液を遠心分離し、不溶性物質を除去した。最終生成物：質量＝３．２ｇ、ＰＬ最大＝６０５ｎｍ、ＦＷＨＭ＝９３ｎｍ、ＰＬＱＹ＝６１％。
【０１３２】
【非特許文献１】Murray,  C.  B.;  Norris,  D.  J.;  Bawendi,  M.  G.  J.  Am.  Chem.  Soc.  1993,  115,  8706。
【非特許文献２】LOver,  T.;  Bowmaker,  G.  A.;  Seakins,  J.  M.;  Cooney,  R.  P.;  Henderson,  W.  J.  Mater.  Chem.,  1997,  7(4),  647。
【非特許文献３】Cumberland,  S.  L.;  Hanif,  K.  M.;  Javier,  A.;  Khitov,  K.  A.;  Strouse,  G.  F.;  Woessner,  S.  M.;  Yun,  C.  S.  Chem.  Mater.  2002,  14,  1576。
【図１】
2010535262.tif 000008
【図２】
2010535262.tif 000009
【図３】
2010535262.tif 000010
【図４】
2010535262.tif 000011
【図５】
2010535262.tif 000012
【図６】
2010535262.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月30日(2010.3.30)
【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】
周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物と、前記分子クラスター化合物上に提供されるコア半導体材料とからなるナノ粒子であって、コア半導体材料は、周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを組み込むナノ粒子。
【請求項２】
分子クラスター化合物及びコア半導体材料が、前記分子クラスター化合物上の前記コア半導体材料の成長を可能にする互換性を持つ結晶相を有する請求項１に記載のナノ粒子。
【請求項３】
分子クラスター化合物及びコア半導体材料は、同じ結晶相を有する請求項１に記載のナノ粒子。
【請求項４】
分子クラスター化合物は、亜鉛イオンを組み込む上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項５】
分子クラスター化合物は、硫化物イオン、セレンイオン、及びテルル化物イオンからなる群から選択される第１６族イオンを組み込む上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項６】
コア半導体材料は、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、及びインジウムイオンからなる群から選択される第１３族イオン、及び／又は窒化物イオン、ヒ化物イオン、及びアンチモンイオンからなる群から選択される第１５族イオンを組み込む上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項７】
ナノ粒子は、約２０〜６０％の範囲の量子効率を示す上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項８】
ナノ粒子は、前記ナノ粒子コア上に提供される第１の半導体材料を含む第１の層を具える上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項９】
前記第１の半導体材料は、周期表の第１２族からのイオン及び／又は周期表の第１６族からのイオンを組み込む請求項８に記載のナノ粒子。
【請求項１０】
ナノ粒子は、前記第１の層上に提供される第２の半導体材料を含む第２の層を具える上記請求項の何れかに記載のナノ粒子。
【請求項１１】
周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物と、前記分子クラスター化合物上に提供されるコア半導体材料とを具えるナノ粒子を製造する方法であって、コア半導体材料は周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを組み込み、当該方法は、ナノ粒子コア材料のシーディング及び成長を可能にする条件の下で、周期表の第１２族及び第１６族からのイオンを組み込んでいる分子クラスター化合物の存在下で、それぞれ周期表の第１３族及び第１５族からのイオンを含む第１及び第２のコア前駆体種を具えているナノ粒子コア前駆体組成物の、ナノ粒子コアの材料への転化を生じさせることを含む、ナノ粒子の製造方法。
【請求項１２】
分子クラスター化合物は、亜鉛イオンを組み込む及び／又は硫化物イオン、セレンイオン、及びテルル化物イオンからなる群から選択される第１６族イオンを組み込む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
コア半導体材料は、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、及びインジウムイオンからなる群から選択される第１３族イオン及び／又は窒化物イオン、ヒ化物イオン、及びアンチモンイオンからなる群から選択される第１５族イオンを組み込む請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２のコア前駆体種は、前記コア前駆体組成物に含まれる別の実体である、或いは、前記コア前駆体組成物に含まれる単体において組み合わせられる請求項１１乃至１３の何れか１つに記載の方法。
【請求項１５】
方法は、ナノ粒子コア材料上の第１の半導体材料から構成される第１の層を形成することを更に含む請求項１１乃至１４の何れか１つに記載の方法。
【国際調査報告】
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