半導体ナノ粒子について
半導体材料のナノ粒子は、1〜20 nmの範囲の3次元すべてを持ち、新しい電子的、磁気的、触媒的、および光学的特性を備えています。これは、表面積対体積比が大きく、サイズが小さいためです。粒子の直径が励起子ボーアの直径に近づくと、電荷キャリアは自由度がゼロの3次元に閉じ込められます。幾何学的な制約の結果として、電子は粒子の境界を感じ、そのエネルギーを調整することによって粒子のサイズに反応します。量子サイズ効果として知られるこの現象により、固体の連続バンドが離散的な量子化レベルに分割され、「バンドギャップ」が増加します。
準備方法
化学蒸着法や分子線エピタキシー法などの従来の方法が使用されてきましたが、基板に付着したりマトリックスに埋め込まれた粒子を生成するため、アプリケーションでの可能性が制限されるため、制限があります。
コロイドアクセス
ナノ粒子へのコロイドアクセスは、安定剤の存在下で均質な溶液中で沈殿反応を実行することによって達成されます。安定剤の役割は、凝集とさらなる成長を防ぐことです。結晶のコロイド成長安定性は、低誘電率の溶媒を使用するか、スチレン/マレイン酸共重合体などの安定剤を使用することで改善できます。
オストワルド熟成
オストワルド熟成と呼ばれるプロセスでは、安定性の低い小さな結晶が溶解し、より大きくより安定した結晶に再結晶します。この方法が効果的であるためには、ナノ粒子の溶解度が低くなければなりません。これは、溶媒、pH、および不動態化剤を慎重に選択することで実現できます。
熱分解
低温コロイド経路に関連する問題は、高温で熱分解を受ける前駆体を高沸点配位溶媒に注入することで克服できます。このルートでは、揮発性金属アルキル（ジメチルカドミウム）とカルコゲン源のトリ-n-オクチルホスフィンセレニド（TOPSe）を使用し、トリ-n-オクチルホスフィン（TOP）に分散させ、高温のTOPO（トリ-n-オクチルホスフィンオキシド）に注入します。この方法で生成された粒子は単分散で結晶性です。
化学的経路
ナノ粒子への代替の化学的経路は、金属-カルコゲニド結合が利用可能な単一分子前駆体を使用し、高品質のナノ粒子への非常に効率的な経路であることが証明されています。前駆体の分解はナノ粒子の形成を促進し、前駆体の供給が枯渇すると成長が停止します。最初の注入後、急速な核形成があり、続いて核の成長が制御されます。ナノ粒子が所望のサイズに達すると、溶液を急速に冷却することによってさらなる成長が阻止されます。ナノ結晶は、最初の溶媒と混和性のある別の溶媒を加えることによって、成長溶液から分離されます。得られた濁った溶液を遠心分離し、ナノ粒子を粉末の形で単離します。アルキルチオ尿素の金属錯体も、ナノ粒子合成の非常に優れた前駆体であることが証明されています。
ナノマテリアル