JPH0553159A - 半導体微粒子分散材料およびその製造方法 - Google Patents
半導体微粒子分散材料およびその製造方法Info
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- JPH0553159A JPH0553159A JP3213549A JP21354991A JPH0553159A JP H0553159 A JPH0553159 A JP H0553159A JP 3213549 A JP3213549 A JP 3213549A JP 21354991 A JP21354991 A JP 21354991A JP H0553159 A JPH0553159 A JP H0553159A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ガラスまたは高分子重合体マトリックスに分散
した半導体微粒子の表面に電子受容体又は電子供与体を
付着させ、半導体の表面準位からの発光を抑制すること
により、短寿命からの発光成分のみを有し、かつ大きな
３次の非線形光学特性を有する材料とする。 【構成】0.1mol％のＣｄ（ＮＯ3 ）2 とＳＣ（ＮＨ2 ）
2 水溶液に厚さ0.5mmの多孔質ガラスまたは高分子重合
体を含浸させ、CdS 微粒子を分散担持した後、メチルビ
オロゲンをＣｄＳ微粒子表面に付着させる。メチルビオ
ロゲン水溶液の濃度は０．１mol ％以下で効果的に表面
準位からの発光を抑制し消光できる。発光スペクトルの
寿命はおよそ１００ピコ秒であった。
した半導体微粒子の表面に電子受容体又は電子供与体を
付着させ、半導体の表面準位からの発光を抑制すること
により、短寿命からの発光成分のみを有し、かつ大きな
３次の非線形光学特性を有する材料とする。 【構成】0.1mol％のＣｄ（ＮＯ3 ）2 とＳＣ（ＮＨ2 ）
2 水溶液に厚さ0.5mmの多孔質ガラスまたは高分子重合
体を含浸させ、CdS 微粒子を分散担持した後、メチルビ
オロゲンをＣｄＳ微粒子表面に付着させる。メチルビオ
ロゲン水溶液の濃度は０．１mol ％以下で効果的に表面
準位からの発光を抑制し消光できる。発光スペクトルの
寿命はおよそ１００ピコ秒であった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非線形光学効果を利用し
た光デバイスの基礎をなす半導体微粒子分散材料の製造
方法に関するものである。
た光デバイスの基礎をなす半導体微粒子分散材料の製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、非線形光学材料は高速光スイッ
チ、高調波発生素子などの光デバイスとしての用途が考
えられている。特にその中核をなす半導体微粒子や非線
形光学特性を有する有機化合物を用いた非線形光学材料
については、より高性能な材料の開発あるいはより改良
された材料およびその製造方法が注目されている。
チ、高調波発生素子などの光デバイスとしての用途が考
えられている。特にその中核をなす半導体微粒子や非線
形光学特性を有する有機化合物を用いた非線形光学材料
については、より高性能な材料の開発あるいはより改良
された材料およびその製造方法が注目されている。
【０００３】この分野における従来の技術としては、例
えばジャ−ナル オブ ノンクリスタライン ソリッド
第１２２巻１０１ペ−ジ（J.Non-Cryst.Solids,Vol.12
2,1990)に記載されているようなゾル−ゲル法によるＣ
ｄＳ有シリカガラスの作製法がある。
えばジャ−ナル オブ ノンクリスタライン ソリッド
第１２２巻１０１ペ−ジ（J.Non-Cryst.Solids,Vol.12
2,1990)に記載されているようなゾル−ゲル法によるＣ
ｄＳ有シリカガラスの作製法がある。
【０００４】この方法はシリコンのアルコキシド（Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）を加水分解した後、メタノ−ルに溶
解させたＣｄ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 ・２Ｈ2 Ｏを加えて撹
拌する。その後、水、エタノ−ル、アンモニア水の混合
溶液を加えて撹拌を続け、この溶液をシャ−レに移行し
ゲルを作製する。このゲルを硫化水素（Ｈ2 Ｓ）ガスを
含んだ雰囲気中に置き、硫化反応によってＣｄＳ含有ガ
ラスを作製するものである。
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）を加水分解した後、メタノ−ルに溶
解させたＣｄ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 ・２Ｈ2 Ｏを加えて撹
拌する。その後、水、エタノ−ル、アンモニア水の混合
溶液を加えて撹拌を続け、この溶液をシャ−レに移行し
ゲルを作製する。このゲルを硫化水素（Ｈ2 Ｓ）ガスを
含んだ雰囲気中に置き、硫化反応によってＣｄＳ含有ガ
ラスを作製するものである。
【０００５】また、高分子重合体マトリックスに半導体
微粒子を分散した系では、ジャ−ナルオブ ケミカル
フィジックス 第89巻3435ペ−ジ(J.Chem.Phys. 89(6),
34351988)に開示されているように、ナフィオン（perfl
uoroethylenesulfonic acidpolymer）フィルム内に直接
ＣｄＳを合成し分散したものがある。
微粒子を分散した系では、ジャ−ナルオブ ケミカル
フィジックス 第89巻3435ペ−ジ(J.Chem.Phys. 89(6),
34351988)に開示されているように、ナフィオン（perfl
uoroethylenesulfonic acidpolymer）フィルム内に直接
ＣｄＳを合成し分散したものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記方法の半導体微粒
子分散ガラスの製造方法では、次のような課題がある。 (1) ゾル−ゲル法の場合：ゾル−ゲル法で作製したガラ
スは、１０００℃以上の高温で焼結しないかぎり多孔質
であり、このガラスに分散担持された半導体微粒子の多
くは多孔質内壁面に担持されているものと考えられる。
従って、表面に現われているＣｄＳの割合が大きいた
め、表面準位（深い準位）からの発光成分も多くなる。
この表面準位からの発光成分はマイクロ秒以上の長い寿
命を有するため、この種の材料をピコ秒ないしはサブナ
ノ秒のスイッチング特性を示す光スイッチへ応用する場
合に大きな妨げとなる。 (2) 高分子重合体マトリックスに半導体微粒子を分散し
た系でも、マトリックスが多孔質化しやすくゾル−ゲル
法と同様半導体微粒子の表面準位（深い準位）からの発
光成分が多くなる。
子分散ガラスの製造方法では、次のような課題がある。 (1) ゾル−ゲル法の場合：ゾル−ゲル法で作製したガラ
スは、１０００℃以上の高温で焼結しないかぎり多孔質
であり、このガラスに分散担持された半導体微粒子の多
くは多孔質内壁面に担持されているものと考えられる。
従って、表面に現われているＣｄＳの割合が大きいた
め、表面準位（深い準位）からの発光成分も多くなる。
この表面準位からの発光成分はマイクロ秒以上の長い寿
命を有するため、この種の材料をピコ秒ないしはサブナ
ノ秒のスイッチング特性を示す光スイッチへ応用する場
合に大きな妨げとなる。 (2) 高分子重合体マトリックスに半導体微粒子を分散し
た系でも、マトリックスが多孔質化しやすくゾル−ゲル
法と同様半導体微粒子の表面準位（深い準位）からの発
光成分が多くなる。
【０００７】本発明は、半導体微粒子の表面準位からの
発光を抑制することにより、短寿命からの発光成分のみ
を有し、かつ大きな３次の非線形光学特性を有する材料
を提供することを目的とする。
発光を抑制することにより、短寿命からの発光成分のみ
を有し、かつ大きな３次の非線形光学特性を有する材料
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体微粒子分散材料は、ガラスまたは高
分子重合体マトリックスに分散した半導体微粒子の表面
に電子受容体又は電子供与体を付着させ、半導体の表面
準位からの発光を抑制することを特徴とする。
め、本発明の半導体微粒子分散材料は、ガラスまたは高
分子重合体マトリックスに分散した半導体微粒子の表面
に電子受容体又は電子供与体を付着させ、半導体の表面
準位からの発光を抑制することを特徴とする。
【０００９】前記構成においては、ガラスが多孔質ガラ
スであり、高分子重合体マトリックスがポリスチレン、
ポリエチレン、アクリロニトリル／スチレン共重合体か
ら選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
スであり、高分子重合体マトリックスがポリスチレン、
ポリエチレン、アクリロニトリル／スチレン共重合体か
ら選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００１０】また前記構成においては、電子受容体が、
プロフラビン、リボフラビン、メチルビオロゲン、チオ
ニンから選ばれる少なくとも一種であり、電子供与体が
エチレンジアミン４酢酸、トリエタノールアミンから選
ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
プロフラビン、リボフラビン、メチルビオロゲン、チオ
ニンから選ばれる少なくとも一種であり、電子供与体が
エチレンジアミン４酢酸、トリエタノールアミンから選
ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００１１】次に本発明の第１番目の製法は、ゾル−ゲ
ル法により半導体微粒子を分散した多孔質ガラスを作製
後、電子受容体または電子供与体の溶液に前記多孔質ガ
ラスを浸漬することにより半導体微粒子表面に電子受容
体または電子供与体を担持させることを特徴とする。
ル法により半導体微粒子を分散した多孔質ガラスを作製
後、電子受容体または電子供与体の溶液に前記多孔質ガ
ラスを浸漬することにより半導体微粒子表面に電子受容
体または電子供与体を担持させることを特徴とする。
【００１２】次に本発明の第２番目の製法は、半導体微
粒子を分散した高分子重合体を作製後、電子受容体また
は電子供与体の溶液に、前記高分子重合体を浸漬するこ
とにより半導体微粒子表面に電子受容または電子供与体
を付着させることを特徴とする。
粒子を分散した高分子重合体を作製後、電子受容体また
は電子供与体の溶液に、前記高分子重合体を浸漬するこ
とにより半導体微粒子表面に電子受容または電子供与体
を付着させることを特徴とする。
【００１３】
【作用】前記本発明の構成によれば、ガラスまたは高分
子重合体マトリックスに分散された半導体微粒子の表面
に電子受容体又は電子供与体を付着させることにより、
半導体の表面準位からの発光を抑制することが可能とな
る。
子重合体マトリックスに分散された半導体微粒子の表面
に電子受容体又は電子供与体を付着させることにより、
半導体の表面準位からの発光を抑制することが可能とな
る。
【００１４】また、ガラスが多孔質ガラスであり、高分
子重合体マトリックスがポリスチレン、ポリエチレン、
アクリロニトリル／スチレン共重合体から選ばれる少な
くとも一種であるという本発明の好ましい構成によれ
ば、これらに分散された半導体微粒子の表面に電子受容
体又は電子供与体を付着させることにより、半導体の表
面準位からの発光をより抑制することが可能となる。
子重合体マトリックスがポリスチレン、ポリエチレン、
アクリロニトリル／スチレン共重合体から選ばれる少な
くとも一種であるという本発明の好ましい構成によれ
ば、これらに分散された半導体微粒子の表面に電子受容
体又は電子供与体を付着させることにより、半導体の表
面準位からの発光をより抑制することが可能となる。
【００１５】また、電子受容体が、プロフラビン、リボ
フラビン、メチルビオロゲン、チオニンから選ばれる少
なくとも一種であり、電子供与体がエチレンジアミン４
酢酸、トリエタノールアミンから選ばれる少なくとも一
種であるという本発明の好ましい構成によれば、ガラス
または高分子重合体マトリックスに分散された半導体粒
子の表面に前記電子受容体を担持させ、半導体の表面準
位からの発光をより抑制することが可能となる。
フラビン、メチルビオロゲン、チオニンから選ばれる少
なくとも一種であり、電子供与体がエチレンジアミン４
酢酸、トリエタノールアミンから選ばれる少なくとも一
種であるという本発明の好ましい構成によれば、ガラス
または高分子重合体マトリックスに分散された半導体粒
子の表面に前記電子受容体を担持させ、半導体の表面準
位からの発光をより抑制することが可能となる。
【００１６】次に本発明の第１番目の製法によれば、ゾ
ル−ゲル法により半導体微粒子を分散した多孔質ガラス
を作製後、電子受容体または電子供与体の溶液にこの多
孔質ガラスを浸漬することにより半導体微粒子表面に電
子受容体または電子供与体を効率良く付着させることが
可能となる。
ル−ゲル法により半導体微粒子を分散した多孔質ガラス
を作製後、電子受容体または電子供与体の溶液にこの多
孔質ガラスを浸漬することにより半導体微粒子表面に電
子受容体または電子供与体を効率良く付着させることが
可能となる。
【００１７】次に本発明の第２番目の製法によれば、半
導体微粒子を分散した高分子重合体を作製後、電子受容
体または電子供与体の溶液にこの高分子重合体を浸漬す
ることにより半導体微粒子表面に電子受容体または電子
供与体を効率良く付着させることが可能となる。
導体微粒子を分散した高分子重合体を作製後、電子受容
体または電子供与体の溶液にこの高分子重合体を浸漬す
ることにより半導体微粒子表面に電子受容体または電子
供与体を効率良く付着させることが可能となる。
【００１８】
【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。本発明において、マトリックスあるいは担体
として用いる多孔質ガラスは、化学的に安定でありかつ
光学的に広い波長範囲で透明なＳｉＯ2 ガラスが好まし
い。多孔質ガラスの平均細孔径は、半導体微粒子の量子
サイズ効果が見られる１０ｎｍ以下が好ましい。
説明する。本発明において、マトリックスあるいは担体
として用いる多孔質ガラスは、化学的に安定でありかつ
光学的に広い波長範囲で透明なＳｉＯ2 ガラスが好まし
い。多孔質ガラスの平均細孔径は、半導体微粒子の量子
サイズ効果が見られる１０ｎｍ以下が好ましい。
【００１９】また、マトリックスとなる高分子重合体
（合成樹脂）としては、特にフィルム状に成形容易なポ
リスチレン、ポリエチレンあるいはＡＳ樹脂（アクリロ
ニトリル／スチレン共重合ポリマ−）等が好ましく、そ
の他に、例えばポリプロピレン、ポリエステル、ポリア
ミド、ポリメチルメタクリレ−ト等の透明性を有し、フ
ィルム成形可能な高分子重合体を用いることができる。
高分子重合体マトリックスに半導体微粒子を分散させる
には、溶媒を用いても良いし、重合体が溶融する温度で
半導体を分散させる熱溶融法を用いても良い。
（合成樹脂）としては、特にフィルム状に成形容易なポ
リスチレン、ポリエチレンあるいはＡＳ樹脂（アクリロ
ニトリル／スチレン共重合ポリマ−）等が好ましく、そ
の他に、例えばポリプロピレン、ポリエステル、ポリア
ミド、ポリメチルメタクリレ−ト等の透明性を有し、フ
ィルム成形可能な高分子重合体を用いることができる。
高分子重合体マトリックスに半導体微粒子を分散させる
には、溶媒を用いても良いし、重合体が溶融する温度で
半導体を分散させる熱溶融法を用いても良い。
【００２０】本発明において分散する半導体微粒子は、
非線形光学特性を示す半導体、例えば、ＣｕＣｌ，Ｃｕ
Ｂｒ，ＰｂＩ2 等の金属ハロゲン化物、ＣｄＳ，ＣｄＳ
ｅ，ＣｄＴｅ，ＣｄＯ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＯ等の
II-VI 族化合物半導体、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等のIII-V 族
半導体、ＰｂＳ，ＰｂＳｅ等のIV-VI 族化合物半導体等
が好ましい。
非線形光学特性を示す半導体、例えば、ＣｕＣｌ，Ｃｕ
Ｂｒ，ＰｂＩ2 等の金属ハロゲン化物、ＣｄＳ，ＣｄＳ
ｅ，ＣｄＴｅ，ＣｄＯ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＯ等の
II-VI 族化合物半導体、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等のIII-V 族
半導体、ＰｂＳ，ＰｂＳｅ等のIV-VI 族化合物半導体等
が好ましい。
【００２１】半導体を多孔質ガラスマトリックスに分散
担持させるには、次の２つの方法を用いることができ
る。第１の方法としては、半導体を溶液にしてマトリッ
クスに分散させるものである。上記の半導体を溶液にす
るには、半導体を溶解できる溶媒を用いるが、この溶媒
は、ゾル−ゲル法でのゾル化反応を阻害するようなもの
は用いられない。通常比較的希薄な塩酸や硝酸水溶液等
が適用できる。
担持させるには、次の２つの方法を用いることができ
る。第１の方法としては、半導体を溶液にしてマトリッ
クスに分散させるものである。上記の半導体を溶液にす
るには、半導体を溶解できる溶媒を用いるが、この溶媒
は、ゾル−ゲル法でのゾル化反応を阻害するようなもの
は用いられない。通常比較的希薄な塩酸や硝酸水溶液等
が適用できる。
【００２２】また第２の方法としては、半導体を構成す
るカチオン成分を含有する化合物と、アニオン成分を含
有する化合物とを反応させて半導体を形成するものであ
る。具体的にＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，Ｐ
ｂＳ，ＰｂＳｅ等の半導体を合成する場合には、カドミ
ウム、亜鉛、または鉛を溶解させた溶液を、カドミウム
化合物として、例えばＣｄＣｌ2 ，ＣｄＣＯ3 ，Ｃｄ
（ＮＯ3 ）2 ，Ｃｄ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 ，Ｃｄ（ＨＣＯ
Ｏ）2 等、亜鉛化合物として、例えばＺｎＣｌ2 ，Ｚｎ
（ＣＨＣＯＯ）2 等、また鉛化合物として、例えばＰｂ
Ｃｌ2 ，ＰｂＣＯ 3 ，Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ，Ｐｂ（ＣＨ3
ＣＯＯ）2 等をアルコ−ル（低級アルコ−ルとくにメタ
ノ−ル、エタノ−ルが好ましい）に溶解させて調整し、
マトリックスに分散させた後、イオウを溶解させた溶
液、例えばＮａＳＨ，（ＮＨ4 ）2 Ｓ，ＳＣ（Ｎ
Ｈ2 ），ＳｅＣ（ＮＨ2 ）2 等をアルコ−ルに溶解させ
て調整したものを添加して反応させる、あるいは硫化水
素や硫化セレンと反応させて半導体を合成するものであ
る。
るカチオン成分を含有する化合物と、アニオン成分を含
有する化合物とを反応させて半導体を形成するものであ
る。具体的にＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，Ｐ
ｂＳ，ＰｂＳｅ等の半導体を合成する場合には、カドミ
ウム、亜鉛、または鉛を溶解させた溶液を、カドミウム
化合物として、例えばＣｄＣｌ2 ，ＣｄＣＯ3 ，Ｃｄ
（ＮＯ3 ）2 ，Ｃｄ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 ，Ｃｄ（ＨＣＯ
Ｏ）2 等、亜鉛化合物として、例えばＺｎＣｌ2 ，Ｚｎ
（ＣＨＣＯＯ）2 等、また鉛化合物として、例えばＰｂ
Ｃｌ2 ，ＰｂＣＯ 3 ，Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ，Ｐｂ（ＣＨ3
ＣＯＯ）2 等をアルコ−ル（低級アルコ−ルとくにメタ
ノ−ル、エタノ−ルが好ましい）に溶解させて調整し、
マトリックスに分散させた後、イオウを溶解させた溶
液、例えばＮａＳＨ，（ＮＨ4 ）2 Ｓ，ＳＣ（Ｎ
Ｈ2 ），ＳｅＣ（ＮＨ2 ）2 等をアルコ−ルに溶解させ
て調整したものを添加して反応させる、あるいは硫化水
素や硫化セレンと反応させて半導体を合成するものであ
る。
【００２３】以下本発明の具体的実施例について説明す
る。 実施例１ 厚さ０．５mmの多孔質ガラス（平均細孔径４ｎｍ、比表
面積２００ｍ2 ／ｇ）（以下多孔質ガラスをＰＶＧと略
称する）に、以下に示す方法によりＣｄＳ微粒子を分散
担持させた。
る。 実施例１ 厚さ０．５mmの多孔質ガラス（平均細孔径４ｎｍ、比表
面積２００ｍ2 ／ｇ）（以下多孔質ガラスをＰＶＧと略
称する）に、以下に示す方法によりＣｄＳ微粒子を分散
担持させた。
【００２４】ＰＶＧを０．５mol ％のＣｄ（ＮＯ3 ）2
水溶液に浸漬し、４００℃程度の温度で焼成後、０．５
mol ％のＳＣ（ＮＨ2 ）2 水溶液に再び浸漬し、真空乾
燥後、空気中４００℃の温度で１時間加熱してＣｄＳを
担持する（ＣｄＳ／ＰＶＧ）。このＣｄＳ／ＰＶＧに
０．０１ mol％のメチルビオロゲン水溶液に３０分間浸
漬した。メチルビオロゲン水溶液の濃度は０．１mol ％
以下で効果的に表面準位からの発光を抑制し消光でき
る。浸漬時間は１０分以上あれば効果が見られた。得ら
れたＣｄＳ／ＰＶＧのＣｄＳの粒径は３〜３．５ｎｍ、
ＣｄＳの担持量は３ｗｔ％であった。このＣｄＳ／ＰＶ
Ｇの吸収スペクトルから求めたバンドギャップはバルク
ＣｄＳのバンドギャップと比べ０．８５ｅＶのブルーシ
フトが見られ、ＣｄＳが量子ドットとなっていることが
示唆される。この吸収スペクトルの変化に対応して、発
光スペクトルには、高エネルギ−側にシフトしたバンド
端近傍からのみの発光がみられ、表面準位からの発光は
まったく観察されなかった。この発光スペクトルの寿命
はおよそ１００ピコ秒であった。また、メチルビオロゲ
ン水溶液のかわりにプロフラビン、リボフラビン、チオ
ニンあるいは電子供与体としてエチレンジアミン４酢
酸、トリエタノ−ルアミンを用いてもＣｄＳ／ＰＶＧの
長寿命成分を抑制することができた。
水溶液に浸漬し、４００℃程度の温度で焼成後、０．５
mol ％のＳＣ（ＮＨ2 ）2 水溶液に再び浸漬し、真空乾
燥後、空気中４００℃の温度で１時間加熱してＣｄＳを
担持する（ＣｄＳ／ＰＶＧ）。このＣｄＳ／ＰＶＧに
０．０１ mol％のメチルビオロゲン水溶液に３０分間浸
漬した。メチルビオロゲン水溶液の濃度は０．１mol ％
以下で効果的に表面準位からの発光を抑制し消光でき
る。浸漬時間は１０分以上あれば効果が見られた。得ら
れたＣｄＳ／ＰＶＧのＣｄＳの粒径は３〜３．５ｎｍ、
ＣｄＳの担持量は３ｗｔ％であった。このＣｄＳ／ＰＶ
Ｇの吸収スペクトルから求めたバンドギャップはバルク
ＣｄＳのバンドギャップと比べ０．８５ｅＶのブルーシ
フトが見られ、ＣｄＳが量子ドットとなっていることが
示唆される。この吸収スペクトルの変化に対応して、発
光スペクトルには、高エネルギ−側にシフトしたバンド
端近傍からのみの発光がみられ、表面準位からの発光は
まったく観察されなかった。この発光スペクトルの寿命
はおよそ１００ピコ秒であった。また、メチルビオロゲ
ン水溶液のかわりにプロフラビン、リボフラビン、チオ
ニンあるいは電子供与体としてエチレンジアミン４酢
酸、トリエタノ−ルアミンを用いてもＣｄＳ／ＰＶＧの
長寿命成分を抑制することができた。
【００２５】上記工程において、硫化水素の代わりにセ
レン化水素を用いると、ＣｄＳｅ／ＰＶＧが合成でき、
この試料においてもＣｄＳｅの長寿命成分を抑制するこ
とができた。
レン化水素を用いると、ＣｄＳｅ／ＰＶＧが合成でき、
この試料においてもＣｄＳｅの長寿命成分を抑制するこ
とができた。
【００２６】比較例１ 実施例１においてメチルビオロゲン水溶液による処理を
行なわなかったＣｄＳ／ＰＶＧでは、発光スペクトルに
高エネルギー側にシフトしたバンド端近傍からの発光と
表面準位からの発光が観察され、表面準位からの寿命は
およそ２マイクロ秒であった。
行なわなかったＣｄＳ／ＰＶＧでは、発光スペクトルに
高エネルギー側にシフトしたバンド端近傍からの発光と
表面準位からの発光が観察され、表面準位からの寿命は
およそ２マイクロ秒であった。
【００２７】実施例２ 下記の表１に示した組成のゾルに０．５mol ％のＣｄ
（ＮＯ3 ）2 水溶液をＳｉＯ2 に対してＣｄＳとして１
ｗｔ％となるように添加後、室温で撹拌しさらに６０℃
の温度で５０時間乾燥後ゲル化し４００℃で焼成した。
（ＮＯ3 ）2 水溶液をＳｉＯ2 に対してＣｄＳとして１
ｗｔ％となるように添加後、室温で撹拌しさらに６０℃
の温度で５０時間乾燥後ゲル化し４００℃で焼成した。
【００２８】
【表１】
【００２９】このゲルをＨ2 Ｓ雰囲気中１５０℃で熱処
理し、ＣｄＳを合成した。得られた多孔質ガラス（ＰＶ
Ｇ）は平均細孔径が６ｎｍ、比表面積が７００ｍ2 ／ｇ
であった。このＣｄＳ／ＰＶＧに０．０１ mol％のメチ
ルビオロゲン水溶液に３０分間浸漬した。メチルビオロ
ゲン水溶液の濃度は０．１mol ％以下で効果的に表面準
位からの発光を抑制し消光できる。得られたＣｄＳ／Ｐ
ＶＧのＣｄＳの粒径は４〜５ｎｍ、ＣｄＳの担持量は３
ｗｔ％であった。このＣｄＳ／ＰＶＧの吸収スペクトル
から求めたバンドギャップはバルクＣｄＳのバンドギャ
ップと比べ0.7eV のブルーシフトが見られＣｄＳが量子
ドットとなっていることが示唆される。この吸収スペク
トルに対応して、高エネルギー側にシフトしたバンド端
近傍からのみの発光がみられた。この発光スペクトルの
寿命はおよそ３２０ピコ秒であった。また、表面準位か
らの発光はまったく観察されなかった。
理し、ＣｄＳを合成した。得られた多孔質ガラス（ＰＶ
Ｇ）は平均細孔径が６ｎｍ、比表面積が７００ｍ2 ／ｇ
であった。このＣｄＳ／ＰＶＧに０．０１ mol％のメチ
ルビオロゲン水溶液に３０分間浸漬した。メチルビオロ
ゲン水溶液の濃度は０．１mol ％以下で効果的に表面準
位からの発光を抑制し消光できる。得られたＣｄＳ／Ｐ
ＶＧのＣｄＳの粒径は４〜５ｎｍ、ＣｄＳの担持量は３
ｗｔ％であった。このＣｄＳ／ＰＶＧの吸収スペクトル
から求めたバンドギャップはバルクＣｄＳのバンドギャ
ップと比べ0.7eV のブルーシフトが見られＣｄＳが量子
ドットとなっていることが示唆される。この吸収スペク
トルに対応して、高エネルギー側にシフトしたバンド端
近傍からのみの発光がみられた。この発光スペクトルの
寿命はおよそ３２０ピコ秒であった。また、表面準位か
らの発光はまったく観察されなかった。
【００３０】また、メチルビオロゲン水溶液のかわり
に、プロフラビン、リボフラビン、チオニンあるいは電
子供与体としてエチレンジアミン４酢酸、トリエタノ−
ルアミンを用いてもＣｄＳ／ＰＶＧの長寿命成分を抑制
することができた。
に、プロフラビン、リボフラビン、チオニンあるいは電
子供与体としてエチレンジアミン４酢酸、トリエタノ−
ルアミンを用いてもＣｄＳ／ＰＶＧの長寿命成分を抑制
することができた。
【００３１】上記工程において硫化水素の代わりにセレ
ン化水素を用いると、ＣｄＳｅ／ＰＶＧが合成でき、こ
の試料においてもＣｄＳｅの長寿命成分を抑制すること
ができた。
ン化水素を用いると、ＣｄＳｅ／ＰＶＧが合成でき、こ
の試料においてもＣｄＳｅの長寿命成分を抑制すること
ができた。
【００３２】比較例２ 実施例２においてメチルビオロゲン水溶液による処理を
行なわなかったＣｄＳ／ＰＶＧでは、発光スペクトルに
高エネルギ−側にシフトしたバンド端近傍からの発光と
表面準位からの発光が観察され、表面準位からの寿命は
およそ２マイクロ秒であった。
行なわなかったＣｄＳ／ＰＶＧでは、発光スペクトルに
高エネルギ−側にシフトしたバンド端近傍からの発光と
表面準位からの発光が観察され、表面準位からの寿命は
およそ２マイクロ秒であった。
【００３３】実施例３ 厚さ０．２ｍｍのＡＳ樹脂に、以下に示す方法によりＣ
ｄＳ微粒子を分散担持させた。ＡＳ樹脂を０．５mol ％
のＣｄ（ＮＯ3 ）2 水溶液に浸漬し、８０℃程度の温度
で乾燥後、０．５mol ％のＳＣ（ＮＨ2 ）2 水溶液に再
び浸漬し、真空乾燥後、空気中８０℃の温度で１時間加
熱してＣｄＳを担持する（ＣｄＳ／ＡＳ樹脂）。このＣ
ｄＳ／ＡＳ樹脂に０．０１mol ％のメチルビオロゲン水
溶液に３０分間浸漬した。メチルビオロゲン水溶液の濃
度は０．１mol ％以下で効果的に表面準位からの発光を
抑制し消光できる。浸漬時間は１５分以上あれば効果が
見られた。得られたＣｄＳ／ＡＳ樹脂のＣｄＳの粒径は
３〜５ｎｍ、ＣｄＳの担持量は２wt% であった。このＣ
ｄＳ／ＡＳ樹脂の吸収スペクトルから求めたバンドギャ
ップはバルクCdS のバンドギャップと比べ0.56 eVのブ
ルーシフトが見られＣｄＳが量子ドットとなっているこ
とが示唆される。この吸収スペクトルの変化に対応し
て、発光スペクトルには、高エネルギ−側にシフトした
バンド端近傍からのみの発光がみられ、表面準位からの
発光はまったく観察されなかった。この発光スペクトル
の寿命はおよそ１５０ピコ秒であった。また、メチルビ
オロゲン水溶液のかわりに、プロフラビン、リボフラビ
ン、チオニンあるいは電子供与体としてエチレンジアミ
ン４酢酸、トリエタノ−ルアミンを用いてもＣｄＳ／Ａ
Ｓ樹脂の長寿命成分を抑制することができた。
ｄＳ微粒子を分散担持させた。ＡＳ樹脂を０．５mol ％
のＣｄ（ＮＯ3 ）2 水溶液に浸漬し、８０℃程度の温度
で乾燥後、０．５mol ％のＳＣ（ＮＨ2 ）2 水溶液に再
び浸漬し、真空乾燥後、空気中８０℃の温度で１時間加
熱してＣｄＳを担持する（ＣｄＳ／ＡＳ樹脂）。このＣ
ｄＳ／ＡＳ樹脂に０．０１mol ％のメチルビオロゲン水
溶液に３０分間浸漬した。メチルビオロゲン水溶液の濃
度は０．１mol ％以下で効果的に表面準位からの発光を
抑制し消光できる。浸漬時間は１５分以上あれば効果が
見られた。得られたＣｄＳ／ＡＳ樹脂のＣｄＳの粒径は
３〜５ｎｍ、ＣｄＳの担持量は２wt% であった。このＣ
ｄＳ／ＡＳ樹脂の吸収スペクトルから求めたバンドギャ
ップはバルクCdS のバンドギャップと比べ0.56 eVのブ
ルーシフトが見られＣｄＳが量子ドットとなっているこ
とが示唆される。この吸収スペクトルの変化に対応し
て、発光スペクトルには、高エネルギ−側にシフトした
バンド端近傍からのみの発光がみられ、表面準位からの
発光はまったく観察されなかった。この発光スペクトル
の寿命はおよそ１５０ピコ秒であった。また、メチルビ
オロゲン水溶液のかわりに、プロフラビン、リボフラビ
ン、チオニンあるいは電子供与体としてエチレンジアミ
ン４酢酸、トリエタノ−ルアミンを用いてもＣｄＳ／Ａ
Ｓ樹脂の長寿命成分を抑制することができた。
【００３４】上記工程において硫化水素の代わりにセレ
ン化水素を用いるとＣｄＳｅ／ＡＳ樹脂が合成できこの
試料においてもCdSeの長寿命成分を抑制することができ
た。 比較例３ 実施例１においてメチルビオロゲン水溶液による処理を
行なわなかったＣｄＳ／ＡＳ樹脂では、発光スペクトル
に高エネルギ−側にシフトしたバンド端近傍からの発光
と表面準位からの発光が観察され、表面準位からの寿命
はおよそ２マイクロ秒であった。
ン化水素を用いるとＣｄＳｅ／ＡＳ樹脂が合成できこの
試料においてもCdSeの長寿命成分を抑制することができ
た。 比較例３ 実施例１においてメチルビオロゲン水溶液による処理を
行なわなかったＣｄＳ／ＡＳ樹脂では、発光スペクトル
に高エネルギ−側にシフトしたバンド端近傍からの発光
と表面準位からの発光が観察され、表面準位からの寿命
はおよそ２マイクロ秒であった。
【００３５】実施例４ 厚さ0.2 mmのＡＳ樹脂に、以下に示す方法によりＣｄＳ
微粒子を分散担持させた。
微粒子を分散担持させた。
【００３６】ＡＳ樹脂を0.5 mol%Ｃｄ（ＮＯ3 ）2水溶
液に浸漬し、８０℃程度の温度で乾燥した後Ｈ2 Ｓ雰囲
気中５０℃に保持することにより、ＣｄＳを合成した。
このＣｄＳ／ＡＳ樹脂に0.01 mol% のメチルビオロゲン
水溶液に３０分間浸漬した。メチルビオロゲン水溶液の
濃度は0.1 mol%以下で効果的に表面準位からの発光を抑
制し消光できる。得られたＣｄＳ／ＡＳ樹脂のＣｄＳの
粒径は4 〜5nm 、ＣｄＳの担持量は3wt%であった。この
ＣｄＳ／ＡＳ樹脂の吸収スペクトルから求めたバンドギ
ャップはバルクＣｄＳのバンドギャップと比べ0.60eVの
ブルーシフトが見られＣｄＳが量子ドットとなっている
ことが示唆される。この吸収スペクトルに対応して、高
エネルギ−側にシフトしたバンド端近傍からのみの発光
がみられた。この発光スペクトルの寿命はおよそ２８０
ピコ秒であった。また、表面準位からの発光はまったく
観察されなかった。
液に浸漬し、８０℃程度の温度で乾燥した後Ｈ2 Ｓ雰囲
気中５０℃に保持することにより、ＣｄＳを合成した。
このＣｄＳ／ＡＳ樹脂に0.01 mol% のメチルビオロゲン
水溶液に３０分間浸漬した。メチルビオロゲン水溶液の
濃度は0.1 mol%以下で効果的に表面準位からの発光を抑
制し消光できる。得られたＣｄＳ／ＡＳ樹脂のＣｄＳの
粒径は4 〜5nm 、ＣｄＳの担持量は3wt%であった。この
ＣｄＳ／ＡＳ樹脂の吸収スペクトルから求めたバンドギ
ャップはバルクＣｄＳのバンドギャップと比べ0.60eVの
ブルーシフトが見られＣｄＳが量子ドットとなっている
ことが示唆される。この吸収スペクトルに対応して、高
エネルギ−側にシフトしたバンド端近傍からのみの発光
がみられた。この発光スペクトルの寿命はおよそ２８０
ピコ秒であった。また、表面準位からの発光はまったく
観察されなかった。
【００３７】また、メチルビオロゲン水溶液のかわり
に、プロフラビン、リボフラビン、チオニンあるいは電
子供与体としてエチレンジアミン４酢酸、トリエタノ−
ルアミンを用いてもＣｄＳ／ＡＳ樹脂の長寿命成分を抑
制することができた。
に、プロフラビン、リボフラビン、チオニンあるいは電
子供与体としてエチレンジアミン４酢酸、トリエタノ−
ルアミンを用いてもＣｄＳ／ＡＳ樹脂の長寿命成分を抑
制することができた。
【００３８】上記工程において硫化水素の代わりにセレ
ン化水素を用いるとＣｄＳｅ／ＡＳ樹脂が合成できこの
試料においてもＣｄＳｅのの長寿命成分を抑制すること
ができた。
ン化水素を用いるとＣｄＳｅ／ＡＳ樹脂が合成できこの
試料においてもＣｄＳｅのの長寿命成分を抑制すること
ができた。
【００３９】比較例４ 実施例２においてメチルビオロゲン水溶液による処理を
行なわなかったＣｄＳ／ＡＳ樹脂では、発光スペクトル
に高エネルギ−側にシフトしたバンド端近傍からの発光
と表面準位からの発光が観察され、表面準位からの寿命
はおよそ２マイクロ秒であった。
行なわなかったＣｄＳ／ＡＳ樹脂では、発光スペクトル
に高エネルギ−側にシフトしたバンド端近傍からの発光
と表面準位からの発光が観察され、表面準位からの寿命
はおよそ２マイクロ秒であった。
【００４０】実施例５ 実施例１に示した薄膜を用いて光双安定素子を作製し
た。この素子に波長380nm のレ−ザ光をスポット径５μ
ｍで入射し、入射光の強度と出射光の強度の関係を室温
（２５℃）にて測定したところ双安定特性を示した。
た。この素子に波長380nm のレ−ザ光をスポット径５μ
ｍで入射し、入射光の強度と出射光の強度の関係を室温
（２５℃）にて測定したところ双安定特性を示した。
【００４１】
【発明の効果】本発明の、半導体微粒子分散材料および
その製造方法によれば、ガラスまたは高分子重合体マト
リックスに分散した半導体微粒子の表面準位からの発光
を抑制することが可能で、高速光スイッチとして使用で
きる光双安定素子等を作製することができる。
その製造方法によれば、ガラスまたは高分子重合体マト
リックスに分散した半導体微粒子の表面準位からの発光
を抑制することが可能で、高速光スイッチとして使用で
きる光双安定素子等を作製することができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 ガラスまたは高分子重合体マトリックス
に分散した半導体微粒子の表面に電子受容体又は電子供
与体を付着させ、半導体の表面準位からの発光を抑制す
ることを特徴とする半導体微粒子分散材料。 - 【請求項２】 ガラスが多孔質ガラスであり、高分子重
合体マトリックスがポリスチレン、ポリエチレン、アク
リロニトリル／スチレン共重合体から選ばれる少なくと
も一種である請求項１に記載の半導体微粒子分散材料。 - 【請求項３】 電子受容体が、プロフラビン、リボフラ
ビン、メチルビオロゲン、チオニンから選ばれる少なく
とも一種であり、電子供与体がエチレンジアミン４酢
酸、トリエタノールアミンから選ばれる少なくとも一種
である請求項１に記載の半導体微粒子分散材料。 - 【請求項４】 ゾル−ゲル法により半導体微粒子を分散
した多孔質ガラスを作製後、電子受容体または電子供与
体の溶液に前記多孔質ガラスを浸漬することにより半導
体微粒子表面に電子受容体または電子供与体を担持させ
ることを特徴とする半導体微粒子分散材料の製造方法。 - 【請求項５】 半導体微粒子を分散した高分子重合体を
作製後、電子受容体または電子供与体の溶液に、前記高
分子重合体を浸漬することにより半導体微粒子表面に電
子受容または電子供与体を付着させることを特徴とする
半導体微粒子分散材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3213549A JPH0553159A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 半導体微粒子分散材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3213549A JPH0553159A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 半導体微粒子分散材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0553159A true JPH0553159A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16641044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3213549A Pending JPH0553159A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 半導体微粒子分散材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0553159A (ja) |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP3213549A patent/JPH0553159A/ja active Pending
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