カルボン酸と複合化したマンガンドープ硫化亜鉛微粒子の発光特性を支配する因子

羧酸络合锰掺杂硫化锌微粒发光性能的影响因素

基本信息

批准号：
09750764
负责人：
磯部徹彦
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

逆ミセルは有機溶媒中における界面活性剤会合コロイドであり、ミセル内部に水を可溶化することでナノサイズのウォーターブールを形成できる。このウォーターブール中に様々な水溶性の反応物質を可溶化することによって、ナノサイズ粒子を合成できる。本年度の研究では、逆ミセルを用いて、Mn^<2+>にZnSをドープしたZnS:Mnナノクリスタル蛍光体を合成する手法を確立し、さらに、粒子の凝集状態が光学特性に与える影響を検討した。溶媒としてヘプタン中に界面活性剤ビス(2-エチルヘキシル)スルホこはく酸ナトリウム(AOT)と水を加え、ミセル溶液を作成した。一方に、酢酸亜鉛水溶液と酢酸マンガン水溶液を加え、もう一方には硫化ナトリウム水溶液を加え、2種類のミセル溶液を作成し、両者を混合することによって、ZnS:Mnナノクリスタルを合成した。光吸収スペクトルから、合成したZnS:MnのバンドギャップE_gは4.13eVであり、バルクの値3.58eVよりも大きかった。この差から、effectivemasstheoryに基づくと粒子半径は1.5nmである。粒子半径はポーア半径3nmよりも小さいので、量子サイズ効果によってE_gが増大したことが確認された。発光スペクトルには、2.14eVにMn^<2+>のd-d遷移による発光が見られた。励起スペクトルのピーク位置は4.01eVであり、バルクのE_gよりもブルーシフトした。一方、動的光散乱法(DLS)から求めた粒子半径は11±3nmであり、上記の光測定から求めた値を上回る。これは次のように解釈できる。逆ミセル溶液中で、ー次粒子同士は凝集しているが、AOTによる立体障害によって直接接触していない。したがって、粒子間で電子やホールの移動は起こらず、量子サイズ効果が現れる。今後は、逆ミセル剤にカルポン酸系の添加物を使用して発光強度を増幅させることを計画している。

反胶束是有机溶剂中与表面活性剂缔合的胶体，可以通过溶解胶束内的水而形成纳米尺寸的水泡。通过将各种水溶性反应物溶解在该水束中可以合成纳米尺寸的颗粒。在今年的研究中，我们建立了一种利用反胶束合成ZnS:Mn纳米晶体荧光粉的方法，其中Mn^<2+>掺杂有ZnS，并且我们还研究了颗粒聚集状态对光学性能的影响。通过将表面活性剂双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT)和水添加到作为溶剂的庚烷中来制备胶束溶液。通过将乙酸锌水溶液和乙酸锰水溶液添加到一种溶液中，并将硫化钠水溶液添加到另一种溶液中以产生两种类型的胶束溶液，并将两者混合，合成了ZnS:Mn纳米晶体。从光学吸收光谱来看，合成的ZnS:Mn的带隙E_g为4.13 eV，大于本体值3.58 eV。基于此差异，根据有效质量理论，粒子半径为 1.5 nm。由于颗粒半径小于3 nm的孔半径，因此证实E_g由于量子尺寸效应而增加。在发射光谱中，在2.14eV处观察到由于Mn 2+ 的d-d跃迁而产生的发射。激发光谱的峰值位置为4.01eV，与本体E_g相比发生蓝移。另一方面，由动态光散射(DLS)确定的颗粒半径为11±3nm，这超过了由上述光学测量确定的值。这可以解释如下。在反胶束溶液中，初级颗粒聚集，但由于 AOT 引起的空间位阻而不会直接接触。因此，粒子之间不发生电子或空穴的运动，出现量子尺寸效应。未来，我们计划在反胶束剂中使用基于羧酸的添加剂来增强发光强度。