自己組織化法による半導体ナノ粒子層膜の構築

自组装法构建半导体纳米粒子层状薄膜

基本信息

批准号：
10127202
负责人：
大谷文章
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

粒径が数ナノメートル程度の半導体超微粒子は、サイズを選ぶことによって量子箱としての性質を示すことから注目を集めている。しかし、これまでの研究では、超微粒子の物性や機能はコロイドあるいは粉末沈殿の状態において検討されており、配列などを制御した条件下で行った例はほとんどない。われわれは、これまでに機能性有機化合物分子を自己組織化法により固体表面に規則正しく、かつ高い配向性をもって配列・固定化する手法を確立し、種々の機能性表面の構築と構造・物性に関する研究を行ってきた。また、金属や半導体などの無機化合物結晶電極の表面を、走査プローブ顕微鏡(SPM)によって原子レベルの精度で解析する手法を開拓してきた。そこで、本研究では、固体表面に自己組織化法により有機分子を規則正しく配列させ、これに半導体超微粒子を結合させて超微粒子の2次元配列を構築するという新規手法を用いて半導体超微粒子層を作製するとともに、その構造や物性をSPMにより精密に評価することを目的として検討を行った。金電極表面にアルカンジチオールの自己組織化単分子層を形成させ、別にAOT(エーロゾルOT=界面活性剤)を用いる逆ミセル中で調製した硫化カドミウムあるいは硫化亜鉛の超微粒子を自己組織化膜のチオール基を介して固定させた。さらに、硫化カドミウム超微粒子の表面のAOTをアルカンジチオールで置換し、硫化カドミウムゾルと接触させることにより、多層膜を作製することに成功し、その膜が期待どおりの構造と光電気化学特性を有することを種々の物理化学的手法を用いて明らかにした。さらに、走査トンネル顕微鏡を用いて、ひとつひとつの粒子の電子構造を調べた結果、予想とおリバルクのものより広がったバンドギャップを持つことを明らかにした。

粒径为数纳米的半导体超细粒子因其尺寸而表现出量子盒的特性，因此受到关注。然而，在以往的研究中，都是在胶体或粉状沉淀状态下研究超细颗粒的物理性质和功能，而在控制其排列的条件下研究超细颗粒的性质和功能的情况很少。目前，我们已经建立了利用自组装方法将功能有机化合物分子有序、高度定向地排列固定在固体表面的方法，并对各种功能表面的构建及其结构和物理性能进行了研究。我去过那里。我们还开发了一种使用扫描探针显微镜（SPM）以原子级精度分析无机化合物晶体电极（例如金属和半导体）表面的方法。因此，在本研究中，我们采用了一种新方法，通过自组装的方法在固体表面上规则排列有机分子，然后将半导体超细颗粒键合到其上，构建超细颗粒的二维阵列，从而创建半导体超细颗粒层。除了制造它之外，我们还进行了研究，目的是使用 SPM 精确评估其结构和物理特性。在金电极表面形成链烷二硫醇的自组装单分子层，并使用AOT（气溶胶OT=表面活性剂）在反胶束中制备的硫化镉或硫化锌超细颗粒，形成链烷二硫醇的自组装单分子层。自组装膜中的硫醇通过底座固定。此外，通过用烷二硫醇取代超细硫化镉颗粒表面的 AOT 并将其与硫化镉溶胶接触，我们成功地制备了多层膜，该膜具有预期的结构和光电化学性能，我们使用各种物理化学方法阐明了这一点。此外，通过使用扫描隧道显微镜检查每个粒子的电子结构，他们发现它的带隙比 Ribulk 的带隙更宽，正如预期的那样。