半導体ナノ粒子蛍光体
【課題】発光効率が高く信頼性に優れた半導体ナノ粒子蛍光体を提供する。
【解決手段】本発明の半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族−１５族半導体からなる半導体結晶粒子と、該半導体結晶粒子に結合する修飾有機化合物と、該修飾有機化合物で保護された半導体結晶粒子を挟持する層状化合物とを備えることを特徴とする。層状化合物は、金属酸化物からなることが好ましい。
【解決手段】本発明の半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族−１５族半導体からなる半導体結晶粒子と、該半導体結晶粒子に結合する修飾有機化合物と、該修飾有機化合物で保護された半導体結晶粒子を挟持する層状化合物とを備えることを特徴とする。層状化合物は、金属酸化物からなることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ナノ粒子蛍光体に関し、特に、発光強度および発光効率を向上させた半導体ナノ粒子蛍光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体結晶粒子（以下、「結晶粒子」とも記する）の平均粒子径をボーア半径と同程度に小さくすることにより、量子サイズ効果を示すことが知られている。量子サイズ効果とは、物質の大きさがボーア半径と同程度に小さくなると、その中の電子が自由に運動できなくなり、電子のエネルギーが特定の値しか取り得なくなることである。
【０００３】
非特許文献１には、量子サイズ効果を利用した技術として、１２族−１６族化合物半導体からなる結晶粒子を用いた蛍光体が記載されている。この蛍光体は励起子ボーア半径と同程度の大きさであるため、その寸法を小さくするほど、発生する光の波長を短くすることができる。
【０００４】
しかしながら、平均粒子径が１００ｎｍ以下の蛍光体は、表面活性が高いことにより凝集しやすいため、蛍光体を安定して分散させることが困難である。また、このような平均粒子径の蛍光体を合成したときに、その原料から蛍光体のみを分離精製することも困難である。
【０００５】
そこで、特許文献１では、このような蛍光体を単離し、その凝集を防止するための試みとして、有機低分子化合物からなる保護剤により結晶粒子の表面を修飾する手法が提案されている。このような保護剤で結晶粒子の表面を修飾することにより、蛍光体を安定して単離することはできる。しかしながら、その蛍光体の分散液は、室温で１週間以内に蛍光体が凝集してしまう。このように有機低分子化合物により結晶粒子を修飾しても、その蛍光体の分散液の安定性は不十分であった。
【０００６】
このような分散性を改善する試みとして、特許文献１では、有機低分子化合物により表面修飾された半導ナノ粒子と、メルカプト基を末端に有するビニル系熱可塑性樹脂とを混在させるという技術が提案されている。このようにメルカプト基を末端に有するビニル系熱可塑性樹脂を分散液に用いることにより、半導体ナノ粒子が均一に分散した状態を保持し、それらを凝集しにくくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０６３４２７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C.B.Murrayら（Journal of the American Chemical Society）1993年,115,p.8706-8715
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、半導体ナノ粒子の表面を有機低分子化合物および樹脂等の有機物のみで保護するだけで、半導体ナノ粒子の凝集を抑制することができるが、有機物が劣化または乖離することにより、半導体ナノ粒子の最表面のダングリングボンド（未結合手）等の表面欠陥により、発光効率が低下することがある。
【００１０】
本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであり、半導体ナノ粒子の最表面のダングリングボンド等の表面欠陥を抑えることにより、発光効率が高く信頼性に優れた半導体ナノ粒子蛍光体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族−１５族半導体からなる半導体結晶粒子と、該半導体結晶粒子に結合する修飾有機化合物と、該修飾有機化合物で保護された半導体結晶粒子を挟持する層状化合物とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記の層状化合物は、金属酸化物からなることが好ましい。また、半導体結晶粒子は、ボーア半径の２倍以下の平均粒子径であることが好ましい。
【００１３】
半導体結晶粒子は、１３族窒化物半導体からなることが好ましく、窒化インジウムからなることがより好ましく、さらに好ましくは１３族混晶窒化物半導体からなることである。
【００１４】
修飾有機化合物は、ヘテロ原子を有することが好ましく、アミンであることがより好ましく、さらに好ましくは直鎖アルキル基を有することである。
【００１５】
半導体結晶粒子は、半導体結晶コアと、該半導体結晶コアを被覆するシェル層とからなることが好ましく、シェル層は、２層以上の積層構造であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半導体ナノ粒子蛍光体は、上記のような構成を有することにより、半導体結晶の表面欠陥を安定にキャッピングすることができる。これにより半導体結晶粒子の表面で励起エネルギの失活を抑えることができ、以って半導体ナノ粒子蛍光体の発光効率が高く、信頼性に優れるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。
【図２】半導体結晶粒子がコア／シェル構造である半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。
【図３】比較例１で製造された半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本明細書の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。なお、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法を表していない。
【００１９】
＜半導体ナノ粒子蛍光体＞
図１は、本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造の好ましい一例を模式的に示す断面図である。本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体１０は、図１に示されるように、半導体結晶粒子１１と、該半導体結晶粒子１１を被覆する修飾有機化合物１２と、該修飾有機化合物１２を層間に挟持する層状化合物１４とを備えることを特徴とする。このように半導体結晶粒子１１が修飾有機化合物１２および層状化合物１４で被覆されることにより、半導体結晶粒子１１の表面で励起エネルギの失活を抑えることができ、以って、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光効率を向上させることができる。以下、これらの半導体ナノ粒子蛍光体１０の各構成を説明する。
【００２０】
＜半導体結晶粒子＞
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体１０において、半導体結晶粒子１１は、１３族−１５族半導体からなるナノ粒子であることを特徴とする。ここで、「１３族−１５族半導体」とは、１３族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）と１５族元素（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）とが結合した半導体を意味し、「ナノ粒子」とは、粒子の直径が数ｎｍ以上数千ｎｍ以下のものをいうものとする。
【００２１】
半導体結晶粒子１１に用いられる１３族−１５族半導体としては、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＰからなる群より選択される１つ以上を用いることが好ましく、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＰからなる群より選択される１つ以上を用いることがより好ましい。
【００２２】
半導体結晶粒子１１に用いられる１３族−１５族半導体は、意図しない不純物を含んでいてもよいし、１×１０16ｃｍ-3以上１×１０21ｃｍ-3以下の濃度であれば意図的に不純物を添加してもよい。１３族−１５族半導体に意図的に不純物を添加する場合、２族元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、Ｚｎ、またはＳｉのいずれかをドーパントとして用いることが好ましく、これらの中でもＭｇ、Ｚｎ、またはＳｉのいずれかをドーパントに用いることがより好ましい。
【００２３】
このような組成の１３族−１５族半導体は、可視光を発光するようなバンドギャップ・エネルギを有するため、ナノ粒子の粒子径およびその混晶比を制御することにより、半導体結晶粒子１１の発光波長を任意の可視光領域の波長に調整することができる。
【００２４】
半導体結晶粒子１１に用いられる１３族−１５族半導体のバンドギャップは、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光波長によっても異なるが、１．８ｅＶ以上２．８ｅＶ以下であることが好ましい。より具体的に説明すると、半導体ナノ粒子蛍光体１０を赤色蛍光体として用いる場合、１３族−１５族半導体のバンドギャップは１．８５ｅＶ以上２．５ｅＶ以下であることが好ましい。半導体ナノ粒子蛍光体１０を緑色蛍光体として用いる場合、１３族−１５族半導体のバンドギャップは、２．３ｅＶ以上２．５ｅＶ以下であることが好ましい。半導体ナノ粒子蛍光体１０を青色蛍光体として用いる場合、１３族−１５族半導体のバンドギャップは、２．６５ｅＶ以上２．８ｅＶ以下であることが好ましい。
【００２５】
半導体結晶粒子１１は、１３族窒化物半導体からなることが好ましく、窒化インジウムからなることがより好ましい。半導体結晶粒子１１がこのような材料からなることにより、平均粒子径を制御したときに、任意の可視発光を実現することができる。
【００２６】
また、半導体結晶粒子１１は、１３族混晶窒化物半導体からなるものであってもよい。このような材料の半導体結晶粒子１１を用いることにより、平均粒子径およびその混晶比を制御したときに、任意の可視発光を実現することができる。
【００２７】
本実施の形態で用いられる半導体結晶粒子１１は、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の平均粒子径であることが好ましく、０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の平均粒子径であることがより好ましく、さらに好ましくは１〜２０ｎｍの平均粒子径である。このような平均粒子径の半導体結晶粒子１１を用いることにより、半導体結晶粒子１１の表層で励起光の散乱を抑制することができ、半導体結晶粒子１１に励起光を吸収させることができる。半導体結晶粒子１１の平均粒子径が０．１ｎｍ未満であると、粒子径が小さすぎることにより、半導体結晶粒子１１間で凝集が生じやすく、平均粒子径が１００ｎｍを超えると、励起光が散乱することにより、発光効率が低下するため好ましくない。
【００２８】
半導体結晶粒子１１は、ボーア半径の２倍以下の平均粒子径であることが好ましい。ここで、「ボーア半径」とは、励起子の存在確率の広がりを示すもので、下記の数式（１）で表される。
【００２９】
ｙ＝４πεｈ2・ｍｅ2・・・式（１）
ここで、式（１）中の各記号はそれぞれｙ：ボーア半径、ε：誘電率、ｈ：プランク定数、ｍ：有効質量、ｅ：電荷素量である。この数式に基づいてＧａＮのボーア半径を算出すると３ｎｍ程度であり、ＩｎＮのボーア半径は７ｎｍ程度である。
【００３０】
半導体結晶粒子１１がボーア半径の２倍以下の平均粒子径であることにより、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光強度を極端に向上させることができる。なお、半導体結晶粒子１１を半導体ナノ粒子蛍光体１０として用いる場合、半導体結晶粒子１１の平均粒子径がボーア半径の２倍以下になると、量子サイズ効果によりバンドギャップが広がる傾向がある。この場合でも、半導体結晶粒子１１を構成する１３族−１５族半導体のバンドギャップは、上述の範囲内であることが好ましい。
【００３１】
上記の半導体結晶粒子１１の平均粒子径は、Ｘ線回析測定によるスペクトル半値幅に基づいて算出することもできるし、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）を用いて、高倍率の観察像で半導体結晶粒子１１の格子像を直接観察することによっても算出することができる。
【００３２】
＜修飾有機化合物＞
本実施の形態において、修飾有機化合物１２は、分子中に親水基および疎水基を持つ化合物であることが好ましい。修飾有機化合物１２が親水基および疎水基を持つことにより、半導体結晶粒子１１の表面のダングリングボンド（未結合手）が修飾有機化合物１２によってキャッピングされ、半導体結晶粒子１１と修飾有機化合物１２とを強固に結合することができる。このように修飾有機化合物１２が半導体結晶粒子１１の表面をキャッピングすることにより、半導体結晶粒子１１の表面欠陥が抑制されるため、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光効率を向上させることができる。
【００３３】
修飾有機化合物１２は、窒素含有官能基、硫黄含有官能基、酸性基、アミド基、ホスフィン基、ホスフィンオキシド基、水酸基、直鎖アルキル基等を有する有機化合物を用いることができる。このような修飾有機化合物１２としては、たとえばラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、トリオクチルホスフィン、トリオクチルホスフィンオキシド、ドデカンチオール等を挙げることができる。これらの中でも、修飾有機化合物１２が半導体結晶粒子１１の表面に結合したときに、修飾有機化合物１２同士の立体的な障害を少なくすることができるという観点から、修飾有機化合物１２は、直鎖アルキル基を有することが好ましい。
【００３４】
修飾有機化合物１２は、ヘテロ原子を有することが好ましい。修飾有機化合物１２がヘテロ原子を有することにより、修飾有機化合物１２を半導体結晶粒子１１の表面に強固に結合させることができる。ここで、「ヘテロ原子」とは、水素原子と炭素原子を除く全ての原子のことを意味する。
【００３５】
修飾有機化合物１２は、疎水基としての非極性炭化水素末端と、親水基としてのアミノ基とを持つ化合物であるアミンであることが好ましい。修飾有機化合物１２の親水基がアミンである場合、該アミンが半導体結晶粒子１１の表面の金属元素と強固に結合することができる。
【００３６】
修飾有機化合物１２として有効なアミンは、たとえばブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、イソブチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、ラウリルアミン、オクチルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オレイルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリウンデシルアミン等を挙げることができる。
【００３７】
なお、半導体結晶粒子１１と結合している修飾有機化合物１２の厚さは、ＴＥＭを用いて高倍率の観察像を観察することにより見積もることができる。
【００３８】
＜層状化合物＞
本実施の形態において、層状化合物１４は、２次元的な結晶構造を持つ化合物であり、修飾有機化合物１２によりキャッピングされた半導体結晶粒子１１をその層間に挟持することができる。このように半導体結晶粒子１１を層間に挟持することにより、半導体結晶粒子１１を安定にすることができ、以って半導体結晶粒子１１を凝集しにくくすることができる。しかも、半導体結晶粒子１１の表面欠陥を抑制することができるため、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光効率を向上させることができる。
【００３９】
層状化合物１４としては、金属酸化物または無機層状化合物を用いることが好ましい。このような無機層状化合物としては、たとえばグラファイト、金属カルコゲン化物、金属オキシハロゲン化物、金属リン酸塩、複水酸化物などを挙げることができる。また、層状化合物１４としては、たとえば層状酸化モリブデン、層状酸化バナジウム、層状酸化チタン、層状酸化マンガン、層状酸化ジルコニウムなどを用いることができる。金属酸化物を用いることにより、空気中の水および酸素の透過を防ぐことができる。
【００４０】
なお、層状化合物１４の大きさは、ＴＥＭを用いて高倍率の観察像を観察することにより確認することができる。
【００４１】
＜半導体ナノ粒子蛍光体の発光＞
半導体ナノ粒子蛍光体１０おいて、修飾有機化合物１２は、半導体結晶粒子１１の表面に配列する未結合手を有する金属元素と結合する。この構成により、半導体結晶粒子１１の表面のダングリングボンドが効率的にキャッピングされる。
【００４２】
このような半導体ナノ粒子蛍光体１０に対して励起光を照射すると、半導体結晶粒子１１が励起光を吸収して励起する。ここで半導体結晶粒子１１の粒子径は、量子サイズ効果を有する程度に小さいので、半導体結晶粒子１１は離散化した複数のエネルギー準位をとり得るが、一つの準位になる場合もある。半導体結晶粒子１１で吸収して励起された光エネルギーは、伝導帯の基底準位と価電子帯の基底準位との間で遷移し、そのエネルギーに相当する波長の光が半導体結晶粒子１１から発光する。
【００４３】
上述の本実施の形態に係る半導体ナノ粒子蛍光体１０によれば、半導体結晶粒子１１の表面のダングリングボンドが修飾有機化合物１２でキャッピングされ、さらに層状化合物１４に保持されることにより、半導体結晶粒子１１の表面欠陥が抑制される。これにより、半導体結晶粒子１１は発生した励起キャリアの高い閉じ込め効果を有することができ、表面での励起エネルギーの失活を抑えることができるため、発光効率が高く信頼性に優れた半導体ナノ粒子蛍光体を提供することができる。
【００４４】
＜半導体ナノ粒子蛍光体の製造方法＞
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体の製造方法は、特に制限なくいかなる製造方法をも用いることができるが、簡便な手法であり、かつ低コストであるという観点から、化学合成法を用いることが好ましい。化学合成法は、生成物質の構成元素を含む複数の出発物質を媒体に分散させた上で、これらを反応させることにより目的の生成物質を得るという方法である。化学合成法の具体例としては、ゾルゲル法(コロイド法)、ホットソープ法、逆ミセル法、ソルボサーマル法、分子プレカーサ法、水熱合成法、フラックス法等を挙げることができる。
【００４５】
以下においては、ホットソープ法により半導体ナノ粒子蛍光体を製造する方法を説明する。ホットソープ法は、化合物半導体材料からなるナノ粒子を製造するのに適している。
【００４６】
まず、半導体結晶粒子１１を液相合成する。たとえばＩｎＮからなる半導体結晶粒子１１を製造する場合、フラスコなどに合成溶媒として１−オクタデセンを満たし、トリス（ジメチルアミノ）インジウムとヘキサデシルアミン（ＨＤＡ）とを混合する。この混合液を十分に攪拌した後、合成温度１８０〜５００℃で反応を行なうことにより、ＩｎＮからなる半導体結晶粒子１１がＨＤＡからなる修飾有機化合物１２に被覆される。
【００４７】
ここで、ホットソープ法に用いられる合成溶媒は、炭素原子および水素原子からなる化合物溶液（以下、「炭化水素系溶媒」という。）を用いることが好ましい。炭化水素系溶媒以外の溶媒を合成溶媒として用いると、合成溶媒中に水や酸素が混入してしまうこととなり、半導体結晶粒子１１が酸化するため好ましくない。ここで、炭化水素系溶媒としては、たとえばｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、ベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン等を挙げることができる。
【００４８】
ホットソープ法では、原理的に反応時間が長いほどコアサイズは大きく成長する。よって、フォトルミネッセンス、光吸収、動的光散乱等でコアサイズをモニタしながら、液相合成することにより、ＩｎＮからなる半導体結晶粒子１１を所望のサイズに制御することができる。
【００４９】
次に、粉末状の金属酸化物を原料として用い、極性溶媒中で調整することにより２次元的な層状化合物１４を得る。ここで、極性溶媒としては、無機極性溶媒または有機極性溶媒のいずれを用いてもよいが、無機極性溶媒としては、たとえば水を用いることが好ましい。また、有機極性溶剤としては、たとえばジメチルホルムアミド、アルコール、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、メチルアルコール、エタノールを用いるのが好ましい。
【００５０】
得られた層状化合物１４を含む溶媒に、半導体結晶粒子１１を含む溶媒を混入する。そして、これらの混合溶媒を超音波処理、またはスターラーを用いる撹拌、振とう等を行なうことにより、層状化合物１４が半導体結晶粒子１１を保護する。以上の工程により本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体を得ることができる。
【００５１】
（実施の形態２）
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体結晶粒子としてコア／シェル構造のものを用いることを特徴とする。図２は、半導体結晶粒子がコア／シェル構造である半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。
【００５２】
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体２０において、半導体結晶粒子２１は、図２に示されるように、半導体結晶コア２３と、該半導体結晶コア２３を被覆するシェル層２５とを有する。そして、本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体２０は、該シェル層２５の表面に結合する修飾有機化合物２２と、該修飾有機化合物２２で保護された半導体結晶粒子２１を含有する層状化合物２４とを備える。以下、本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体２０の構成について説明する。
【００５３】
＜シェル層＞
半導体結晶粒子２１がコア／シェル構造である場合、シェル層２５は、半導体結晶コア２３の表面に半導体結晶が成長して形成される層であり、半導体結晶コア２３とシェル層２５との間は化学結合により結合する。シェル層２５は半導体結晶コア２３の結晶構造を引き継いで形成される化合物半導体からなる。
【００５４】
シェル層２２を構成する半導体は、１３族−１５族半導体または１２族−１６族半導体からなることが好ましく、たとえばＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅからなる群から選択される１以上を用いることが好ましい。
【００５５】
また、半導体結晶コア２３の粒子径が２〜６ｎｍと見積もられる場合、シェル層２５の厚さは０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることが好ましい。シェル層２５の厚さが０．１ｎｍより小さいと半導体結晶コア２３の表面を十分に被覆できないことにより、均一に半導体結晶コア２３を保護することができない。一方、シェル層２５の厚さが１０ｎｍを超えると、シェル層２５の厚さを均一にしにくくなり、その表面に欠陥が増えることとなり、原材料コストの面でも好ましくない。
【００５６】
ここで、シェル層２５の厚さは、Ｘ線回析によって測定することができる他、ＴＥＭを用いて、高倍率の観察像で格子像を観察することによっても見積もることができる。なお、シェル層２５の厚さは半導体結晶コア２３の粒子数とシェル層２５の原料との混合比に比例する。
【００５７】
また、シェル層２５は単層構造のみに限られるものではなく、複数層からなる積層構造であってもよい。このようにシェル層２５を積層構造にすることにより、半導体結晶コア２３を確実に被覆することができる。シェル層２５が積層構造である場合、シェル層２５の厚さは、半導体結晶コア２３の粒子数と積層構造を構成する原料との混合比に比例して厚くなる。
【００５８】
＜半導体ナノ粒子蛍光体の製造方法＞
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体の製造方法を説明する。まず、実施の形態１の半導体結晶粒子を形成する方法と同様の方法を用いて、半導体結晶コア２３を製造する。そして、半導体結晶コア２３を含む溶液に、シェル層２５の原材料である反応試薬と修飾有機化合物２２とを加えて加熱することにより、半導体結晶コア２３の結晶構造を引き継いで、その表面上にシェル層２５が合成される。
【００５９】
このようにして合成されたシェル層２５の表面には、修飾有機化合物２２が化学的に結合する。シェル層２５の表面に修飾有機化合物２２を被覆することにより、シェル層２５の表面のダングリングボンドなどの表面欠陥をキャッピングすることができる。なお、修飾有機化合物２２はシェル層２５を成長させた後に溶液中に添加してもよい。以上の工程により本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体２０を得ることができる。以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００６０】
本実施例では、励起光を吸収して赤色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体２０は、図２に示されるように、ＩｎＮからなる半導体結晶コア２３と、ＧａＮからなるシェル層２５と、ヘキサデシルアミン（ＨＤＡ）からなる修飾有機化合物２２と、酸化バナジウムからなる層状化合物２４とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００６１】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、２ｍｍｏｌのＨＤＡとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶コア２３を合成した。半導体結晶コア２３の平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、赤色発光を示すように発光波長を６２０ｎｍに調整した。
【００６２】
上記で得られた半導体結晶コア２３をＸ線回折で測定した結果、スペクトル半値幅より見積もられた半導体結晶コアの平均粒子径は、５ｎｍであった。なお、半導体結晶コア２３の平均粒子径の算出には、以下のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））を用いた。
Ｂ＝λ／Ｃｏｓθ・Ｒ ・・・（数式（２））
ここで、数式（２）の各記号はそれぞれ、Ｂ：Ｘ線半値幅［ｄｅｇ］、λ：Ｘ線の波長［ｎｍ］、θ：Ｂｒａｇｇ角［ｄｅｇ］、Ｒ：粒子径［ｎｍ］を示す。
【００６３】
次に、上記の半導体結晶コア２３を含む溶液に、７ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを含む３０ｍｌの１−オクタデセン溶液を加えて反応させることにより、半導体結晶コア２３の表面にシェル層２５を形成した。このようにして作製された半導体結晶粒子２１は、ＨＤＡからなる修飾有機化合物２２により被覆されていた。さらに、エタノール中で調整した層状酸化バナジウムを加えて反応させることにより、修飾有機化合物２２の表面に層状化合物２４を形成した。
【００６４】
以上のようにしてＩｎＮ（半導体結晶コア２３）／ＧａＮ（シェル層２５）／ＨＤＡ（修飾有機化合物２２）／Ｖ2Ｏ5（層状化合物２４）という構成の半導体ナノ粒子蛍光体２０を作製した。なお、「Ａ／Ｂ」と表記した場合、Ｂで被覆されたＡを意味する。
【００６５】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、赤色光を発光することから赤色蛍光体として用いることができる。
【００６６】
実施例１で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、蛍光分光光度計（製品名：フルオロマックス３（堀場製作所株式会社製、ジョバンイボン社製））を用いて６２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約９０ａ．ｕ．（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｕｎｉｔ）という高い発光強度が測定された。
【００６７】
このことから、実施例１の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、シェル層の表面欠陥が安定にキャッピングされたことによるものと考えられる。実施例１の半導体ナノ粒子蛍光体の特性を以下の表１に示す。
【００６８】
【表１】
【実施例２】
【００６９】
本実施例では、励起光を吸収して緑色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、ＩｎＮからなる半導体結晶粒子と、ドデカンチオール（ＤＴ）からなる修飾有機化合物と、酸化モリブデンからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００７０】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、３ｍｍｏｌのＤＴとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶粒子を合成した。半導体結晶粒子の平均粒子径を４ｎｍに調整することにより、緑色発光を示すように発光波長を５２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、４ｎｍであることが明らかとなった。
【００７１】
次に、上記で得られた半導体結晶粒子が分散された溶液に、エタノール中で調整した層状酸化モリブデンを加えて反応させることにより、ＩｎＮ（半導体結晶粒子）／ＤＴ（修飾有機化合物）／ＭｏＯ（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００７２】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、緑色光を発光することから緑色蛍光体として用いることができる。
【００７３】
実施例２で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、５２０ｎｍの波長の光の発光強度を実施例１と同様の方法により測定したところ、約７０ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、実施例２の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、半導体結晶粒子の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例３】
【００７４】
本実施例では、励起光を吸収して青色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、ＩｎＮからなる半導体結晶コアと、ＺｎＳからなるシェル層と、オクチルアミン（ＯＡ）からなる修飾有機化合物と、二硫化モリブデンからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００７５】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、４ｍｍｏｌのＯＡとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を３ｎｍに調整することにより、青色発光を示すように発光波長を４７０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、３ｎｍであることが明らかとなった。
【００７６】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェルの原料である酢酸亜鉛３ｍｍｏｌおよび硫黄３ｍｍｏｌを含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状二硫化モリブデンを加えて反応させることにより、ＩｎＮ（半導体結晶コア）／ＺｎＳ（シェル層）／ＯＡ（修飾有機化合物）／ＭｏＳ2（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００７７】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、青色光を発光することから青色蛍光体として用いることができる。
【００７８】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、４７０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約８０ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例４】
【００７９】
本実施例では、励起光を吸収して青色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる半導体結晶コアと、ＧａＮからなるシェル層と、トリオクチルアミン（ＴＯＡ）からなる修飾有機化合物と、酸化マンガンからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００８０】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、０．３ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、０．７ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）ガリウムと、２ｍｍｏｌのＴＯＡとを熱分解反応させることにより、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、青色発光を示すように発光波長を４８０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、５ｎｍであることが明らかとなった。
【００８１】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェル層の原料であるトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを７ｍｍｏｌ含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状酸化マンガンを加えて反応させることにより、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ(半導体結晶コア）／ＧａＮ（シェル層）／ＴＯＡ（修飾有機化合物）／ＭｎＯ（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００８２】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、青色光を発光することから青色蛍光体として用いることができる。
【００８３】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、４８０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約８５ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例５】
【００８４】
本実施例では、励起光を吸収して緑色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎからなる半導体結晶コアと、ＺｎＳからなるシェル層と、ＨＤＡからなる修飾有機化合物と、リン酸ジルコニウムからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００８５】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、０．４ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、０．６ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）ガリウムと、２ｍｍｏｌのＨＤＡとを熱分解反応させることにより、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、緑色発光を示すように発光波長を５２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、５ｎｍであることが明らかとなった。
【００８６】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェル層の原料である酢酸亜鉛を７ｍｍｏｌと硫黄を７ｍｍｏｌとを含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状リン酸ジルコニウムを加えて反応させることにより、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ(半導体結晶コア）／ＺｎＳ（シェル層）／ＨＤＡ（修飾有機化合物）／Ｚｒ（ＨＰＯ4）2（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００８７】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、緑色光を発光することから緑色蛍光体として用いることができる。
【００８８】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、５２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約９０ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例６】
【００８９】
本実施例では、励起光を吸収して緑色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、ＩｎＰからなる半導体結晶コアと、ＺｎＳからなるシェル層と、ＨＤＡからなる修飾有機化合物と、酸化バナジウムからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００９０】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌの三塩化インジウムと、１ｍｍｏｌのトリス（トリメチルシリルホスフィン）と、５ｍｍｏｌのＨＤＡとを熱分解反応させることにより、ＩｎＰ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を２ｎｍに調整することにより、緑色発光を示すように発光波長を５２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、２ｎｍであることが明らかとなった。
【００９１】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェル層の原料である酢酸亜鉛を１．６ｍｍｏｌと硫黄を１．６ｍｍｏｌとを含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状酸化バナジウムを加えて反応させることにより、ＩｎＰ（半導体結晶コア）／ＺｎＳ（シェル層）／ＨＤＡ（修飾有機化合物）／Ｖ2Ｏ5（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００９２】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、緑色光を発光することから緑色蛍光体として用いることができる。
【００９３】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、５２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約１００ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例７】
【００９４】
本実施例では、励起光を吸収して赤色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ｐからなる半導体結晶コアと、ＧａＮからなるシェル層と、ＴＯＡからなる修飾有機化合物と、酸化バナジウムからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００９５】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、０．３ｍｍｏｌの三塩化ガリウムと、０．７ｍｍｏｌの三塩化インジウムと、１ｍｍｏｌのトリス（トリメチルシリルホスフィン）と、４ｍｍｏｌのＴＯＡとを熱分解反応させることにより、Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ｐ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を３ｎｍに調整することにより、赤色発光を示すように発光波長を６００ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、３ｎｍであることが明らかとなった。
【００９６】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェル層の原料であるトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを３ｍｍｏｌ含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状酸化バナジウムを加えて反応させることにより、Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ｐ（半導体結晶コア）／ＧａＮ（シェル層）／ＨＤＡ（修飾有機化合物）／Ｖ2Ｏ5（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００９７】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、赤色光を発光することから赤色蛍光体として用いることができる。
【００９８】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、６００ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約９５ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例８】
【００９９】
本実施例では、励起光を吸収して赤色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、ＩｎＮからなる半導体結晶コアと、ＧａＮおよびＺｎＳが積層された積層構造のシェル層と、ドデカンチオール（ＤＴ）からなる修飾有機化合物と、酸化バナジウムからなる層状化合物とを備える。なお、シェル層は、ＧａＮ層が内殻である第１シェルを構成し、ＺｎＳが外殻である第２シェルを構成した。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【０１００】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムを、２ｍｍｏｌのＤＴとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、赤色発光を示すように発光波長を６２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、５ｎｍであることが明らかとなった。
【０１０１】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、第１シェル層の原料であるトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを７ｍｍｏｌ含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させ、さらに第２シェルの原料である酢酸亜鉛を７ｍｍｏｌと硫黄を７ｍｍｏｌとを含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、この溶液に、エタノール中で調整した層状酸化バナジウムを加えて反応させることにより、ＩｎＮ（半導体結晶コア）／ＧａＮ（第１シェル）／ＺｎＳ（第２シェル）／ＨＤＡ（修飾有機化合物）／Ｖ2Ｏ5（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【０１０２】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、赤色光を発光することから赤色蛍光体として用いることができる。
【０１０３】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、６２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約９５ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層が積層構造であるために半導体結晶粒子が効果的に保護されたためであり、さらに、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物により被覆したことにより、シェル層の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【０１０４】
（比較例１）
本比較例では、励起光を吸収して赤色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。図３は、比較例１で製造された半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。本比較例の半導体ナノ粒子蛍光体３０は、図３に示されるように、ＩｎＮからなる半導体結晶コア３３と、ＧａＮからなるシェル層３５と、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）からなる修飾有機化合物３２とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【０１０５】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、２ｍｍｏｌのＴＯＰとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶コア３３を合成した。半導体結晶コア３３の平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、赤色発光を示すように発光波長を６２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、５ｎｍであることが明らかとなった。
【０１０６】
次に、上記で得られた半導体結晶コア３３が分散された溶液に、シェル層３５の原料であるトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを７ｍｍｏｌ含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させることにより、ＩｎＮ（半導体結晶コア３３）／ＧａＮ（シェル層３５）／ＴＯＰ（修飾有機化合物３２）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体３０を製造した。なお、修飾有機化合物３２は、シェル層３５を構成する金属元素と結合した。
【０１０７】
本比較例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、６２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約３０ａ．ｕ．という低い発光強度が測定された。すなわち、比較例１の半導体ナノ粒子蛍光体は、実施例１〜８の半導体ナノ粒子蛍光体よりも発光強度が低かった。
【０１０８】
これにより比較例１の半導体ナノ粒子蛍光体は、実施例１〜８の半導体ナノ粒子蛍光体よりも発光効率が低いことが明らかとなった。これは、比較例１で得られた半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体結晶粒子の表面を修飾有機化合物のみに被覆されており、層状化合物では被覆されていないため、半導体結晶粒子の表面欠陥の保護が十分でないことによるものと考えられる。
【０１０９】
本発明において上記で好適な実施形態を説明した半導体ナノ粒子蛍光体は、上記に限定されるものではなく、上記以外の構成とすることもできる。
【０１１０】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１１１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明により提供される半導体ナノ粒子蛍光体は、発光効率、分散性に優れているので、たとえば青色ＬＥＤ等に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０，２０，３０ 半導体ナノ粒子蛍光体、１１，２１，３１ 半導体結晶粒子、１２，２２，３２ 修飾有機化合物、１４，２４ 層状化合物、２３，３３ 半導体結晶コア、２５，３５ シェル層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ナノ粒子蛍光体に関し、特に、発光強度および発光効率を向上させた半導体ナノ粒子蛍光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体結晶粒子（以下、「結晶粒子」とも記する）の平均粒子径をボーア半径と同程度に小さくすることにより、量子サイズ効果を示すことが知られている。量子サイズ効果とは、物質の大きさがボーア半径と同程度に小さくなると、その中の電子が自由に運動できなくなり、電子のエネルギーが特定の値しか取り得なくなることである。
【０００３】
非特許文献１には、量子サイズ効果を利用した技術として、１２族−１６族化合物半導体からなる結晶粒子を用いた蛍光体が記載されている。この蛍光体は励起子ボーア半径と同程度の大きさであるため、その寸法を小さくするほど、発生する光の波長を短くすることができる。
【０００４】
しかしながら、平均粒子径が１００ｎｍ以下の蛍光体は、表面活性が高いことにより凝集しやすいため、蛍光体を安定して分散させることが困難である。また、このような平均粒子径の蛍光体を合成したときに、その原料から蛍光体のみを分離精製することも困難である。
【０００５】
そこで、特許文献１では、このような蛍光体を単離し、その凝集を防止するための試みとして、有機低分子化合物からなる保護剤により結晶粒子の表面を修飾する手法が提案されている。このような保護剤で結晶粒子の表面を修飾することにより、蛍光体を安定して単離することはできる。しかしながら、その蛍光体の分散液は、室温で１週間以内に蛍光体が凝集してしまう。このように有機低分子化合物により結晶粒子を修飾しても、その蛍光体の分散液の安定性は不十分であった。
【０００６】
このような分散性を改善する試みとして、特許文献１では、有機低分子化合物により表面修飾された半導ナノ粒子と、メルカプト基を末端に有するビニル系熱可塑性樹脂とを混在させるという技術が提案されている。このようにメルカプト基を末端に有するビニル系熱可塑性樹脂を分散液に用いることにより、半導体ナノ粒子が均一に分散した状態を保持し、それらを凝集しにくくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０６３４２７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C.B.Murrayら（Journal of the American Chemical Society）1993年,115,p.8706-8715
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、半導体ナノ粒子の表面を有機低分子化合物および樹脂等の有機物のみで保護するだけで、半導体ナノ粒子の凝集を抑制することができるが、有機物が劣化または乖離することにより、半導体ナノ粒子の最表面のダングリングボンド（未結合手）等の表面欠陥により、発光効率が低下することがある。
【００１０】
本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであり、半導体ナノ粒子の最表面のダングリングボンド等の表面欠陥を抑えることにより、発光効率が高く信頼性に優れた半導体ナノ粒子蛍光体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族−１５族半導体からなる半導体結晶粒子と、該半導体結晶粒子に結合する修飾有機化合物と、該修飾有機化合物で保護された半導体結晶粒子を挟持する層状化合物とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記の層状化合物は、金属酸化物からなることが好ましい。また、半導体結晶粒子は、ボーア半径の２倍以下の平均粒子径であることが好ましい。
【００１３】
半導体結晶粒子は、１３族窒化物半導体からなることが好ましく、窒化インジウムからなることがより好ましく、さらに好ましくは１３族混晶窒化物半導体からなることである。
【００１４】
修飾有機化合物は、ヘテロ原子を有することが好ましく、アミンであることがより好ましく、さらに好ましくは直鎖アルキル基を有することである。
【００１５】
半導体結晶粒子は、半導体結晶コアと、該半導体結晶コアを被覆するシェル層とからなることが好ましく、シェル層は、２層以上の積層構造であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半導体ナノ粒子蛍光体は、上記のような構成を有することにより、半導体結晶の表面欠陥を安定にキャッピングすることができる。これにより半導体結晶粒子の表面で励起エネルギの失活を抑えることができ、以って半導体ナノ粒子蛍光体の発光効率が高く、信頼性に優れるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。
【図２】半導体結晶粒子がコア／シェル構造である半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。
【図３】比較例１で製造された半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本明細書の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。なお、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法を表していない。
【００１９】
＜半導体ナノ粒子蛍光体＞
図１は、本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造の好ましい一例を模式的に示す断面図である。本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体１０は、図１に示されるように、半導体結晶粒子１１と、該半導体結晶粒子１１を被覆する修飾有機化合物１２と、該修飾有機化合物１２を層間に挟持する層状化合物１４とを備えることを特徴とする。このように半導体結晶粒子１１が修飾有機化合物１２および層状化合物１４で被覆されることにより、半導体結晶粒子１１の表面で励起エネルギの失活を抑えることができ、以って、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光効率を向上させることができる。以下、これらの半導体ナノ粒子蛍光体１０の各構成を説明する。
【００２０】
＜半導体結晶粒子＞
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体１０において、半導体結晶粒子１１は、１３族−１５族半導体からなるナノ粒子であることを特徴とする。ここで、「１３族−１５族半導体」とは、１３族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）と１５族元素（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）とが結合した半導体を意味し、「ナノ粒子」とは、粒子の直径が数ｎｍ以上数千ｎｍ以下のものをいうものとする。
【００２１】
半導体結晶粒子１１に用いられる１３族−１５族半導体としては、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＰからなる群より選択される１つ以上を用いることが好ましく、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＰからなる群より選択される１つ以上を用いることがより好ましい。
【００２２】
半導体結晶粒子１１に用いられる１３族−１５族半導体は、意図しない不純物を含んでいてもよいし、１×１０16ｃｍ-3以上１×１０21ｃｍ-3以下の濃度であれば意図的に不純物を添加してもよい。１３族−１５族半導体に意図的に不純物を添加する場合、２族元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、Ｚｎ、またはＳｉのいずれかをドーパントとして用いることが好ましく、これらの中でもＭｇ、Ｚｎ、またはＳｉのいずれかをドーパントに用いることがより好ましい。
【００２３】
このような組成の１３族−１５族半導体は、可視光を発光するようなバンドギャップ・エネルギを有するため、ナノ粒子の粒子径およびその混晶比を制御することにより、半導体結晶粒子１１の発光波長を任意の可視光領域の波長に調整することができる。
【００２４】
半導体結晶粒子１１に用いられる１３族−１５族半導体のバンドギャップは、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光波長によっても異なるが、１．８ｅＶ以上２．８ｅＶ以下であることが好ましい。より具体的に説明すると、半導体ナノ粒子蛍光体１０を赤色蛍光体として用いる場合、１３族−１５族半導体のバンドギャップは１．８５ｅＶ以上２．５ｅＶ以下であることが好ましい。半導体ナノ粒子蛍光体１０を緑色蛍光体として用いる場合、１３族−１５族半導体のバンドギャップは、２．３ｅＶ以上２．５ｅＶ以下であることが好ましい。半導体ナノ粒子蛍光体１０を青色蛍光体として用いる場合、１３族−１５族半導体のバンドギャップは、２．６５ｅＶ以上２．８ｅＶ以下であることが好ましい。
【００２５】
半導体結晶粒子１１は、１３族窒化物半導体からなることが好ましく、窒化インジウムからなることがより好ましい。半導体結晶粒子１１がこのような材料からなることにより、平均粒子径を制御したときに、任意の可視発光を実現することができる。
【００２６】
また、半導体結晶粒子１１は、１３族混晶窒化物半導体からなるものであってもよい。このような材料の半導体結晶粒子１１を用いることにより、平均粒子径およびその混晶比を制御したときに、任意の可視発光を実現することができる。
【００２７】
本実施の形態で用いられる半導体結晶粒子１１は、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の平均粒子径であることが好ましく、０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の平均粒子径であることがより好ましく、さらに好ましくは１〜２０ｎｍの平均粒子径である。このような平均粒子径の半導体結晶粒子１１を用いることにより、半導体結晶粒子１１の表層で励起光の散乱を抑制することができ、半導体結晶粒子１１に励起光を吸収させることができる。半導体結晶粒子１１の平均粒子径が０．１ｎｍ未満であると、粒子径が小さすぎることにより、半導体結晶粒子１１間で凝集が生じやすく、平均粒子径が１００ｎｍを超えると、励起光が散乱することにより、発光効率が低下するため好ましくない。
【００２８】
半導体結晶粒子１１は、ボーア半径の２倍以下の平均粒子径であることが好ましい。ここで、「ボーア半径」とは、励起子の存在確率の広がりを示すもので、下記の数式（１）で表される。
【００２９】
ｙ＝４πεｈ2・ｍｅ2・・・式（１）
ここで、式（１）中の各記号はそれぞれｙ：ボーア半径、ε：誘電率、ｈ：プランク定数、ｍ：有効質量、ｅ：電荷素量である。この数式に基づいてＧａＮのボーア半径を算出すると３ｎｍ程度であり、ＩｎＮのボーア半径は７ｎｍ程度である。
【００３０】
半導体結晶粒子１１がボーア半径の２倍以下の平均粒子径であることにより、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光強度を極端に向上させることができる。なお、半導体結晶粒子１１を半導体ナノ粒子蛍光体１０として用いる場合、半導体結晶粒子１１の平均粒子径がボーア半径の２倍以下になると、量子サイズ効果によりバンドギャップが広がる傾向がある。この場合でも、半導体結晶粒子１１を構成する１３族−１５族半導体のバンドギャップは、上述の範囲内であることが好ましい。
【００３１】
上記の半導体結晶粒子１１の平均粒子径は、Ｘ線回析測定によるスペクトル半値幅に基づいて算出することもできるし、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）を用いて、高倍率の観察像で半導体結晶粒子１１の格子像を直接観察することによっても算出することができる。
【００３２】
＜修飾有機化合物＞
本実施の形態において、修飾有機化合物１２は、分子中に親水基および疎水基を持つ化合物であることが好ましい。修飾有機化合物１２が親水基および疎水基を持つことにより、半導体結晶粒子１１の表面のダングリングボンド（未結合手）が修飾有機化合物１２によってキャッピングされ、半導体結晶粒子１１と修飾有機化合物１２とを強固に結合することができる。このように修飾有機化合物１２が半導体結晶粒子１１の表面をキャッピングすることにより、半導体結晶粒子１１の表面欠陥が抑制されるため、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光効率を向上させることができる。
【００３３】
修飾有機化合物１２は、窒素含有官能基、硫黄含有官能基、酸性基、アミド基、ホスフィン基、ホスフィンオキシド基、水酸基、直鎖アルキル基等を有する有機化合物を用いることができる。このような修飾有機化合物１２としては、たとえばラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、トリオクチルホスフィン、トリオクチルホスフィンオキシド、ドデカンチオール等を挙げることができる。これらの中でも、修飾有機化合物１２が半導体結晶粒子１１の表面に結合したときに、修飾有機化合物１２同士の立体的な障害を少なくすることができるという観点から、修飾有機化合物１２は、直鎖アルキル基を有することが好ましい。
【００３４】
修飾有機化合物１２は、ヘテロ原子を有することが好ましい。修飾有機化合物１２がヘテロ原子を有することにより、修飾有機化合物１２を半導体結晶粒子１１の表面に強固に結合させることができる。ここで、「ヘテロ原子」とは、水素原子と炭素原子を除く全ての原子のことを意味する。
【００３５】
修飾有機化合物１２は、疎水基としての非極性炭化水素末端と、親水基としてのアミノ基とを持つ化合物であるアミンであることが好ましい。修飾有機化合物１２の親水基がアミンである場合、該アミンが半導体結晶粒子１１の表面の金属元素と強固に結合することができる。
【００３６】
修飾有機化合物１２として有効なアミンは、たとえばブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、イソブチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、ラウリルアミン、オクチルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オレイルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリウンデシルアミン等を挙げることができる。
【００３７】
なお、半導体結晶粒子１１と結合している修飾有機化合物１２の厚さは、ＴＥＭを用いて高倍率の観察像を観察することにより見積もることができる。
【００３８】
＜層状化合物＞
本実施の形態において、層状化合物１４は、２次元的な結晶構造を持つ化合物であり、修飾有機化合物１２によりキャッピングされた半導体結晶粒子１１をその層間に挟持することができる。このように半導体結晶粒子１１を層間に挟持することにより、半導体結晶粒子１１を安定にすることができ、以って半導体結晶粒子１１を凝集しにくくすることができる。しかも、半導体結晶粒子１１の表面欠陥を抑制することができるため、半導体ナノ粒子蛍光体１０の発光効率を向上させることができる。
【００３９】
層状化合物１４としては、金属酸化物または無機層状化合物を用いることが好ましい。このような無機層状化合物としては、たとえばグラファイト、金属カルコゲン化物、金属オキシハロゲン化物、金属リン酸塩、複水酸化物などを挙げることができる。また、層状化合物１４としては、たとえば層状酸化モリブデン、層状酸化バナジウム、層状酸化チタン、層状酸化マンガン、層状酸化ジルコニウムなどを用いることができる。金属酸化物を用いることにより、空気中の水および酸素の透過を防ぐことができる。
【００４０】
なお、層状化合物１４の大きさは、ＴＥＭを用いて高倍率の観察像を観察することにより確認することができる。
【００４１】
＜半導体ナノ粒子蛍光体の発光＞
半導体ナノ粒子蛍光体１０おいて、修飾有機化合物１２は、半導体結晶粒子１１の表面に配列する未結合手を有する金属元素と結合する。この構成により、半導体結晶粒子１１の表面のダングリングボンドが効率的にキャッピングされる。
【００４２】
このような半導体ナノ粒子蛍光体１０に対して励起光を照射すると、半導体結晶粒子１１が励起光を吸収して励起する。ここで半導体結晶粒子１１の粒子径は、量子サイズ効果を有する程度に小さいので、半導体結晶粒子１１は離散化した複数のエネルギー準位をとり得るが、一つの準位になる場合もある。半導体結晶粒子１１で吸収して励起された光エネルギーは、伝導帯の基底準位と価電子帯の基底準位との間で遷移し、そのエネルギーに相当する波長の光が半導体結晶粒子１１から発光する。
【００４３】
上述の本実施の形態に係る半導体ナノ粒子蛍光体１０によれば、半導体結晶粒子１１の表面のダングリングボンドが修飾有機化合物１２でキャッピングされ、さらに層状化合物１４に保持されることにより、半導体結晶粒子１１の表面欠陥が抑制される。これにより、半導体結晶粒子１１は発生した励起キャリアの高い閉じ込め効果を有することができ、表面での励起エネルギーの失活を抑えることができるため、発光効率が高く信頼性に優れた半導体ナノ粒子蛍光体を提供することができる。
【００４４】
＜半導体ナノ粒子蛍光体の製造方法＞
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体の製造方法は、特に制限なくいかなる製造方法をも用いることができるが、簡便な手法であり、かつ低コストであるという観点から、化学合成法を用いることが好ましい。化学合成法は、生成物質の構成元素を含む複数の出発物質を媒体に分散させた上で、これらを反応させることにより目的の生成物質を得るという方法である。化学合成法の具体例としては、ゾルゲル法(コロイド法)、ホットソープ法、逆ミセル法、ソルボサーマル法、分子プレカーサ法、水熱合成法、フラックス法等を挙げることができる。
【００４５】
以下においては、ホットソープ法により半導体ナノ粒子蛍光体を製造する方法を説明する。ホットソープ法は、化合物半導体材料からなるナノ粒子を製造するのに適している。
【００４６】
まず、半導体結晶粒子１１を液相合成する。たとえばＩｎＮからなる半導体結晶粒子１１を製造する場合、フラスコなどに合成溶媒として１−オクタデセンを満たし、トリス（ジメチルアミノ）インジウムとヘキサデシルアミン（ＨＤＡ）とを混合する。この混合液を十分に攪拌した後、合成温度１８０〜５００℃で反応を行なうことにより、ＩｎＮからなる半導体結晶粒子１１がＨＤＡからなる修飾有機化合物１２に被覆される。
【００４７】
ここで、ホットソープ法に用いられる合成溶媒は、炭素原子および水素原子からなる化合物溶液（以下、「炭化水素系溶媒」という。）を用いることが好ましい。炭化水素系溶媒以外の溶媒を合成溶媒として用いると、合成溶媒中に水や酸素が混入してしまうこととなり、半導体結晶粒子１１が酸化するため好ましくない。ここで、炭化水素系溶媒としては、たとえばｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、ベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン等を挙げることができる。
【００４８】
ホットソープ法では、原理的に反応時間が長いほどコアサイズは大きく成長する。よって、フォトルミネッセンス、光吸収、動的光散乱等でコアサイズをモニタしながら、液相合成することにより、ＩｎＮからなる半導体結晶粒子１１を所望のサイズに制御することができる。
【００４９】
次に、粉末状の金属酸化物を原料として用い、極性溶媒中で調整することにより２次元的な層状化合物１４を得る。ここで、極性溶媒としては、無機極性溶媒または有機極性溶媒のいずれを用いてもよいが、無機極性溶媒としては、たとえば水を用いることが好ましい。また、有機極性溶剤としては、たとえばジメチルホルムアミド、アルコール、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、メチルアルコール、エタノールを用いるのが好ましい。
【００５０】
得られた層状化合物１４を含む溶媒に、半導体結晶粒子１１を含む溶媒を混入する。そして、これらの混合溶媒を超音波処理、またはスターラーを用いる撹拌、振とう等を行なうことにより、層状化合物１４が半導体結晶粒子１１を保護する。以上の工程により本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体を得ることができる。
【００５１】
（実施の形態２）
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体結晶粒子としてコア／シェル構造のものを用いることを特徴とする。図２は、半導体結晶粒子がコア／シェル構造である半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。
【００５２】
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体２０において、半導体結晶粒子２１は、図２に示されるように、半導体結晶コア２３と、該半導体結晶コア２３を被覆するシェル層２５とを有する。そして、本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体２０は、該シェル層２５の表面に結合する修飾有機化合物２２と、該修飾有機化合物２２で保護された半導体結晶粒子２１を含有する層状化合物２４とを備える。以下、本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体２０の構成について説明する。
【００５３】
＜シェル層＞
半導体結晶粒子２１がコア／シェル構造である場合、シェル層２５は、半導体結晶コア２３の表面に半導体結晶が成長して形成される層であり、半導体結晶コア２３とシェル層２５との間は化学結合により結合する。シェル層２５は半導体結晶コア２３の結晶構造を引き継いで形成される化合物半導体からなる。
【００５４】
シェル層２２を構成する半導体は、１３族−１５族半導体または１２族−１６族半導体からなることが好ましく、たとえばＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅからなる群から選択される１以上を用いることが好ましい。
【００５５】
また、半導体結晶コア２３の粒子径が２〜６ｎｍと見積もられる場合、シェル層２５の厚さは０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることが好ましい。シェル層２５の厚さが０．１ｎｍより小さいと半導体結晶コア２３の表面を十分に被覆できないことにより、均一に半導体結晶コア２３を保護することができない。一方、シェル層２５の厚さが１０ｎｍを超えると、シェル層２５の厚さを均一にしにくくなり、その表面に欠陥が増えることとなり、原材料コストの面でも好ましくない。
【００５６】
ここで、シェル層２５の厚さは、Ｘ線回析によって測定することができる他、ＴＥＭを用いて、高倍率の観察像で格子像を観察することによっても見積もることができる。なお、シェル層２５の厚さは半導体結晶コア２３の粒子数とシェル層２５の原料との混合比に比例する。
【００５７】
また、シェル層２５は単層構造のみに限られるものではなく、複数層からなる積層構造であってもよい。このようにシェル層２５を積層構造にすることにより、半導体結晶コア２３を確実に被覆することができる。シェル層２５が積層構造である場合、シェル層２５の厚さは、半導体結晶コア２３の粒子数と積層構造を構成する原料との混合比に比例して厚くなる。
【００５８】
＜半導体ナノ粒子蛍光体の製造方法＞
本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体の製造方法を説明する。まず、実施の形態１の半導体結晶粒子を形成する方法と同様の方法を用いて、半導体結晶コア２３を製造する。そして、半導体結晶コア２３を含む溶液に、シェル層２５の原材料である反応試薬と修飾有機化合物２２とを加えて加熱することにより、半導体結晶コア２３の結晶構造を引き継いで、その表面上にシェル層２５が合成される。
【００５９】
このようにして合成されたシェル層２５の表面には、修飾有機化合物２２が化学的に結合する。シェル層２５の表面に修飾有機化合物２２を被覆することにより、シェル層２５の表面のダングリングボンドなどの表面欠陥をキャッピングすることができる。なお、修飾有機化合物２２はシェル層２５を成長させた後に溶液中に添加してもよい。以上の工程により本実施の形態の半導体ナノ粒子蛍光体２０を得ることができる。以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００６０】
本実施例では、励起光を吸収して赤色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体２０は、図２に示されるように、ＩｎＮからなる半導体結晶コア２３と、ＧａＮからなるシェル層２５と、ヘキサデシルアミン（ＨＤＡ）からなる修飾有機化合物２２と、酸化バナジウムからなる層状化合物２４とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００６１】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、２ｍｍｏｌのＨＤＡとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶コア２３を合成した。半導体結晶コア２３の平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、赤色発光を示すように発光波長を６２０ｎｍに調整した。
【００６２】
上記で得られた半導体結晶コア２３をＸ線回折で測定した結果、スペクトル半値幅より見積もられた半導体結晶コアの平均粒子径は、５ｎｍであった。なお、半導体結晶コア２３の平均粒子径の算出には、以下のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））を用いた。
Ｂ＝λ／Ｃｏｓθ・Ｒ ・・・（数式（２））
ここで、数式（２）の各記号はそれぞれ、Ｂ：Ｘ線半値幅［ｄｅｇ］、λ：Ｘ線の波長［ｎｍ］、θ：Ｂｒａｇｇ角［ｄｅｇ］、Ｒ：粒子径［ｎｍ］を示す。
【００６３】
次に、上記の半導体結晶コア２３を含む溶液に、７ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを含む３０ｍｌの１−オクタデセン溶液を加えて反応させることにより、半導体結晶コア２３の表面にシェル層２５を形成した。このようにして作製された半導体結晶粒子２１は、ＨＤＡからなる修飾有機化合物２２により被覆されていた。さらに、エタノール中で調整した層状酸化バナジウムを加えて反応させることにより、修飾有機化合物２２の表面に層状化合物２４を形成した。
【００６４】
以上のようにしてＩｎＮ（半導体結晶コア２３）／ＧａＮ（シェル層２５）／ＨＤＡ（修飾有機化合物２２）／Ｖ2Ｏ5（層状化合物２４）という構成の半導体ナノ粒子蛍光体２０を作製した。なお、「Ａ／Ｂ」と表記した場合、Ｂで被覆されたＡを意味する。
【００６５】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、赤色光を発光することから赤色蛍光体として用いることができる。
【００６６】
実施例１で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、蛍光分光光度計（製品名：フルオロマックス３（堀場製作所株式会社製、ジョバンイボン社製））を用いて６２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約９０ａ．ｕ．（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｕｎｉｔ）という高い発光強度が測定された。
【００６７】
このことから、実施例１の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、シェル層の表面欠陥が安定にキャッピングされたことによるものと考えられる。実施例１の半導体ナノ粒子蛍光体の特性を以下の表１に示す。
【００６８】
【表１】
【実施例２】
【００６９】
本実施例では、励起光を吸収して緑色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、ＩｎＮからなる半導体結晶粒子と、ドデカンチオール（ＤＴ）からなる修飾有機化合物と、酸化モリブデンからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００７０】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、３ｍｍｏｌのＤＴとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶粒子を合成した。半導体結晶粒子の平均粒子径を４ｎｍに調整することにより、緑色発光を示すように発光波長を５２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、４ｎｍであることが明らかとなった。
【００７１】
次に、上記で得られた半導体結晶粒子が分散された溶液に、エタノール中で調整した層状酸化モリブデンを加えて反応させることにより、ＩｎＮ（半導体結晶粒子）／ＤＴ（修飾有機化合物）／ＭｏＯ（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００７２】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、緑色光を発光することから緑色蛍光体として用いることができる。
【００７３】
実施例２で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、５２０ｎｍの波長の光の発光強度を実施例１と同様の方法により測定したところ、約７０ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、実施例２の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、半導体結晶粒子の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例３】
【００７４】
本実施例では、励起光を吸収して青色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、ＩｎＮからなる半導体結晶コアと、ＺｎＳからなるシェル層と、オクチルアミン（ＯＡ）からなる修飾有機化合物と、二硫化モリブデンからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００７５】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、４ｍｍｏｌのＯＡとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を３ｎｍに調整することにより、青色発光を示すように発光波長を４７０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、３ｎｍであることが明らかとなった。
【００７６】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェルの原料である酢酸亜鉛３ｍｍｏｌおよび硫黄３ｍｍｏｌを含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状二硫化モリブデンを加えて反応させることにより、ＩｎＮ（半導体結晶コア）／ＺｎＳ（シェル層）／ＯＡ（修飾有機化合物）／ＭｏＳ2（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００７７】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、青色光を発光することから青色蛍光体として用いることができる。
【００７８】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、４７０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約８０ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例４】
【００７９】
本実施例では、励起光を吸収して青色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる半導体結晶コアと、ＧａＮからなるシェル層と、トリオクチルアミン（ＴＯＡ）からなる修飾有機化合物と、酸化マンガンからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００８０】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、０．３ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、０．７ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）ガリウムと、２ｍｍｏｌのＴＯＡとを熱分解反応させることにより、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、青色発光を示すように発光波長を４８０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、５ｎｍであることが明らかとなった。
【００８１】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェル層の原料であるトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを７ｍｍｏｌ含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状酸化マンガンを加えて反応させることにより、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ(半導体結晶コア）／ＧａＮ（シェル層）／ＴＯＡ（修飾有機化合物）／ＭｎＯ（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００８２】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、青色光を発光することから青色蛍光体として用いることができる。
【００８３】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、４８０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約８５ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例５】
【００８４】
本実施例では、励起光を吸収して緑色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎからなる半導体結晶コアと、ＺｎＳからなるシェル層と、ＨＤＡからなる修飾有機化合物と、リン酸ジルコニウムからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００８５】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、０．４ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、０．６ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）ガリウムと、２ｍｍｏｌのＨＤＡとを熱分解反応させることにより、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、緑色発光を示すように発光波長を５２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、５ｎｍであることが明らかとなった。
【００８６】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェル層の原料である酢酸亜鉛を７ｍｍｏｌと硫黄を７ｍｍｏｌとを含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状リン酸ジルコニウムを加えて反応させることにより、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ(半導体結晶コア）／ＺｎＳ（シェル層）／ＨＤＡ（修飾有機化合物）／Ｚｒ（ＨＰＯ4）2（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００８７】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、緑色光を発光することから緑色蛍光体として用いることができる。
【００８８】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、５２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約９０ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例６】
【００８９】
本実施例では、励起光を吸収して緑色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、ＩｎＰからなる半導体結晶コアと、ＺｎＳからなるシェル層と、ＨＤＡからなる修飾有機化合物と、酸化バナジウムからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００９０】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌの三塩化インジウムと、１ｍｍｏｌのトリス（トリメチルシリルホスフィン）と、５ｍｍｏｌのＨＤＡとを熱分解反応させることにより、ＩｎＰ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を２ｎｍに調整することにより、緑色発光を示すように発光波長を５２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、２ｎｍであることが明らかとなった。
【００９１】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェル層の原料である酢酸亜鉛を１．６ｍｍｏｌと硫黄を１．６ｍｍｏｌとを含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状酸化バナジウムを加えて反応させることにより、ＩｎＰ（半導体結晶コア）／ＺｎＳ（シェル層）／ＨＤＡ（修飾有機化合物）／Ｖ2Ｏ5（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００９２】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、緑色光を発光することから緑色蛍光体として用いることができる。
【００９３】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、５２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約１００ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例７】
【００９４】
本実施例では、励起光を吸収して赤色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ｐからなる半導体結晶コアと、ＧａＮからなるシェル層と、ＴＯＡからなる修飾有機化合物と、酸化バナジウムからなる層状化合物とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【００９５】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、０．３ｍｍｏｌの三塩化ガリウムと、０．７ｍｍｏｌの三塩化インジウムと、１ｍｍｏｌのトリス（トリメチルシリルホスフィン）と、４ｍｍｏｌのＴＯＡとを熱分解反応させることにより、Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ｐ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を３ｎｍに調整することにより、赤色発光を示すように発光波長を６００ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、３ｎｍであることが明らかとなった。
【００９６】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、シェル層の原料であるトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを３ｍｍｏｌ含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、エタノール中で調整した層状酸化バナジウムを加えて反応させることにより、Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ｐ（半導体結晶コア）／ＧａＮ（シェル層）／ＨＤＡ（修飾有機化合物）／Ｖ2Ｏ5（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【００９７】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、赤色光を発光することから赤色蛍光体として用いることができる。
【００９８】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、６００ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約９５ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物を用いて被覆したことにより、半導体結晶粒子の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【実施例８】
【００９９】
本実施例では、励起光を吸収して赤色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。このような半導体ナノ粒子蛍光体は、ＩｎＮからなる半導体結晶コアと、ＧａＮおよびＺｎＳが積層された積層構造のシェル層と、ドデカンチオール（ＤＴ）からなる修飾有機化合物と、酸化バナジウムからなる層状化合物とを備える。なお、シェル層は、ＧａＮ層が内殻である第１シェルを構成し、ＺｎＳが外殻である第２シェルを構成した。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【０１００】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムを、２ｍｍｏｌのＤＴとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶コアを合成した。半導体結晶コアの平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、赤色発光を示すように発光波長を６２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、５ｎｍであることが明らかとなった。
【０１０１】
次に、上記で得られた半導体結晶コアが分散された溶液に、第１シェル層の原料であるトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを７ｍｍｏｌ含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させ、さらに第２シェルの原料である酢酸亜鉛を７ｍｍｏｌと硫黄を７ｍｍｏｌとを含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させた。そして、この溶液に、エタノール中で調整した層状酸化バナジウムを加えて反応させることにより、ＩｎＮ（半導体結晶コア）／ＧａＮ（第１シェル）／ＺｎＳ（第２シェル）／ＨＤＡ（修飾有機化合物）／Ｖ2Ｏ5（層状化合物）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体を製造した。
【０１０２】
このようにして作製された半導体ナノ粒子蛍光体は、１３族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用い、特に外部量子効率の高い４０５ｎｍの発光を吸光し、赤色光を発光することから赤色蛍光体として用いることができる。
【０１０３】
本実施例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、６２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約９５ａ．ｕ．という高い発光強度が測定された。このことから、本実施例の半導体ナノ粒子蛍光体は、量子サイズ効果を示し、高い発光効率を有していることがわかった。これは、シェル層が積層構造であるために半導体結晶粒子が効果的に保護されたためであり、さらに、シェル層の表面を修飾有機化合物および層状化合物により被覆したことにより、シェル層の表面欠陥が安定にキャッピングされたためと考えられる。
【０１０４】
（比較例１）
本比較例では、励起光を吸収して赤色光を発色する半導体ナノ粒子蛍光体をホットソープ法により作製した。図３は、比較例１で製造された半導体ナノ粒子蛍光体の基本構造を模式的に示す図である。本比較例の半導体ナノ粒子蛍光体３０は、図３に示されるように、ＩｎＮからなる半導体結晶コア３３と、ＧａＮからなるシェル層３５と、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）からなる修飾有機化合物３２とを備える。以下にその製造方法を具体的に説明する。
【０１０５】
まず、３０ｍｌの１−オクタデセン溶液中で、１ｍｍｏｌのトリス（ジメチルアミノ）インジウムと、２ｍｍｏｌのＴＯＰとを熱分解反応させることにより、ＩｎＮ結晶からなる半導体結晶コア３３を合成した。半導体結晶コア３３の平均粒子径を５ｎｍに調整することにより、赤色発光を示すように発光波長を６２０ｎｍに調整した。上記で得られた半導体結晶粒子の平均粒子径を、実施例１と同様のＳｃｈｅｒｒｅｒの式（数式（２））により算出したところ、５ｎｍであることが明らかとなった。
【０１０６】
次に、上記で得られた半導体結晶コア３３が分散された溶液に、シェル層３５の原料であるトリス（ジメチルアミノ）ガリウムを７ｍｍｏｌ含む１−オクタデセン溶液３０ｍｌを加えて反応させることにより、ＩｎＮ（半導体結晶コア３３）／ＧａＮ（シェル層３５）／ＴＯＰ（修飾有機化合物３２）の構成となる半導体ナノ粒子蛍光体３０を製造した。なお、修飾有機化合物３２は、シェル層３５を構成する金属元素と結合した。
【０１０７】
本比較例で得られた半導体ナノ粒子蛍光体に対し、６２０ｎｍの波長の光の発光強度を測定したところ、約３０ａ．ｕ．という低い発光強度が測定された。すなわち、比較例１の半導体ナノ粒子蛍光体は、実施例１〜８の半導体ナノ粒子蛍光体よりも発光強度が低かった。
【０１０８】
これにより比較例１の半導体ナノ粒子蛍光体は、実施例１〜８の半導体ナノ粒子蛍光体よりも発光効率が低いことが明らかとなった。これは、比較例１で得られた半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体結晶粒子の表面を修飾有機化合物のみに被覆されており、層状化合物では被覆されていないため、半導体結晶粒子の表面欠陥の保護が十分でないことによるものと考えられる。
【０１０９】
本発明において上記で好適な実施形態を説明した半導体ナノ粒子蛍光体は、上記に限定されるものではなく、上記以外の構成とすることもできる。
【０１１０】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１１１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明により提供される半導体ナノ粒子蛍光体は、発光効率、分散性に優れているので、たとえば青色ＬＥＤ等に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０，２０，３０ 半導体ナノ粒子蛍光体、１１，２１，３１ 半導体結晶粒子、１２，２２，３２ 修飾有機化合物、１４，２４ 層状化合物、２３，３３ 半導体結晶コア、２５，３５ シェル層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１３族−１５族半導体からなる半導体結晶粒子と、
前記半導体結晶粒子に結合する修飾有機化合物と、
前記修飾有機化合物で保護された前記半導体結晶粒子を挟持する層状化合物とを備える、半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項２】
前記層状化合物は、金属酸化物からなる、請求項１に記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項３】
前記半導体結晶粒子は、ボーア半径の２倍以下の平均粒子径である、請求項１または２に記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項４】
前記半導体結晶粒子は、１３族窒化物半導体からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項５】
前記半導体結晶粒子は、窒化インジウムからなる、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項６】
前記半導体結晶粒子は、１３族混晶窒化物半導体からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項７】
前記修飾有機化合物は、ヘテロ原子を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項８】
前記修飾有機化合物は、アミンである、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項９】
前記修飾有機化合物は、直鎖アルキル基を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項１０】
前記半導体結晶粒子は、半導体結晶コアと、該半導体結晶コアを被覆するシェル層とからなる、請求項１〜９のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項１１】
前記シェル層は、２層以上の積層構造である、請求項１０に記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項１】
１３族−１５族半導体からなる半導体結晶粒子と、
前記半導体結晶粒子に結合する修飾有機化合物と、
前記修飾有機化合物で保護された前記半導体結晶粒子を挟持する層状化合物とを備える、半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項２】
前記層状化合物は、金属酸化物からなる、請求項１に記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項３】
前記半導体結晶粒子は、ボーア半径の２倍以下の平均粒子径である、請求項１または２に記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項４】
前記半導体結晶粒子は、１３族窒化物半導体からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項５】
前記半導体結晶粒子は、窒化インジウムからなる、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項６】
前記半導体結晶粒子は、１３族混晶窒化物半導体からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項７】
前記修飾有機化合物は、ヘテロ原子を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項８】
前記修飾有機化合物は、アミンである、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項９】
前記修飾有機化合物は、直鎖アルキル基を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項１０】
前記半導体結晶粒子は、半導体結晶コアと、該半導体結晶コアを被覆するシェル層とからなる、請求項１〜９のいずれかに記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【請求項１１】
前記シェル層は、２層以上の積層構造である、請求項１０に記載の半導体ナノ粒子蛍光体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−７４２２１（Ｐ２０１１−７４２２１Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２７１０３（Ｐ２００９−２２７１０３）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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