第13族氮化物半導體粒子熒光體及其制造方法技術

傳統發明專利技術的半導體粒子熒光體在媒介中的分散性差，此外，不顯示紅色、綠色、藍色的熒光，無法混色而獲得白色發光。此外，其制造方法的合成步驟復雜，特別是為了對半導體粒子的組成／粒徑進行控制，需要對合成方法進行精密控制。因而，提供分散性高的第１３族氮化物半導體粒子熒光體（１０），該第１３族氮化物半導體粒子熒光體（１０），其中形成包含第１３族元素與氮原子所成的鍵的納米晶體粒子（１１）作為半導體粒子，并用含雜原子、且分子量為２００～５００的表面改性有機化合物（１２）對該納米晶體粒子（１１）進行覆蓋。此外，還提供該第１３族氮化物半導體粒子熒光體（１０）的簡便制造方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及半導體粒子熒光體及其制造方法，詳細地說，本專利技術涉及 改善了發光強度、發光效率的第13族氮化物半導體粒子熒光體，以及合成 程序簡便、合成收率高的第13族氮化物半導體粒子熒光體制造方法。
技術介紹
已知如果將半導體納米晶體粒子(以下稱"納米晶體粒子")減小到激子 玻爾半徑左右，則會顯現出量子尺寸效應。所謂量子尺寸效應是指物質 的尺寸變小，則其中的電子無法自由運動，在這樣的狀態下，電子的能量 并非任意而是只能取特定的值。例如，尺寸越小，則由激子玻爾半徑左右 的納米晶體粒子產生的光的波長越短。但是，在顯現這種效應的納米晶體粒子表面，懸空鍵(未結合鍵)處于支 配地位，所以產生了表面缺陷。因而，提出了通過用能隙比納米晶體粒 子能隙更大的半導體材料包覆納米晶體粒子，來蓋住納米晶體粒子的表面 缺陷的技術(參考非專利文獻l(Yun Wei Cao and Uri Banin著("Growth and Properties of Semiconductor Core/Shell Nanocrystals with InAs Cores" Journal of American Chemical Society 2000, 122， 9692-9702)American Chemical Society出版))。具體而言，提出了將由InAs構成的納米晶體粒子作為半 導體核，將GaAs、 InP、 CdSe作為保護半導體殼，從而采用半導體核/保護 半導體殼結構。此外，為了改善耐水性、光學特性等，還嘗試了合成通過有機連接殘 基結合了氨基的半導體超微粒子(參考專利文獻1:特開2002-38145號公報)。 專利文獻l特開2002-38145號公報非專利文獻1 Yun Wei Cao and Uri Banin著("Growth and Properties of Semiconductor Core/Shell Nanocrystals with InAs Cores" Journal of American Chemical Society 2000 ， 122, 9692-9702)American Chemical Society出版
技術實現思路
專利技術所要解決的問題非專利文獻1中記載的各種用保護半導體殼包覆的半導體核主要具有在近紅外區的發光波長。因此，該半導體核不能被作為激發光源的GaN類 半導體發光元件激發而顯示紅色、綠色、藍色的熒光，不能將這些顏色的 熒光混合起來(混色)而得到白色發光。此外，專利文獻1記載的半導體超微粒子將有機連接殘基結合于納米 晶體粒子，因此，結合力弱，不足以完全保護納米晶體粒子、改善表面缺 陷。此外，有機連接殘基是直鏈狀的，其分散納米晶體粒子的能力弱，且 會發生凝聚，所以因納米晶體粒子界面上的缺陷而導致效率降低。此外， 通過有機連接殘基來控制納米晶體粒子的粒徑是不可能的。鑒于以上情況，本專利技術的目的是提供下述第13族氮化物半導體粒 子熒光體、及其簡便制造方法，所述第13族氮化物半導體粒子熒光體分散 性高、發光效率高、可靠性好，且因蓋住了納米晶體粒子的表面缺陷，有 機化合物得以牢固結合。 解決問題的方法本專利技術涉及用表面改性有機化合物對納米晶體粒子進行覆蓋而成的第 13族氮化物半導體粒子熒光體，所述納米晶體粒子包含第13族元素與氮原 子形成的鍵，所述表面改性有機化合物包含雜原子且分子量為200~500。這里，表面改性有機化合物優選為胺，特別優選為叔胺。優選表面改 性有機化合物的氮原子與納米晶體粒子的第13族元素配位。更優選表面改 性有機化合物包含2種以上的化合物。此外，本專利技術中，納米晶體粒子的第13族元素可以是2種以上元素。此外，本專利技術中，優選納米晶體粒子的粒徑為激子玻爾半徑的2倍以下。此外，本專利技術提供用表面改性有機化合物覆蓋包含第13族元素與氮 原子所成的鍵的納米晶體粒子而成的第13族氮化物半導體粒子熒光體的制 造方法，其中，通過對合成溶液進行加熱的步驟來控制納米晶體粒子的粒 徑，所述合成溶液至少由具有第13族元素與氮元素所成的鍵的化合物、與 含雜原子且分子量為200 500的表面改性有機化合物混合而成。這里，可 以使用2種以上的表面改性有機化合物。此外，包含第13族元素與氮原子所成的鍵的化合物優選為In化合物 和/或Ga化合物。本專利技術中，優選使用烴類作為合成溶液的溶劑。此外，本專利技術中，加熱合成溶液的溫度優選為180 500°C。此外，加熱 合成溶液的合成時間優選為6~72小時。 專利技術效果本專利技術提供包含納米晶體粒子和表面改性有機化合物的寬帶隙第13 族氮化物半導體粒子熒光體。在本專利技術的第13族氮化物半導體粒子熒光體 中，含雜原子且分子量為200 500的表面改性有機化合物牢固結合在納米 晶體粒子表面，保護納米晶體粒子的表面缺陷。此外，納米晶體粒子之間 通過有機分子層隔離，納米晶體粒子之間不凝聚，分散性良好，當使用熒 光體時操作容易。此外，表面改性有機化合物牢固地保護著納米晶體粒子 的表面，因此，可以耐受由于激發光源導致的劣化，結果是第13族氮化物 半導體粒子熒光體的發光強度提高。此外，根據本專利技術的第13族氮化物半導體粒子熒光體的制造方法， 在合成溶劑中進行反應，通過適宜地選擇表面改性有機化合物，能夠控制 納米晶體粒子的粒徑。此外，與氣相合成相比步驟少，且在液相中進行合 成的同時，可以保護納米晶體粒子表面，能夠1步合成表面缺陷少、分散 性良好的經表面改性的第13族氮化物半導體粒子熒光體，且能夠大量合成 上述第13族氮化物半導體粒子萸光體。附圖說明圖1:本專利技術的第13族氮化物半導體粒子熒光體的示意圖。圖2:是示出了表示第13族氮化物半導體粒子熒光體的發光特性的發光強度與納米晶體粒子粒徑之間的關系。圖3:比較例1中合成的半導體粒子熒光體的示意圖。符號說明10:第13族氮化物半導體粒子熒光體、11:納米晶體粒子、12:表面改性 有機化合物。具體實施方式<第13族氮化物半導體粒子熒光體>以下，基于圖l對本專利技術的第13族氮化物半導體粒子熒光體的結構進 行說明。本專利技術的第13族氮化物半導體粒子熒光體IO是用表面改性有機 化合物12覆蓋納米晶體粒子11而構成的。可以認為對于該覆蓋，諸如 表面改性有機化合物12的雜原子配位結合于納米晶體粒子IO這樣的化學 結合、以及基于物理吸附的結合這兩者均有貢獻。 <納米晶體粒子>本專利技術的納米晶體粒子為半導體納米晶體粒子，其為包含第13族元素 (B、 Al、 Ga、 In、 Tl)中的至少一種與氮原子所成的^^建的化合物。作為納米 晶體粒子，優選的是GaN、 InN、 A1N、 InGaN、 InAlN、 GaAlN、 InAGaN。該納米晶體粒子中可以含有非有意添加的(意図L&V、)雜質，此外，還 可以在低濃度范圍內有意地添加2族元素(Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba)、 Zn或者 Si中的至少任意一種作為摻雜劑。摻雜劑的濃度范圍特別優選在 lxl0"cm'3 lxl0"cm-3之間，此外，優選使用的摻雜劑為Mg、 Zn、 Si。該納米晶體粒子可以是僅由上述組成構成的單一粒子結構，也可以是 被不同組成的1種以上半導體殼所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種第１３族氮化物半導體粒子熒光體（１０），該第１３族氮化物半導體粒子熒光體（１０）是用表面改性有機化合物（１２）對納米晶體粒子（１１）進行覆蓋而形成的，所述納米晶體粒子（１１）包含第１３族元素與氮原子所成的鍵，所述表面改性有機化合物（１２）包含雜原子且分子量為２００～５００。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：兩輪達也，齊藤肇，
申請(專利權)人：夏普株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]