Металлоорганический синтез полупроводниковых нанокристаллов.

Традиционный синтез для получения частиц сферической формы и его модификации.

Появление коллоидных полупроводниковых квантовых точек связано с разработкой научной группой Бавенди высокотемпературного органометаллического синтеза монодисперсных СбЕ (Е - Б, Бе,Те) полупроводниковых нанокристаллов [1.2]. Синтез основан на введении органометаллических прекурсоров: диметилкадмия [(СНз^Сб] и триоктилфосфин селенида [ТОРБе] в раствор координирующего соединения триоктилфосфин оксида (ТОРО), нагретого до высоких температур (порядка 350 9С). Данный вид синтеза позволяет получать коллоидные наночастицы с хорошим качеством кристаллической решетки, с малой дисперсией по размерам (порядка 5%). Пассивация поверхности нанокристаллов СбБе, СбБ, СсГГе несколькими монослоями полупроводника с большей шириной запрещенной зоны (например, 2пБ) за счет уменьшения поверхностных дефектов ядра позволило получить полупроводниковые наночастицы с высоким квантовым выходом люминесценции (до 80%) [1.3]. Данный вид синтеза до сих пор очень широко используется для получения коллоидных полупроводниковых нанокристаллов, растворимых в неполярных средах (толуоле, хлороформе, гексане и др.).

Однако практически с момента разработки высокотемпературного органометаллического синтеза во многих научных группах мира не прекращается исследования по модификации метода и разработки новых видов синтеза коллоидных нанокристаллов. Это обусловлено тем, что метод имеет один принципиальный недостаток - несоблюдение постоянства химического состава синтезированных полупроводниковых частиц. Это означает, что в результате синтеза всегда имеется ансамбль частиц, который может быть охарактеризован средним размером ядра частицы с определенной дисперсией по размерам. Следует отметить, что этот недостаток, к сожалению, присущ и всем остальным современным методам синтеза коллоидных полупроводниковых нанокристаллов. Помимо этого метод имеет ряд других существенных недостатков. Так, во время органометаллического синтеза необходимо использовать высокотоксичные, самовоспламеняющиеся и взрывоопасные химические реагенты при высоких температурах.

Существует большое число модификаций высокотемпературного синтеза, в которых исключено использование опасного органометаллического прекурсора (диметилкадмия [(СНзЬСб]). Например, в работе [1.4] был использован оксид кадмия (CdO) для получения полупроводниковых коллоидных квантовых точек CdSe, CdS и CdTe. В других модификациях высокотемпературного металлоорганического синтеза наночастиц вместо смеси диметилкадмия [(СНзЬСб] и триоктилфосфин селенида [TOPSe] предусматривается использование одного прекурсора. Например, в качестве однокомпонентного прекурсора может быть использованы bis(dialkyldithio-/diseleno-carbamato)cadmium(Il) или zinc(Il): M(E2CNR.2) (где М = Zn или Cd, Е = S или Se, R = alkyl), которые вводились при пониженной температуре (порядка 200 еС). Использование данных прекурсоров позволило синтезировать нанокристаллы относительно хорошего качества. В работе [1.5] таким способом помимо квантовых точек CdS также были синтезированы квантовые точки смешанного состава CdSxSex.i. Следует отметить, что большинство модификаций метода, в которых используется однокомпонентный прекурсор, не позволяет синтезировать полупроводниковые квантовые точки с высоким квантовым выходом люминесценции и хорошей монодисперсностью.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >