【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及单晶球状硅纳米粒子。
技术介绍
1、硅是近年来支撑电子学发展的半导体。自从1990年确认可见光发光为多孔硅的形状以来，为了应用于发光元件，正在推进硅光子学领域的研究开发。硅是半导体，但在考虑可见光的发光和吸收的情况下，分为直接跃迁型和间接跃迁型这两种半导体来进行考察。在直接跃迁型的半导体中，在相对于动量的能量空间中，价带能量的顶部(价带顶)和导带能量的底部(导带底)位于同一动量，因此仅通过可见光的能量就能满足动量，因此发光(荧光)效率高。但是，在含有通常的半导体硅的间接跃迁型半导体中，价带顶与导带底不一致，因此在发光时，成为在可见光的动量中还加上了半导体硅的晶格振动的动量的动量，所以发光(荧光)效率比直接跃迁型半导体低。在通常的硅中，得到将相当于其带隙的能量1.2ev换算成波长的约1μm波长的近红外光的荧光，但通过设定为小于10nm的硅纳米粒径，可得到相当于可见光发光的荧光。其原因被认为，通过使硅纳米化，从间接跃迁型向直接跃迁型转变。予以说明，在硅纳米粒子从表面被氧化的情况下，有助于可见光发光的实质性的硅纳米粒径减少，因此实际上可以允许高达20nm的硅粒径。
2、关于产生可见光荧光的硅纳米粒子，专利文献1中公开了如下的硅纳米粒子的制造方法：使用市售的硅粒子(粒径100nm，硅纯度98％以上)，对结晶硅粉末进行氢氟酸处理以除去表面的氧化膜，用硝酸再次氧化表面而生成氧化膜，将该氧化膜用氢氟酸除去。但是，由于使用市售的硅粒子，所制造的硅纳米粒子不是单晶，实验例2的粒子的粒径为2000nm左右及10～20nm的
3、专利文献2中公开了通过向硅粉末照射脉冲激光，将蒸发的硅沉积在期望的基板上来制造硅纳米粒子的方法。但是，所制造的硅纳米粒子的粒径为50～100nm左右。另外，在该制造方法中，需要能够脉冲振荡的激光，不能廉价地制造半导体硅微粒。
4、专利文献3中公开了通过将混合了作为硅原料的化合物的硅化合物和醇的反胶束结构用还原物质还原来制造硅纳米粒子的方法。但是，实验no.9得到的硅纳米粒子在300nm～350nm的紫外波长区域发荧光，不是可见光的波长区域。因此，其工业应用范围狭窄，不能适用于照明和显示器领域。
5、专利文献4中公开了在使用0℃以下的反应温度的还原剂的有机溶剂中制造硅纳米粒子的方法。第[0065]～[0067]段中记载了为了抑制副反应等而限定为0℃以下的反应温度。但是，没有记载所制造的硅纳米粒子是否是单晶和球状。另外，由于是在烧瓶内的封闭条件下的制造方法，在反应生成的硅纳米粒子与反应物质共存的气氛中进行硅纳米粒子的生成，因此可能存在硅纳米粒子与反应物质的副反应。在实施例1中，向金属锂中加入dbb(4,4’-二叔丁基联苯)的四氢呋喃(thf)溶液，在室温下搅拌2～4小时，制备还原液，在-60℃下一次性加入四氯化硅使其反应，制造氯封端的硅纳米粒子，用己基溴化镁进行表面稳定化处理，制备烷基封端的硅纳米粒子。但是，如本申请说明书的比较例1所述，专利文献4的实施例1的烷基封端的硅纳米粒子是多晶的，不是单晶和球状。
6、本申请的申请人提出的专利文献5公开了通过使用具有能接近/分离的、相对旋转的处理用面间的流体处理装置来制造硅纳米粒子的方法。另外，记载了所制造的硅纳米粒子随着制造温度的变化，可以产生从蓝色到近红外的荧光。然而，没有公开硅纳米粒子是单晶和球状的。在实施例6～9中，向金属锂中加入dbb的thf溶液，在室温下搅拌而制备还原液，使用上述流体处理装置，在-50℃～-90℃下使四氯化硅反应，制造氯封端的硅纳米粒子，用己基溴化镁进行表面稳定化处理，制备烷基封端的硅纳米粒子。但是，如本申请说明书的比较例1所述，专利文献5的实施例6的烷基封端的硅纳米粒子是多晶的，不是单晶和球状。
7、现有技术文献
8、专利文献
9、专利文献1：日本特开2014-172766号
10、专利文献2：日本特开2017-081770号
11、专利文献3：日本特开2010-205686号
12、专利文献4：日本特开2007-012702号
13、专利文献5：日本专利4458202号
技术实现思路
1、专利技术要解决的课题
2、本专利技术的课题在于提供一种硅纳米粒子，其通过从200nm～300nm的深紫外线的光到可见光的宽波长的光的激发，能够以高的荧光量子效率产生从蓝色到橙色的荧光，能够高密度地填充太阳能电池和二次离子电池的电极材料等。
3、解决课题的手段
4、本专利技术人为了解决上述课题进行了深入的研究，结果发现，单晶、球状、平均粒径为1nm～20nm的单晶球状硅纳米粒子由于是不具有降低荧光效率的晶界的单晶，因此通过从200nm～300nm的深紫外线的光到可见光的宽波长的光的激发，能够以高的荧光量子效率产生荧光，能够高密度地填充太阳能电池和二次离子电池的电极材料等，从而完成了本专利技术。
5、即，本专利技术如下所述。
6、[1]一种单晶球状硅纳米粒子，其特征在于，是单晶，球状，平均粒径为1nm～20nm。
7、[2]如[1]所述的单晶球状硅纳米粒子，其使用通过透射电子显微镜观察到的单晶球状硅纳米粒子的投影图像的周长(z)和面积(s)，以式：4πs/z2计算出的圆形度的平均值为0.9以上。
8、[3]如[1]或[2]所述的单晶球状硅纳米粒子，其在ir吸收光谱中，在1950cm-1～2150cm-1的波数区域显示归属于si-h键的吸收。
9、[4]如[1]～[3]任一项所述的单晶球状硅纳米粒子，其在ir吸收光谱中，将1000cm-1～1200cm-1的波数范围内的极大峰的峰值强度设为a，将400cm-1～500cm-1的波数范围内的极大峰的峰值强度设为b，计算出的比率：b/a小于0.2。
10、[5]如[1]～[4]任一项所述的单晶球状硅纳米粒子，其在ir吸收光谱中，将1000cm-1～1200cm-1的波数范围内的极大峰的峰值强度设为a，将530cm-1～630cm-1的波数范围内的极大峰的峰值强度设为c，计算出的比率：c/a小于0.2。
11、[6]如[1]～[5]任一项所述的单晶球状硅纳米粒子，其特征在于，在400nm～600nm的波长范围内产生荧光极大。
12、[7]如[1]～[6]任一项所述的单晶球状硅纳米粒子，其中，通过激发光的波长为300nm以下的深紫外线，在400nm～600nm的波长范围内产生荧光极大。
13、专利技术效果
14、根据本专利技术的单晶球状硅纳米粒子，由于是不具有降低荧光效率的晶界的单晶，因此通过从200nm～300nm的深紫外线的光到可见光的宽波长的光的激发，能够以高的荧光量子效率产生荧光，可以将目前已知的硅纳米粒子的荧光量子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.单晶球状硅纳米粒子，其特征在于，单晶，球状，平均粒径为1nm～20nm。
2.权利要求1所述的单晶球状硅纳米粒子，其中，使用通过透射电子显微镜观察到的单晶球状硅纳米粒子的投影图像的周长Z和面积S，以式：4πS/Z2计算出的圆形度的平均值为0.9以上。
3.权利要求1或2所述的单晶球状硅纳米粒子，其在IR吸收光谱中，在1950cm-1～2150cm-1的波数区域显示归属于Si-H键的吸收。
4.权利要求1～3任一项所述的单晶球状硅纳米粒子，其在IR吸收光谱中，将1000cm-1～1200cm-1的波数范围内的极大峰的峰值强度设为A，将400cm-1～500cm-1的波数范围内的极大峰的峰值强度设为B，计算出的比率：B/A小于0.2。
5.权利要求1～4任一项所述的单晶球状硅纳米粒子，其在IR吸收光谱中，将1000cm-1～1200cm-1的波数范围内的极大峰的峰值强度设为A，将530cm-1～630cm-1的波数范围内的极大峰的峰值强度设为C，计算出的比率：C/A小于0.2。
6.权利要求1～5任一项所述的单晶球状硅纳
7.权利要求1～6任一项所述的单晶球状硅纳米粒子，其通过激发光的波长为300nm以下的深紫外线，在400nm～600nm的波长范围内产生荧光极大。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.单晶球状硅纳米粒子，其特征在于，单晶，球状，平均粒径为1nm～20nm。
2.权利要求1所述的单晶球状硅纳米粒子，其中，使用通过透射电子显微镜观察到的单晶球状硅纳米粒子的投影图像的周长z和面积s，以式：4πs/z2计算出的圆形度的平均值为0.9以上。
3.权利要求1或2所述的单晶球状硅纳米粒子，其在ir吸收光谱中，在1950cm-1～2150cm-1的波数区域显示归属于si-h键的吸收。
4.权利要求1～3任一项所述的单晶球状硅纳米粒子，其在ir吸收光谱中，将1000cm-1～1200cm-1的波数范围内的极大峰的峰值强度设为a，将400cm-1～500cm-1的波...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。