半導体超格子膜の環境調和型マテリアルズプロセシング

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16656227
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 福中 康博 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (60111936)
• Keywords: 半導体ナノ粒子 / 硫化銅 / 銅-ドデカンチオール錯体

Research Abstract

非水溶媒中において、銅-ドデカンチオール錯体を熱分解することにより、単分散硫化銅ナノ粒子の合成を行った。析出相は、Cu_2Sの高温相であり、これはチオールによりCu(II)が還元されるためであると考えられる。この方法では系に水が存在しないため、Cu_<1.8>S等の不定比化合物や硫酸塩などの副生成物が生じない。これは、硫化銅のバンドギャップ構造が組成比に大きく左右されることを考慮すると、ナノ粒子の物性研究の観点から非常に優れた合成法であるといえる。
TEMやUV-vis等によりナノ粒子のキャラクタリゼーションを行った。今回得られた硫化物ナノ粒子は球状(多面体状)であったが、補助界面活性剤を添加することにより、コイン状のナノ粒子が得られた。高分解能TEM観察により、コインの短軸は(001)方向と一致する。界面活性剤が(001)面に特異的に吸着し、(001)軸方向の成長が阻害されたためと考えられる。
本法で得られたナノ粒子は、表面にチオール由来の炭化水素基を有しているため、親油性でありヘキサンやトルエンなどの有機溶剤によく分散する。このコロイド溶液をカーボン基板上に滴下することにより、超格子膜の生成が可能である。超格子は、一般的に最密充填構造であるHCPおよびFCC構造をとることが多いが、本系では非最密充填型構造であるストライプアレイが観察された。これは、1層目のサドルサイトにスタッキングすることで現れる構造である。これは、ナノ粒子の晶癖によるものではないかと考えられるが、詳細は不明である。