2018 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of Cd-free quantum dots exhibiting band edge fluorescence
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18H03863
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
桑畑 進 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40186565)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 量子ドット / カドミウムフリー / 蛍光材料 / コア・シェル構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．柔軟性のある表面修飾剤.
量子ドットのシェルとして多用されている有機分子やZnS等の無機半導体材料の中間の性質を持っている金属有機構造体（Metal Organic Framework (MOF)）の利用を考え、代表的なMOFであるZIF-8を量子ドット表面に修飾する方法を種々試みた。単純に量子ドットが分散した溶液中に原料を一気に溶解してZIF-8を合成すると、数個～数十個の量子ドットを取り込んだZIF-8のナノ結晶が得られた。一方、量子ドット存在下での溶液にZIF-8を合成する材料を滴下することで徐々に反応を行う方法によってZIF-8を合成すると、量子ドットを１つずつ取り込んだFナノ結晶を合成することに成功した。この場合、量子ドット表面とZIF-8にはバインダー的な材料が皆無である事も重要な特徴である。
２．光捕集アンテナによる発光強度増加
芳香族シアノ化合物と金属イオンから構成され、内部で光励起電子移動を起こすPCPやMOFを、１の方法と同様にナノ粒子表面に成長させる事を試み、同様に合成できる事を確認した。そして、エネルギー移動により量子ドットからの発光が増強することを確認した。
３．電気伝導による電界発光素子の作製
「量子ドットEL」を目標として、半導体性を有する材料をシェルとした量子ドットの合成を試みた。この場合、ある程度の大きさのシェル材料の中に複数の量子ドットが散在している方が有利である。すなわち、滴下反応方式以外の方法で反応条件を精査することによって、そのような構造の材料を合成する事に成功した。合成した量子ドット材料をセルに封入して電圧印加することによって、発光することを確認した。同時にシェル剤だけの電気特性も計測し、EL発光の効率を向上させるための指針を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の主目的は、コア・シェル構造を有するCdフリー半導体量子ドットの合成であり、研究計画段階では本年度は複数の量子ドットを取り込んだシェル剤のマイクロ粒子の合成を目指していた。しかし研究実績に記入したように、滴下反応方式を選択することにより、当初の目的とした材料のみならず、一つの量子ドットを取り込んだシェル材料のナノ結晶体の合成にも成功した。コア・シェル構造の量子ドットの利用法を考えた場合、後者の構造の材料を作ることができるか否かは非常に大きいポイントであり、これに成功した事は研究の進展が一気に進むことを意味しており、自己評価を高くすべき成功であると確信している。一方、それぞれの材料のデバイス化についても、基本的な動作は確認できており、今後の研究に対する期待度は極めて高いものとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
複数の量子ドットを取り込んだシェル結晶、ならびに一つの量子ドットを取り込んだシェル材料のナノ結晶について、それぞれの形状に適した応用デバイスとしての各材料の基本性質を調査する。上記のように2018年度の研究の進み具合が極めて良かったので、当初の計画の項目によっては前倒しして推進していく予定である。
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