Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7622356B2 - Quantum dots, quantum dot precursors, and methods for producing quantum dots - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7622356B2 - Quantum dots, quantum dot precursors, and methods for producing quantum dots - Google Patents

Quantum dots, quantum dot precursors, and methods for producing quantum dots Download PDF

Info

Publication number
JP7622356B2
JP7622356B2 JP2020089822A JP2020089822A JP7622356B2 JP 7622356 B2 JP7622356 B2 JP 7622356B2 JP 2020089822 A JP2020089822 A JP 2020089822A JP 2020089822 A JP2020089822 A JP 2020089822A JP 7622356 B2 JP7622356 B2 JP 7622356B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quantum dots
fluorescence
zinc
cadmium
added
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020089822A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021183681A (en
Inventor
惣一朗 荷方
雅典 田中
佑子 小椋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Holdings Inc
Original Assignee
Toppan Holdings Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Holdings Inc filed Critical Toppan Holdings Inc
Priority to JP2020089822A priority Critical patent/JP7622356B2/en
Publication of JP2021183681A publication Critical patent/JP2021183681A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7622356B2 publication Critical patent/JP7622356B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Description

本発明は、量子ドット、量子ドット前駆体、及び、量子ドットの製造方法に関する。 The present invention relates to quantum dots, quantum dot precursors, and methods for producing quantum dots.

量子ドットは、数百~数千個程度の原子から構成された、粒径が数nm~数十nm程度のナノ粒子である。量子ドットは、蛍光ナノ粒子、半導体ナノ粒子、又はナノクリスタルとも呼ばれる。量子ドットは、ナノ粒子の粒径や組成によって、発光波長を種々変更することができるという特徴を有する。 Quantum dots are nanoparticles composed of hundreds to thousands of atoms and with diameters of several nm to tens of nm. Quantum dots are also called fluorescent nanoparticles, semiconductor nanoparticles, or nanocrystals. Quantum dots have the characteristic that the emission wavelength can be changed in various ways depending on the particle size and composition of the nanoparticles.

量子ドットの性能を表すものとして、蛍光量子収率(Quantum Yield:QY)や蛍光半値幅(Full Width at Half Maximum:FWHM)が挙げられる。量子ドットを可視光領域の波長変換材料として用いる場合、その最も大きな特徴として、表現可能な色の範囲が広いこと、すなわち高色域化が挙げられる。量子ドットを用いて高色域化を達成するためには、蛍光半値幅を狭くすることが重要である。 The performance of quantum dots can be expressed by the fluorescence quantum yield (QY) and the fluorescence full width at half maximum (FWHM). When quantum dots are used as wavelength conversion materials in the visible light region, their most significant feature is the wide range of colors that can be expressed, i.e., a wide color gamut. In order to achieve a wide color gamut using quantum dots, it is important to narrow the fluorescence full width at half maximum.

この高い蛍光量子収率及び狭い蛍光半値幅をもつ緑または赤色の量子ドットとしては、カドミウム(Cd)を用いたセレン化カドミウム(CdSe)系の量子ドット、又はこの量子ドットに亜鉛(Zn)もしくは硫黄(S)を固溶させた4元素から成るZnCdSeS等が代表的な材料である。 Representative materials for green or red quantum dots with this high fluorescence quantum yield and narrow fluorescence half-width include cadmium selenide (CdSe) quantum dots using cadmium (Cd), or ZnCdSeS, which is made up of four elements, with zinc (Zn) or sulfur (S) dissolved in the quantum dots.

例えば、非特許文献1では、銅(Cu)とセレン(Se)化合物から成るCuSeの量子ドットを合成した後、亜鉛(Zn)又はカドミウム(Cd)で金属交換することでZnSe又はCdSeの量子ドットを得ることに成功している。しかし、金属交換方法で良好な発光特性を示す報告については記載されていない。 For example, in Non-Patent Document 1, quantum dots of CuSe consisting of a copper (Cu) and selenium (Se) compound are synthesized, and then metal-exchanged with zinc (Zn) or cadmium (Cd) to obtain quantum dots of ZnSe or CdSe. However, there is no report showing good luminescence properties using the metal-exchange method.

J.Am.Chem.Soc.(2015)137 29 9315-9323J. Am. Chem. Soc. (2015) 137 29 9315-9323

以上のように、Cd系量子ドットの研究開発は進んでいるものの、金属交換法(カチオン交換法)を用いて、蛍光波長400~800nm、且つ蛍光半値幅35nm以下の発光特性を有するCd系量子ドットは報告されていない。 As described above, although research and development of Cd-based quantum dots is progressing, no Cd-based quantum dots have been reported that have been produced using the metal exchange method (cation exchange method) and have luminescence characteristics of a fluorescence wavelength of 400 to 800 nm and a fluorescence half-width of 35 nm or less.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、蛍光半値幅の狭いCd系量子ドット、量子ドット前駆体、及び、低温で合成することができる金属交換法を用いて、量産が可能で、安全性が高いCd系量子ドットの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and aims to provide a method for mass-producing Cd-based quantum dots that are safe and can be produced using Cd-based quantum dots with narrow fluorescence half-widths, quantum dot precursors, and a metal exchange method that allows synthesis at low temperatures.

本発明における量子ドットの製造方法は、有機銅化合物、或いは、無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物とから、前駆体としてのCuSe、或いは、CuSeSを合成し、亜鉛化合物とカドミウム化合物を、同時に添加して、CuSe、或いは、CuSeSの銅と、カドミウム及び亜鉛とを金属交換し、Zn/Cdのモル比が、10以上20以下のCdZnSeからなり、或いは、Zn/Cdのモル比が、10以上20以下であり、S/Seのモル比が、0より大きく0.2以下のCdZnSeSからなり、蛍光半値幅が35nm以下であり、平均粒径が、2nm以上10nm以下の量子ドットのコアを合成することを特徴とする。 The method for producing quantum dots in the present invention is characterized by synthesizing Cu 2 Se or Cu 2 SeS as a precursor from an organic copper compound or an inorganic copper compound and an organic chalcogen compound, simultaneously adding a zinc compound and a cadmium compound to perform metal exchange between the copper of Cu 2 Se or Cu 2 SeS and the cadmium and zinc, and synthesizing a quantum dot core consisting of CdZnSe with a Zn/Cd molar ratio of 10 to 20 or CdZnSeS with a Zn/Cd molar ratio of 10 to 20 and a S/Se molar ratio of more than 0 and 0.2 or less , having a fluorescence half-width of 35 nm or less and an average particle size of 2 nm to 10 nm.

本発明のCd系量子ドットによれば、蛍光半値幅を狭くでき、高色域化の向上を図ることができる。 The Cd-based quantum dots of the present invention can narrow the fluorescence half-width and improve the color gamut.

また本発明の量子ドットの製造方法によれば、蛍光半値幅が狭いCd系量子ドットを、安全に、且つ、量産可能な方法で製造することが可能である。 In addition, the quantum dot manufacturing method of the present invention makes it possible to safely manufacture Cd-based quantum dots with narrow fluorescence half-widths in a manner that allows for mass production.

図1Aは、本発明の実施形態における量子ドットの模式図である。図1Bは、図1Aとは異なる本発明の実施形態における量子ドットの模式図である。Fig. 1A is a schematic diagram of a quantum dot according to an embodiment of the present invention, and Fig. 1B is a schematic diagram of a quantum dot according to an embodiment of the present invention different from that of Fig. 1A. 実施例1におけるCdSeの蛍光(Photoluminescence:PL)スペクトルである。1 is a photoluminescence (PL) spectrum of CdSe in Example 1. 実施例2におけるZnCdSeのPLスペクトルである。1 is a PL spectrum of ZnCdSe in Example 2. 実施例3におけるZnCdSeのPLスペクトルである。1 is a PL spectrum of ZnCdSe in Example 3. 実施例4におけるZnCdSeのPLスペクトルである。1 is a PL spectrum of ZnCdSe in Example 4. 実施例5におけるZnCdSeSのPLスペクトルである。1 is a PL spectrum of ZnCdSeS in Example 5. 実施例1におけるCdSeのX線回折(Xray Diffraction:XRDスペクトル)である。1 is an X-ray diffraction (XRD) spectrum of CdSe in Example 1. 実施例2におけるZnCdSeのXRDスペクトルである。1 is an XRD spectrum of ZnCdSe in Example 2. 実施例3におけるZnCdSeのXRDスペクトルである。1 is an XRD spectrum of ZnCdSe in Example 3. 実施例4におけるZnCdSeのXRDスペクトルである。1 is an XRD spectrum of ZnCdSe in Example 4. 実施例5におけるZnCdSeSのXRDスペクトルである。1 is an XRD spectrum of ZnCdSeS in Example 5. 実施例1におけるCdSeの走査線電子顕微鏡(Scanning Electron Microscopy:SEM)写真である。1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of CdSe in Example 1. 実施例2におけるZnCdSeのSEM写真である。1 is a SEM photograph of ZnCdSe in Example 2. 実施例3におけるZnCdSeのSEM写真である。1 is a SEM photograph of ZnCdSe in Example 3. 実施例4におけるZnCdSeのSEM写真である。1 is a SEM photograph of ZnCdSe in Example 4. 実施例5におけるZnCdSeSのSEM写真である。1 is a SEM photograph of ZnCdSeS in Example 5.

近年において、Cd系量子ドットの研究開発が進んでいる。従来においては、各原料を直接反応させている合成が多い。直接合成法では、高温下で合成、又は、反応性を高めるために、例えば、ジエチル亜鉛(EtZn)などの有機亜鉛化合物を使用する合成方法がある。しかしながら、高温下で合成又はジエチル亜鉛等の反応性が高い試薬を使用する場合においても、反応時に発熱、又は発火等の危険を伴う。そのため、安全面においても量産には不向きである。 In recent years, research and development of Cd-based quantum dots has progressed. Conventionally, there are many syntheses in which each raw material is directly reacted. In the direct synthesis method, there is a synthesis method in which synthesis is performed at high temperatures or an organic zinc compound such as diethyl zinc (Et 2 Zn) is used to increase reactivity. However, even when synthesis is performed at high temperatures or a highly reactive reagent such as diethyl zinc is used, there is a risk of heat generation or fire during the reaction. Therefore, it is not suitable for mass production from a safety standpoint.

そこで本発明者らは、低温で合成することができるカチオン交換法を用いて、狭い蛍光半値幅を有し、青~赤色蛍光を発するCd系量子ドットを開発するに至った。また、量子ドットの製造の際、量産可能な方法で且つ高い安全性にて合成することを可能とした。 The inventors have therefore developed Cd-based quantum dots that have a narrow fluorescence half-width and emit blue to red fluorescence, using a cation exchange method that allows synthesis at low temperatures. In addition, they have made it possible to synthesize quantum dots using a method that allows for mass production and is highly safe.

以下、本発明の一実施形態(以下、「実施形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、「~」の表記は、下限値及び上限値の双方を範囲として含む。 One embodiment of the present invention (hereinafter, abbreviated as "embodiment") will be described in detail below. Note that the present invention is not limited to the following embodiment, and can be practiced with various modifications within the scope of the gist. In addition, the notation "to" includes both the lower limit and the upper limit as a range.

図1A及び図1Bは、本実施形態における量子ドットの模式図である。 Figures 1A and 1B are schematic diagrams of quantum dots in this embodiment.

図1Aに示す量子ドット1は、カドミウム(Cd)とセレン(Se)、或いは、カドミウム(Cd)と亜鉛(Zn)とセレン(Se)、又は、カドミウム(Cd)と亜鉛(Zn)とセレン(Se)と硫黄(S)、又は、カドミウム(Cd)と亜鉛(Zn)と硫黄(S)とを含有するナノクリスタルである。 Quantum dot 1 shown in FIG. 1A is a nanocrystal containing cadmium (Cd) and selenium (Se), or cadmium (Cd), zinc (Zn), and selenium (Se), or cadmium (Cd), zinc (Zn), selenium (Se), and sulfur (S), or cadmium (Cd), zinc (Zn), and sulfur (S).

量子ドット1は、バンド端発光による蛍光特性を有し、その粒子がナノサイズであることより量子サイズ効果を発現する。 Quantum dot 1 has fluorescent properties due to band-edge emission, and because the particles are nano-sized, they exhibit a quantum size effect.

ここで「ナノクリスタル」とは、数nm~数十nm程度の粒径を有するナノ粒子を指す。本実施形態では、多数の量子ドット1を、略均一の粒径にて生成することができる。 Here, "nanocrystal" refers to nanoparticles with a particle size of about several nm to several tens of nm. In this embodiment, a large number of quantum dots 1 can be produced with a roughly uniform particle size.

量子ドット1に含まれる、CdとZn、CdとZnとSe、或いは、CdとZnとSeとS、又は、CdとZnとSは主成分であるが、これら元素以外の元素が含まれていてもよい。 The quantum dot 1 contains Cd and Zn, Cd, Zn and Se, or Cd, Zn, Se and S, or Cd, Zn and S as its main components, but may contain elements other than these elements.

本実施形態の量子ドット1は、蛍光半値幅が35nm以下である。「蛍光半値幅」とは、蛍光スペクトルにおける蛍光強度のピーク値の半分の強度での蛍光波長の広がりを示す半値全幅(Full Width at Half Maximum)を指す。また、蛍光半値幅は、32nm以下であることが好ましい。また、蛍光半値幅は、30nm以下であることがより好ましい。また、蛍光半値幅は、25nm以下であることが更に好ましい。また、蛍光半値幅は、20nm以下であることが更により好ましい。このように、本実施形態では蛍光半値幅を狭くすることができるため、高色域化の向上を図ることができる。 The quantum dot 1 of this embodiment has a fluorescence half-width of 35 nm or less. "Fluorescence half-width" refers to the full width at half maximum, which indicates the spread of the fluorescence wavelength at half the intensity of the peak value of the fluorescence intensity in the fluorescence spectrum. The fluorescence half-width is preferably 32 nm or less. The fluorescence half-width is more preferably 30 nm or less. The fluorescence half-width is even more preferably 25 nm or less. The fluorescence half-width is even more preferably 20 nm or less. In this way, in this embodiment, the fluorescence half-width can be narrowed, thereby improving the color gamut.

本実施形態では、後述するように、量子ドット1を合成する反応系として、銅カルコゲニドを前駆体として合成した後に、前駆体に対して金属交換反応(カチオン交換反応)を行う。このような間接的な合成反応に基づいて量子ドット1を製造することで、蛍光半値幅を狭くすることができ、具体的には、35nm以下の蛍光半値幅を達成することができる。 In this embodiment, as described later, the reaction system for synthesizing quantum dots 1 is such that copper chalcogenide is synthesized as a precursor, and then a metal exchange reaction (cation exchange reaction) is performed on the precursor. By producing quantum dots 1 based on such an indirect synthesis reaction, the fluorescence half-width can be narrowed, and specifically, a fluorescence half-width of 35 nm or less can be achieved.

量子ドット1の表面には、多数の有機配位子2が配位していることが好ましい。これにより、量子ドット1同士の凝集を抑制でき、目的とする光学特性が発現する。反応に用いることのできる配位子は特に限定されないが、例えば、以下の配位子が、代表的なものとして挙げられる。 It is preferable that a large number of organic ligands 2 are coordinated to the surface of the quantum dots 1. This makes it possible to suppress aggregation between the quantum dots 1, and to develop the desired optical properties. There are no particular limitations on the ligands that can be used in the reaction, but the following ligands are representative examples:

(1)脂肪族1級アミン系
オレイルアミン:C1835NH、ステアリル(オクタデシル)アミン:C1837NH、ドデシル(ラウリル)アミン:C1225NH、デシルアミン:C1021NH、オクチルアミン:C17NH
(2)脂肪酸系
オレイン酸:C1733COOH、ステアリン酸:C1735COOH、パルミチン酸:C1531COOH、ミリスチン酸:C1327COOH、ラウリル(ドデカン)酸:C1123COOH、デカン酸:C19COOH、オクタン酸:C15COOH
(3)チオール系
オクタデカンチオール:C1837SH、ヘキサンデカンチオール:C1633SH、テトラデカンチオール:C1429SH、ドデカンチオール:C1225SH、デカンチオール:C1021SH、オクタンチオール:C17SH
(4)ホスフィン系
トリオクチルホスフィン:(C17P、トリフェニルホスフィン:(CP、トリブチルホスフィン:(C
(5)ホスフィンオキシド系
トリオクチルホスフィンオキシド:(C17P=O、トリフェニルホスフィンオキシド:(CP=O、トリブチルホスフィンオキシドf:(CP=O
( 1 ) Aliphatic primary amines Oleylamine: C18H35NH2 , stearyl (octadecyl) amine : C18H37NH2 , dodecyl (lauryl) amine : C12H25NH2 , decylamine : C10H21NH2 , octylamine : C8H17NH2
(2) Fatty Acids Oleic acid: C 17 H 33 COOH, stearic acid: C 17 H 35 COOH, palmitic acid: C 15 H 31 COOH, myristic acid: C 13 H 27 COOH, lauryl (dodecanoic) acid: C 11 H 23 COOH, decanoic acid: C 9 H 19 COOH, octanoic acid: C 7 H 15 COOH
( 3) Thiols: Octadecanethiol: C18H37SH , hexanedecanethiol: C16H33SH , tetradecanethiol: C14H29SH , dodecanethiol : C12H25SH , decanethiol : C10H21SH , octanethiol : C8H17SH
(4) Phosphine-based compounds: Trioctylphosphine: (C 8 H 17 ) 3 P, triphenylphosphine: (C 6 H 5 ) 3 P, tributylphosphine: (C 4 H 9 ) 3 P
(5) Phosphine oxide series Trioctylphosphine oxide: (C 8 H 17 ) 3 P═O, triphenylphosphine oxide: (C 6 H 5 ) 3 P═O, tributylphosphine oxide f: (C 4 H 9 ) 3 P═O

本実施形態における量子ドット1の蛍光量子収率(Quantum Yield)は、10%以上である。また、蛍光量子収率は、30%以上であることがより好ましく、50%以上であることが更に好ましい。このように、本実施形態では、量子ドット1の蛍光量子収率を高めることができる。 In this embodiment, the quantum dot 1 has a fluorescence quantum yield of 10% or more. In addition, the fluorescence quantum yield is more preferably 30% or more, and even more preferably 50% or more. In this way, in this embodiment, the fluorescence quantum yield of the quantum dot 1 can be increased.

本実施の形態における量子ドット1の平均粒径は、2nm以上10nm以下である。また、量子ドット1の平均粒径は、3nm以上9nm以下であることが好ましく、4nm以上8nm以下であることが更に好ましい。「平均粒径」は、10個以上(200個以上が好ましい)の全ての粒子の直径を円相当径にて算出し、その平均値を粒径とする。 In this embodiment, the average particle size of the quantum dots 1 is 2 nm or more and 10 nm or less. The average particle size of the quantum dots 1 is preferably 3 nm or more and 9 nm or less, and more preferably 4 nm or more and 8 nm or less. The "average particle size" is calculated by averaging the diameters of all particles of 10 or more (preferably 200 or more) calculated as equivalent circle diameters.

また、本実施の形態における量子ドット1の粒径は、平均粒径の±2nmの範囲であることが好ましい。このように、本実施の形態では、多数の量子ドット1の粒径を、非常に均一に生成することができる。 In addition, the particle size of the quantum dots 1 in this embodiment is preferably within the range of ±2 nm of the average particle size. In this way, in this embodiment, it is possible to generate a large number of quantum dots 1 with very uniform particle sizes.

本実施形態では、蛍光波長を、400nm以上700nm以下程度にまで自由に制御することができる。本実施形態における量子ドット1は、カルコゲン元素を用いたZnCdSeSをベースとする固溶体である。本実施形態では、量子ドット1の粒径及び、量子ドット1の組成を調整することによって、蛍光波長を制御することが可能である。本実施の形態では、蛍光波長を、450nm以上とすることができる。なお、本実施形態では、蛍光波長を青~赤色に制御することが可能である。 In this embodiment, the fluorescence wavelength can be freely controlled to about 400 nm or more and 700 nm or less. The quantum dot 1 in this embodiment is a solid solution based on ZnCdSeS using chalcogen elements. In this embodiment, the fluorescence wavelength can be controlled by adjusting the particle size of the quantum dot 1 and the composition of the quantum dot 1. In this embodiment, the fluorescence wavelength can be set to 450 nm or more. Note that in this embodiment, the fluorescence wavelength can be controlled to blue to red.

図1Bに示す量子ドット1は、コア1aと、コア1aの表面に被覆されたシェル1bと、を有するコアシェル構造である。図1Bに示すように、量子ドット1の表面には多数の有機配位子2が配位していることが好ましい。 The quantum dot 1 shown in FIG. 1B has a core-shell structure having a core 1a and a shell 1b coated on the surface of the core 1a. As shown in FIG. 1B, it is preferable that a large number of organic ligands 2 are coordinated to the surface of the quantum dot 1.

図1Bに示す量子ドット1のコア1aは、図1Aに示すナノクリスタルである。したがって、コア1aは、CdとSe、CdとZnとSe、或いは、CdとZnとSeとS、又は、CdとZnとSで形成されることが好ましい。シェル1bは、特に材質を問うものではないが、例えば、硫化亜鉛(ZnS)等で形成される。 The core 1a of the quantum dot 1 shown in FIG. 1B is the nanocrystal shown in FIG. 1A. Therefore, the core 1a is preferably formed of Cd and Se, Cd, Zn and Se, or Cd, Zn, Se and S, or Cd, Zn and S. The shell 1b may be formed of any material, for example, zinc sulfide (ZnS).

なお、シェル1bは、コア1aの表面に固溶化した状態であってもよい。図1Bでは、コア1aとシェル1bとの境界を点線で示したが、これは、コア1aとシェル1bとの境界を分析により確認できてもできなくてもどちらでもよいことを指す。なお、本実施形態では、CdとSe、CdとZnとSe、或いは、CdとZnとSeとS、又は、CdとZnとSを有するコアのみでも蛍光を発する特徴を有する。 The shell 1b may be in a state of being solidified on the surface of the core 1a. In FIG. 1B, the boundary between the core 1a and the shell 1b is shown by a dotted line, but this means that the boundary between the core 1a and the shell 1b may or may not be confirmed by analysis. In this embodiment, the core alone containing Cd and Se, Cd, Zn, and Se, or Cd, Zn, Se, and S, or Cd, Zn, and S, is characterized by emitting fluorescence.

図1Bに示す量子ドット1も、図1Aと同様に、蛍光半値幅を32nm以下にすることができる。また、蛍光半値幅は、25nm以下であることがより好ましい。また、蛍光波長を、400nm以上で700nm以下程度にまで自由に制御することができる。そして、本実施形態では、蛍光波長を青色に制御することが可能である。 The quantum dot 1 shown in FIG. 1B can also have a fluorescence half-width of 32 nm or less, similar to that of FIG. 1A. Moreover, it is more preferable that the fluorescence half-width is 25 nm or less. Furthermore, the fluorescence wavelength can be freely controlled to be 400 nm or more and 700 nm or less. And in this embodiment, it is possible to control the fluorescence wavelength to blue.

続いて、本実施形態の量子ドット1の製造方法について説明する。まず、本実施形態では、有機銅化合物、或いは、無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物とから銅カルコゲニド(前駆体)を合成する。具体的には、前駆体としては、セレン化銅:CuSe、或いは、セレン化硫化銅:CuSeSであることが好ましい。 Next, a method for producing the quantum dot 1 of this embodiment will be described. First, in this embodiment, a copper chalcogenide (precursor) is synthesized from an organic copper compound or an inorganic copper compound and an organic chalcogen compound. Specifically, the precursor is preferably copper selenide: Cu 2 Se or copper selenide sulfide: Cu 2 SeS.

ここで、本実施形態では、CuSeのCu原料を、特に限定はしないが、例えば、下記の有機銅試薬や無機銅試薬を用いることができる。すなわち、酢酸塩として酢酸銅(I)Cu(OAc)、酢酸銅(II):Cu(OAc)、脂肪酸塩として、ステアリン酸銅:Cu(OC(=O)C1735、オレイン酸銅:Cu(OC(=O)C1733、ミリスチン酸銅:Cu(OC(=O)C1327、ドデカン酸銅:Cu(OC(=O)C1123、銅アセチルアセトネート:Cu(acac)、ハロゲン化物として1価、又は2価の両方の化合物が使用可能であり、塩化銅(I):CuCl、塩化銅(II):CuCl、臭化銅(I):CuBr、臭化銅(II):CuBr、ヨウ化銅(I):CuI、ヨウ化銅(II):CuIなどを用いることができる。 In this embodiment, the Cu raw material for Cu 2 Se is not particularly limited, but for example, the following organic copper reagents or inorganic copper reagents can be used. That is, as acetates, copper acetate (I) Cu(OAc) and copper acetate (II): Cu(OAc) 2 are usable; as fatty acid salts, copper stearate: Cu(OC(=O)C 17 H 35 ) 2 , copper oleate: Cu(OC(=O)C 17 H 33 ) 2 , copper myristate: Cu(OC(=O)C 13 H 27 ) 2 , copper dodecanoate: Cu(OC(=O)C 11 H 23 ) 2 , and copper acetylacetonate: Cu(acac) 2 are usable; as halides, both monovalent and divalent compounds can be used, and as such, copper chloride (I): CuCl, copper chloride (II): CuCl 2 , copper bromide (I): CuBr, and copper bromide (II): CuBr 2 are usable. , copper (I) iodide: CuI, copper (II) iodide: CuI2 , etc. can be used.

本実施形態では、セレンは、有機セレン化合物(有機カルコゲニド)を原料として用いる。特に、オレイルアミンとドデカンチオールの混合物に溶解させた溶液(Se-DDT/OLAm)は、カチオン交換後に良好な発光特性を示す。他にも、トリオクチルホスフィンのような長鎖のホスフィン系炭化水素である高沸点溶媒に硫黄を溶解させたトリオクチルホスフィンセレニド:(C17P=Se、或いは、トリブチルホスフィンにセレンを溶解させたトリブチルホスフィンセレニド:(CP=Se等を用いることができる。又は、オクタデセンのような長鎖の炭化水素である高沸点溶媒に、セレンを高温で溶解させた溶液(Se-ODE)などを用いることができる。 In this embodiment, an organic selenium compound (organic chalcogenide) is used as the raw material for selenium. In particular, a solution (Se-DDT/OLAm) in which selenium is dissolved in a mixture of oleylamine and dodecanethiol shows good luminescence characteristics after cation exchange. In addition, trioctylphosphine selenide: (C 8 H 17 ) 3 P=Se in which sulfur is dissolved in a high-boiling point solvent that is a long-chain phosphine-based hydrocarbon such as trioctylphosphine, or tributylphosphine selenide: (C 4 H 9 ) 3 P=Se in which selenium is dissolved in tributylphosphine, can be used. Alternatively, a solution (Se-ODE) in which selenium is dissolved at high temperature in a high-boiling point solvent that is a long-chain hydrocarbon such as octadecene can be used.

本実施形態では、有機銅化合物、或いは、無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物とを混合し溶解させる。溶媒としては、高沸点の飽和炭化水素、又は不飽和炭化水素として、オクタデセンを用いることができる。これ以外にも芳香族系の高沸点溶媒として、t-ブチルベンゼン:t-butylbenzene、高沸点のエステル系の溶媒として、ブチルブチレート:CCOOC、ベンジルブチレート:CCHCOOCなどを用いることが可能であるが、脂肪族アミン系、又は脂肪酸系の化合物や脂肪族リン系の化合物、又はこれらの混合物を溶媒として用いることも可能である。 In this embodiment, an organic copper compound or an inorganic copper compound is mixed with an organic chalcogen compound and dissolved. As the solvent, octadecene can be used as a high boiling point saturated or unsaturated hydrocarbon. In addition, t-butylbenzene can be used as an aromatic high boiling point solvent, butyl butyrate: C 4 H 9 COOC 4 H 9 , benzyl butyrate: C 6 H 5 CH 2 COOC 4 H 9 , etc. can be used as a high boiling point ester solvent, but it is also possible to use an aliphatic amine-based or fatty acid-based compound, an aliphatic phosphorus-based compound, or a mixture of these as the solvent.

このとき、反応温度を120℃以上で250℃以下の範囲に設定し、銅カルコゲニド(前駆体)を合成する。なお、反応温度は、より低温の、120℃以上で200℃以下であることが好ましく、更に低温の、120℃以上で150℃以下であることがより好ましい。 At this time, the reaction temperature is set to a range of 120°C or higher and 250°C or lower to synthesize copper chalcogenide (precursor). Note that the reaction temperature is preferably lower, 120°C or higher and 200°C or lower, and even lower, 120°C or higher and 150°C or lower, is more preferable.

本実施形態では、反応法に特に限定はないが、蛍光半値幅の狭い量子ドットを得るために、粒径の揃ったCuSe、CuSeSを合成することが重要である。例えば、本実施形態では、銅カルコゲニド(前駆体)の粒径が、平均粒径の±2nmの範囲で均一であることが好ましい。平均粒径の定義は、上記した通りである。 In this embodiment, the reaction method is not particularly limited, but in order to obtain quantum dots with a narrow fluorescence half-width, it is important to synthesize Cu2Se and Cu2SeS with uniform particle size. For example, in this embodiment, it is preferable that the particle size of the copper chalcogenide (precursor) is uniform within a range of ±2 nm of the average particle size. The definition of the average particle size is as described above.

CuSeSの合成に用いる硫黄(S)は、チオール、又はトリオクチルホスフィンのような長鎖のホスフィン系炭化水素である高沸点溶媒に硫黄を溶解させた溶液(S-TOP)や、オクタデセンのような長鎖の炭化水素である高沸点溶媒に硫黄を溶解させた溶液(S-ODE)や、又はオレイルアミンとドデカンチオールの混合物に溶解させた溶液(S-DDT/OLAm)などを用いることができる。特に、チオールを限定するものでないが、例えば、オクタデカンチオール:C1837SH、ヘキサンデカンチオール:C1633SH、テトラデカンチオール:C1429SH、ドデカンチオール:C1225SH、デカンチオール:C1021SH、オクタンチオール:C17SH、ベンゼンチオール:C6H5SH等である。 The sulfur (S) used in the synthesis of Cu2SeS can be a solution (S-TOP) in which sulfur is dissolved in a high-boiling solvent such as a thiol or a long-chain phosphine-based hydrocarbon such as trioctylphosphine, a solution (S-ODE) in which sulfur is dissolved in a high-boiling solvent such as a long-chain hydrocarbon such as octadecene, or a solution (S-DDT/OLAm) in which sulfur is dissolved in a mixture of oleylamine and dodecanethiol. In particular, the thiol is not limited, but examples thereof include octadecanethiol : C18H37SH , hexanedecanethiol : C16H33SH , tetradecanethiol : C14H29SH , dodecanethiol: C12H25SH , decanethiol: C10H21SH , octanethiol : C8H17SH , and benzenethiol: C6H5SH.

また本実施形態では、銅カルコゲニドの前駆体合成時に使用するアニオン種であるセレンと硫黄の添加比率を変化させることで、量子ドットの32nm以下の蛍光半値幅を維持したまま、400nm~700nmの範囲にて自由に蛍光波長を制御することができる。粒子サイズ、及びカチオン種(Zn又はCd)が同じでも前駆体のS比率が高い場合は短波長になる。具体的には、セレンに対する硫黄のモル比(S/Se)を制御することで目的波長を狙うこともできる。本実施形態は450~550nmを主に目的波長としており、その際はS/Se<0.2で調整することで良好な結果を得られている。ここで、モル比は0も含み、この場合、量子ドットに硫黄は含まない。セレンに対する硫黄のモル比を、0より大きく0.2以下の範囲で調整することで、量子ドットにセレン及び硫黄の双方を含むことができる。 In this embodiment, the fluorescence wavelength can be freely controlled in the range of 400 nm to 700 nm while maintaining the fluorescence half-width of 32 nm or less of the quantum dots by changing the addition ratio of selenium and sulfur, which are anion species used in the synthesis of the copper chalcogenide precursor. Even if the particle size and cation species (Zn or Cd) are the same, if the S ratio of the precursor is high, the wavelength will be short. Specifically, the target wavelength can be targeted by controlling the molar ratio of sulfur to selenium (S/Se). In this embodiment, the target wavelength is mainly 450 to 550 nm, and good results are obtained by adjusting S/Se to < 0.2. Here, the molar ratio includes 0, in which case the quantum dots do not contain sulfur. By adjusting the molar ratio of sulfur to selenium in the range of more than 0 and less than 0.2, the quantum dots can contain both selenium and sulfur.

次に、ZnCdSe、又は、ZnCdSeSの原料として、有機亜鉛化合物や無機亜鉛化合物を用意する。有機亜鉛化合物や無機亜鉛化合物は、空気中でも安定で取り扱い容易な原料である。有機亜鉛化合物や無機亜鉛化合物の構造を特に限定するものではないが、金属交換反応を効率よく行うためには、イオン性の高い亜鉛化合物を使用するのが好ましい。例えば、以下に示す有機亜鉛化合物及び無機亜鉛化合物を用いることができる。 Next, an organic zinc compound or an inorganic zinc compound is prepared as a raw material for ZnCdSe or ZnCdSeS. The organic zinc compound or inorganic zinc compound is a raw material that is stable in air and easy to handle. There are no particular limitations on the structure of the organic zinc compound or inorganic zinc compound, but in order to efficiently carry out the metal exchange reaction, it is preferable to use a zinc compound with high ionicity. For example, the organic zinc compounds and inorganic zinc compounds shown below can be used.

亜鉛原料は、酢酸塩として酢酸亜鉛:Zn(OAc)、硝酸亜鉛:Zn(NO、脂肪酸塩として、ステアリン酸亜鉛:Zn(OC(=O)C1735、オレイン酸亜鉛:Zn(OC(=O)C1733、パルミチン酸亜鉛:Zn(OC(=O)C1531、ミリスチン酸亜鉛:Zn(OC(=O)C1327、ドデカン酸亜鉛:Zn(OC(=O)C1123、亜鉛アセチルアセトネート:Zn(acac)、ハロゲン化物として、塩化亜鉛:ZnCl、臭化亜鉛:ZnBr、ヨウ化亜鉛:ZnI、カルバミン酸亜鉛としてジエチルジチオカルバミン酸亜鉛:Zn(SC(=S)N(C、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛:Zn(SC(=S)N(CH、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛:Zn(SC(=S)N(C等を用いることができる。 The zinc raw materials include acetates such as zinc acetate: Zn(OAc) 2 and zinc nitrate: Zn(NO 3 ) 2 , fatty acid salts such as zinc stearate: Zn(OC(═O)C 17 H 35 ) 2 , zinc oleate: Zn(OC(═O)C 17 H 33 ) 2 , zinc palmitate: Zn(OC(═O)C 15 H 31 ) 2 , zinc myristate: Zn(OC(═O)C 13 H 27 ) 2 , zinc dodecanoate: Zn(OC(═O)C 11 H 23 ) 2 , and zinc acetylacetonate: Zn(acac) 2 , and halides such as zinc chloride: ZnCl 2 , zinc bromide: ZnBr 2 , and zinc iodide: ZnI 2 . As zinc carbamates, zinc diethyldithiocarbamate: Zn(SC(=S)N( C2H5 ) 2 ) 2 , zinc dimethyldithiocarbamate: Zn(SC(=S)N( CH3 ) 2 ) 2 , zinc dibutyldithiocarbamate: Zn(SC ( =S)N( C4H9 ) 2 ) 2 , etc. can be used.

カドミウム原料は、酢酸塩として酢酸カドミウム:Cd(OAc)、硝酸カドミウム:Cd(NO、脂肪酸塩として、ステアリン酸カドミウム:Cd(OC(=O)C1735、オレイン酸カドミウム:Cd(OC(=O)C1733、パルミチン酸カドミウム:Cd(OC(=O)C1531、ミリスチン酸カドミウム:Cd(OC(=O)C1327、ドデカン酸カドミウム:Cd(OC(=O)C1123、カドミウムアセチルアセトネート:Cd(acac)、ハロゲン化物として、塩化カドミウム:CdCl、臭化カドミウム:CdBr、ヨウ化カドミウム:CdI、カルバミン酸カドミウムとしてジエチルジチオカルバミン酸カドミウム:Cd(SC(=S)N(C、ジメチルジチオカルバミン酸カドミウム:Cd(SC(=S)N(CH、ジブチルジチオカルバミン酸カドミウム:Cd(SC(=S)N(C等を用いることができる。 Cadmium raw materials include acetate salts such as cadmium acetate: Cd(OAc) 2 , cadmium nitrate: Cd(NO 3 ) 2 , and fatty acid salts such as cadmium stearate: Cd(OC(═O)C 17 H 35 ) 2 , cadmium oleate: Cd(OC(═O)C 17 H 33 ) 2 , cadmium palmitate: Cd(OC(═O)C 15 H 31 ) 2 , cadmium myristate: Cd(OC(═O)C 13 H 27 ) 2 , cadmium dodecanoate: Cd(OC(═O)C 11 H 23 ) 2 , and cadmium acetylacetonate: Cd(acac) 2 . As halides, cadmium chloride: CdCl2 , cadmium bromide: CdBr2 , cadmium iodide: CdI2 , and as cadmium carbamates, cadmium diethyldithiocarbamate: Cd(SC(=S)N( C2H5 ) 2 ) 2 , cadmium dimethyldithiocarbamate: Cd(SC(=S)N( CH3 ) 2 ) 2 , cadmium dibutyldithiocarbamate: Cd (SC(=S)N( C4H9 ) 2 ) 2 , etc. can be used.

続いて、上記の有機亜鉛化合物や無機亜鉛化合物を、銅カルコゲニドの前駆体が合成された反応溶液に添加する。これにより、銅カルコゲニドの銅(Cu)と、亜鉛(Zn)及びカドミウム(Cd)との金属交換反応が生じる。金属交換反応を、140℃以上300℃以下で生じさせることが好ましい。また、金属交換反応を、より低温の、140℃以上240℃以下で生じさせることがより好ましく、更に低温の、140℃以上で180℃以下であることがより好ましい。 Then, the organic zinc compound or inorganic zinc compound is added to the reaction solution in which the copper chalcogenide precursor has been synthesized. This causes a metal exchange reaction between the copper (Cu) of the copper chalcogenide and zinc (Zn) and cadmium (Cd). It is preferable to cause the metal exchange reaction at a temperature of 140°C or higher and 300°C or lower. It is more preferable to cause the metal exchange reaction at a lower temperature, 140°C or higher and 240°C or lower, and even more preferable to cause the metal exchange reaction at an even lower temperature, 140°C or higher and 180°C or lower.

本実施形態では、CuとZn及びCdの金属交換反応は、定量的に進行する。ナノクリスタルにおいて、前駆体のCuが残留すると、Cuがドーパントとして働き、別の発光機構で発光して蛍光半値幅が広がってしまうため、ナノクリスタルには前駆体のCuが含有されないことが好ましいが、CuSe等の前駆体を使用することで、従来の直接合成したZnCdSeよりも形状が良く、粒子サイズが均一な粒子ができる。また、Cu残留の確認をすることで本手法を用いたか否かの判断をすることができる。Cuの残存量は、ICP(高周波誘導結合プラズマ)発光分光分析法で測定される。 In this embodiment, the metal exchange reaction between Cu and Zn and Cd proceeds quantitatively. If the precursor Cu remains in the nanocrystal, it acts as a dopant and emits light through a different emission mechanism, widening the fluorescence half-width. Therefore, it is preferable that the nanocrystal does not contain the precursor Cu. However, by using a precursor such as CuSe, particles with a better shape and more uniform particle size than the conventional directly synthesized ZnCdSe can be produced. In addition, by checking for residual Cu, it is possible to determine whether or not this method has been used. The amount of residual Cu is measured by ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopy.

また、上記では、CuとZn及びCdの金属交換反応について説明したが、CuとCdを金属交換させることで、CdとSeを含有する量子ドット1を生成することが可能である。 In addition, the above describes the metal exchange reaction between Cu and Zn and Cd, but it is possible to produce quantum dots 1 containing Cd and Se by metal exchange between Cu and Cd.

また、本実施形態では、金属交換を行う際に、前駆体の金属を配位又はキレートなどにより反応溶液中に遊離させる補助的な役割をもつ化合物が必要である。 In addition, in this embodiment, when performing metal exchange, a compound is required that plays an auxiliary role in liberating the precursor metal into the reaction solution by coordination or chelating, etc.

上述の役割を有する化合物としては、Cuと錯形成可能なリガンドが挙げられる。例えば、リン系リガンド、アミン系リガンド、硫黄系リガンドが好ましく、その中でも、その効率の高さからリン系リガンドが更に好ましい。 Compounds having the above-mentioned role include ligands capable of forming a complex with Cu. For example, phosphorus-based ligands, amine-based ligands, and sulfur-based ligands are preferred, and among these, phosphorus-based ligands are even more preferred due to their high efficiency.

これにより、CuとCdとの金属交換、又は、CuとCd及びZnとの金属交換が適切に行われ、CdとSe、ZnとCdとSe、又は、ZnとCdとSeとS、又は、CdとZnとSをベースとする蛍光半値幅の狭い量子ドットを、高い安全性にて量産することができる。 This allows the metal exchange between Cu and Cd, or between Cu and Cd and Zn, to be carried out appropriately, and quantum dots with narrow fluorescence half-widths based on Cd and Se, Zn, Cd and Se, Zn, Cd, Se and S, or Cd, Zn and S can be mass-produced with high safety.

また、金属交換反応は、2種類以上の金属種を同時に交換することで良好な特性を得ることができる。金属種を特に限定はしないが、主に、Zn、Cd、Mg、Mn、Ag、In、Ga、Al等の中から2種類以上を選択して用いることができる。ただし、本実施形態において、Cdは、必須元素である。例えば、本実施形態では、銅カルコゲニドの前駆体に、Cdだけを金属交換して、CdSeを合成した後に、Znを添加すると良好な発光特性を得ることはできない(比較例1)。よって、本実施形態のように、同時に2種類以上のカチオン種(本実施形態では、Zn及びCd)を添加することが好ましい(実施例2~5)。 In addition, in the metal exchange reaction, good characteristics can be obtained by simultaneously exchanging two or more metal species. There is no particular limitation on the metal species, but two or more can be selected from Zn, Cd, Mg, Mn, Ag, In, Ga, Al, etc. In this embodiment, however, Cd is an essential element. For example, in this embodiment, if only Cd is metal exchanged in the precursor of copper chalcogenide to synthesize CdSe, and then Zn is added, good luminescence characteristics cannot be obtained (Comparative Example 1). Therefore, as in this embodiment, it is preferable to add two or more cation species (Zn and Cd in this embodiment) at the same time (Examples 2 to 5).

また本実施形態では、金属交換時に使用するカチオン種である亜鉛及び、カドミウムの添加比率を変化させることで、32nm以下の蛍光半値幅を維持したまま、400nm以上700nm以下の範囲で蛍光波長を自由に制御することができる。例えば、本実施形態では、亜鉛化合物とカドミウム化合物の添加量において、カドミウム物質量に対して亜鉛物質量の比が、10以上20以下の範囲で、ZnCdSeを合成した場合、35nm以下の蛍光半値幅を維持しながら、蛍光波長を、450nm以上600nm以下の範囲で制御することが可能である。 In addition, in this embodiment, by changing the ratio of zinc and cadmium, which are cationic species used during metal exchange, the fluorescence wavelength can be freely controlled in the range of 400 nm to 700 nm while maintaining a fluorescence half-width of 32 nm or less. For example, in this embodiment, when ZnCdSe is synthesized with the ratio of the amount of zinc substance to the amount of cadmium substance being in the range of 10 to 20 in terms of the amount of zinc compound and cadmium compound added, it is possible to control the fluorescence wavelength in the range of 450 nm to 600 nm while maintaining a fluorescence half-width of 35 nm or less.

本実施形態では、亜鉛化合物とカドミウム化合物の添加量において、カドミウム物質量に対する亜鉛物質量のモル比(Zn/Cd)を、30以下の範囲で調整することが好ましい。本実施の形態では、モル比=0も含む。この場合は、亜鉛を、量子ドットに含まない。また、カドミウムと亜鉛の双方を量子ドットに含む場合、モル比は、5~25であることが好ましく、10~20であることがより好ましい(実施例2~5)。 In this embodiment, in the amounts of zinc compound and cadmium compound added, it is preferable to adjust the molar ratio of the amount of zinc substance to the amount of cadmium substance (Zn/Cd) to a range of 30 or less. In this embodiment, a molar ratio of 0 is also included. In this case, zinc is not included in the quantum dots. In addition, when both cadmium and zinc are included in the quantum dots, the molar ratio is preferably 5 to 25, and more preferably 10 to 20 (Examples 2 to 5).

本実施形態では、有機銅化合物、或いは、無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物から、銅カルコゲニドを前駆体として合成し、前駆体を用いて金属交換することによって量子ドットを合成する。このように、本実施形態では、まず、前駆体の合成を経て量子ドットを合成しており、直接合成していない。このような間接的な合成により、直接合成と異なって、反応速度のコントロールが容易となり、均一な粒径にするために、困難な反応制御が必要とされない。また、間接合成により、直接合成のように、反応性が高過ぎて取り扱いが危険な試薬を使う必要もない。そのため、直接合成に比べて、製造時において反応が制御しやすいため、蛍光半値幅の狭いCdSe、ZnCdSe、ZnCdS、又はZnCdSeS系量子ドットを、安全かつ安定的に合成することが可能である。 In this embodiment, quantum dots are synthesized by synthesizing a copper chalcogenide as a precursor from an organic copper compound or an inorganic copper compound and an organic chalcogen compound, and then performing metal exchange using the precursor. In this way, in this embodiment, quantum dots are synthesized first through the synthesis of a precursor, and are not directly synthesized. Unlike direct synthesis, this indirect synthesis makes it easier to control the reaction rate, and does not require difficult reaction control to achieve a uniform particle size. In addition, indirect synthesis does not require the use of reagents that are too highly reactive and dangerous to handle, as in direct synthesis. Therefore, compared to direct synthesis, the reaction is easier to control during production, making it possible to safely and stably synthesize CdSe, ZnCdSe, ZnCdS, or ZnCdSeS quantum dots with narrow fluorescence half-widths.

また、本実施形態では、前駆体を単離・精製することなく、ワンポットで、Cu-Zn及びCdの金属交換を行い、所望の量子ドットを得ることが可能である。一方、前駆体の銅カルコゲニドを一度、単離・精製してから使用してもよい。 In addition, in this embodiment, it is possible to obtain the desired quantum dots by performing metal exchange between Cu-Zn and Cd in one pot without isolating and purifying the precursor. On the other hand, the precursor copper chalcogenide may be isolated and purified before use.

また、本実施形態では、合成した量子ドットは、洗浄、単離精製、被覆処理やリガンド交換などの各種処理を行わずとも蛍光特性を発現する。 In addition, in this embodiment, the synthesized quantum dots exhibit fluorescent properties without undergoing various processes such as washing, isolation and purification, coating, and ligand exchange.

ただし、図1Bに示すように、CdSe、ZnCdSe、ZnCdS、或いは、ZnCdSeS等のナノクリスタルからなるコア1aをZnS等のシェル1bで被覆することによって、蛍光量子収率を更に増大させることができる。 However, as shown in Figure 1B, the fluorescence quantum yield can be further increased by covering the core 1a made of nanocrystals such as CdSe, ZnCdSe, ZnCdS, or ZnCdSeS with a shell 1b such as ZnS.

また、本実施形態では、コア/シェル構造を前駆体の段階で合成することが可能である。例えば、前駆体の銅カルコゲニドで、CuSe/CuSを合成し、引き続き、Cu-Zn及びCdの金属交換を行うことによって、ZnCdSe/ZnCdSを得ることが可能である。 In this embodiment, the core/shell structure can be synthesized at the precursor stage, for example, by synthesizing Cu 2 Se/Cu 2 S with a precursor copper chalcogenide, followed by metal exchange of Cu-Zn and Cd to obtain ZnCdSe/ZnCdS.

また、本実施形態では、シェル構造に用いるS原料としては、特に限定するものではないが、以下の原料が代表的なものとして挙げられる。 In this embodiment, the S raw material used for the shell structure is not particularly limited, but the following raw materials are representative:

チオール類:オクタデカンチオール:C1837SH、ヘキサンデカンチオール:C1633SH、テトラデカンチオール:C1429SH、ドデカンチオール:C1225SH、デカンチオール:C1021SH、オクタンチオール:C17SH、ベンゼンチオール:CSH、又は、トリオクチルホスフィンのような長鎖のホスフィン系炭化水素である高沸点溶媒に硫黄を溶解させた溶液(S-TOP)や、オクタデセンのような長鎖の炭化水素である高沸点溶媒に硫黄を溶解させた溶液(S-ODE)や、又はオレイルアミンとドデカンチオールの混合物に溶解させた溶液(S-DDT/OLAm)などを用いることができる。 Thiols: octadecanethiol: C 18 H 37 SH, hexanedecanethiol: C 16 H 33 SH, tetradecanethiol: C 14 H 29 SH, dodecanethiol: C 12 H 25 SH, decanethiol: C 10 H 21 SH, octanethiol: C 8 H 17 SH, benzenethiol: C 6 H 5 SH, or a solution (S-TOP) in which sulfur is dissolved in a high-boiling solvent that is a long-chain phosphine-based hydrocarbon such as trioctylphosphine, a solution (S-ODE) in which sulfur is dissolved in a high-boiling solvent that is a long-chain hydrocarbon such as octadecene, or a solution (S-DDT/OLAm) in which sulfur is dissolved in a mixture of oleylamine and dodecanethiol can be used.

図1A、図1Bに示す量子ドット1の用途を、特に限定するものでないが、例えば、青色蛍光を発する本実施形態の量子ドット1を、波長変換部材、照明部材、バックライト装置、及び、表示装置等に適用することができる。 The applications of the quantum dots 1 shown in Figures 1A and 1B are not particularly limited, but for example, the quantum dots 1 of this embodiment that emit blue fluorescence can be applied to wavelength conversion members, lighting members, backlight devices, display devices, etc.

本実施形態の量子ドット1を波長変換部材、照明部材、バックライト装置、及び、表示装置等の一部に適用し、例えば、フォトルミネッセンス(Photoluminescence:PL)を発光原理として採用する場合、光源からのUV照射により、青色蛍光を発することを可能とする。或いは、エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence:EL)を発光原理として採用する場合、或いは、他の方法で3原色すべてを量子ドットで発光させる場合、本実施形態の量子ドット1を用いた青色蛍光を発する発光素子とすることができる。本実施形態では、緑色蛍光を発する量子ドット、赤色蛍光を発する量子ドットとともに、青色蛍光を発する本実施形態の量子ドット1を含む発光素子(フルカラーLED)とすることで、白色を発光させることが可能になる。 The quantum dot 1 of this embodiment is applied to a wavelength conversion member, an illumination member, a backlight device, a display device, etc., and when photoluminescence (PL) is used as the light emission principle, it is possible to emit blue fluorescence by UV irradiation from a light source. Alternatively, when electroluminescence (EL) is used as the light emission principle, or when quantum dots emit all three primary colors by other methods, it is possible to make a light emitting element that emits blue fluorescence using the quantum dot 1 of this embodiment. In this embodiment, a light emitting element (full color LED) that includes the quantum dot 1 of this embodiment that emits blue fluorescence, together with quantum dots that emit green fluorescence and quantum dots that emit red fluorescence, can be used to emit white light.

波長変換部材は、シート状、フィルム状、或いは成形体で形成される。例えば、量子ドットが樹脂に分散されてなる成形体は、収納空間を有する容器に圧入等により収納される。このとき、成形体の屈折率は、容器の屈折率より小さいことが好ましい。これにより、成形体に進入した光の一部が、容器の内壁で全反射する。したがって、容器の側方から外部に漏れる光の量を減らすことができる。本実施の形態における蛍光半値幅の狭い量子ドットを、波長変換部材、照明部材、バックライト装置、及び、表示装置等に適用することで、発光特性を効果的に向上させることが可能となる。 The wavelength conversion member is formed in a sheet, film, or molded body. For example, a molded body in which quantum dots are dispersed in a resin is stored in a container having a storage space by pressing or the like. At this time, it is preferable that the refractive index of the molded body is smaller than the refractive index of the container. As a result, a part of the light that enters the molded body is totally reflected by the inner wall of the container. Therefore, the amount of light leaking to the outside from the side of the container can be reduced. By applying the quantum dots with a narrow fluorescence half-width in this embodiment to wavelength conversion members, lighting members, backlight devices, display devices, and the like, it is possible to effectively improve the light emission characteristics.

以下、本発明の実施例及び比較例により本発明の効果を説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 The effects of the present invention will be explained below using examples and comparative examples. Note that the present invention is not limited in any way by the following examples.

<原料>
本発明では、量子ドットを合成するにあたり以下の原料を用いた。
<溶媒>
オクタデセン:出光興産株式会社製:リニアレン(登録商標)18
オレイルアミン:花王株式会社製:ファーミン(登録商標)O-V
トリオクチルホスフィン:北興化学株式会社製
ドデカンチオール:花王株式会社製:チオカルコール(登録商標)、又はAldrich株式会社製
<金属>
無水酢酸銅(II):富士フィルム和光純薬株式会社製
塩化亜鉛:キシダ化学株式会社製
酢酸カドミウム2水和物:生駒化学株式会社製
セレン(4N:99.99%):新興化学工業株式会社製
硫黄:キシダ化学株式会社製
<測定機器>
蛍光分光計:日本分光株式会社製 F-2700
紫外-可視光分光光度計:日立株式会社製 V-770
量子収率測定装置:大塚電子株式会社製 QE-1100
X線回折装置(XRD):Bruker社製 D2 PHASER
走査線電子顕微鏡(SEM):日立株式会社製 SU9000
<Ingredients>
In the present invention, the following raw materials were used to synthesize quantum dots.
<Solvent>
Octadecene: Idemitsu Kosan Co., Ltd.: Linearen (registered trademark) 18
Oleylamine: Farmin (registered trademark) O-V, manufactured by Kao Corporation
Trioctylphosphine: manufactured by Hokko Chemical Co., Ltd. Dodecanethiol: manufactured by Kao Corporation: Thiokalcol (registered trademark), or manufactured by Aldrich Co., Ltd. <Metal>
Anhydrous copper (II) acetate: manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd. Zinc chloride: manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd. Cadmium acetate dihydrate: manufactured by Ikoma Chemical Co., Ltd. Selenium (4N: 99.99%): manufactured by Shinko Chemical Industry Co., Ltd. Sulfur: manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd. <Measuring equipment>
Fluorescence spectrometer: F-2700 manufactured by JASCO Corporation
Ultraviolet-visible spectrophotometer: Hitachi V-770
Quantum yield measurement device: Otsuka Electronics Co., Ltd. QE-1100
X-ray diffraction device (XRD): Bruker D2 PHASER
Scanning electron microscope (SEM): Hitachi SU9000

[実施例1]
100mLの反応容器に、無水酢酸銅(Cu(OAc))91mgと、オレイルアミン(OLAm)4.8mLと、オクタデセン(ODE)7.75mLを入れた。そして、不活性ガス(N)雰囲気下で、150℃で5分間、攪拌しながら加熱し、原料を溶解させた。
[Example 1]
91 mg of anhydrous copper acetate (Cu(OAc) 2 ), 4.8 mL of oleylamine (OLAm), and 7.75 mL of octadecene (ODE) were placed in a 100 mL reaction vessel, and the mixture was heated at 150° C. for 5 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere to dissolve the raw materials.

この溶液に、セレン(Se)粉をドデカンチオール(DDT)及びオレイルアミン(OLAm)に溶解させて得られた0.285Mの溶液を1.4mL添加し、150℃で10分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 1.4 mL of a 0.285 M solution obtained by dissolving selenium (Se) powder in dodecanethiol (DDT) and oleylamine (OLAm) was added to this solution, and the mixture was heated at 150°C for 10 minutes with stirring. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

その後、酢酸カドミウム二水和物(Cd(OAc)・2HO)986mgと、トリオクチルホスフィン(TOP)10mLと、オレイルアミン(OLAm)0.4mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で10分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 Then, 986 mg of cadmium acetate dihydrate (Cd(OAc) 2.2H2O ), 10 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.4 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C for 10 minutes under an inert gas ( N2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

この反応溶液に、トルエン及びエタノールを加えて沈殿を発生させ、遠心分離を施して沈殿を回収し、その沈殿に、オクタデセン(ODE)12mLを加えて分散させた。 Toluene and ethanol were added to this reaction solution to generate a precipitate, which was then centrifuged to recover the precipitate, and 12 mL of octadecene (ODE) was added to disperse the precipitate.

その後、酢酸カドミウム二水和物(Cd(OAc)・2HO)986mgと、トリオクチルホスフィン(TOP)5mLと、オレイルアミン(OLAm)0.5mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で10分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。これにより、反応溶液中に、CdSeの量子ドットを得ることができた。 Then, 986 mg of cadmium acetate dihydrate (Cd(OAc) 2.2H2O ), 5 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.5 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated at 180° C for 10 minutes under an inert gas ( N2 ) atmosphere while stirring. The resulting reaction solution was cooled to room temperature. As a result, CdSe quantum dots were obtained in the reaction solution.

得られた反応溶液を、蛍光分光計、及び量子効率測定システムで測定した。その結果、図2に示すように、蛍光波長が約670nm、蛍光半値幅が約32nmである光学特性が得られた。 The resulting reaction solution was measured using a fluorescence spectrometer and a quantum efficiency measurement system. As a result, the optical characteristics obtained were a fluorescence wavelength of about 670 nm and a fluorescence half-width of about 32 nm, as shown in Figure 2.

また、得られた反応溶液をXRD装置にて測定した。その結果を図7に示す。また、図12に得られた反応溶液の走査線電子顕微鏡(SEM)写真を示す。これより、平均粒径は6.1nmであった。 The reaction solution obtained was also measured using an XRD device. The results are shown in Figure 7. Figure 12 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the reaction solution obtained. From this, the average particle size was found to be 6.1 nm.

[実施例2]
100mLの反応容器に、無水酢酸銅(Cu(OAc))91mgと、オレイルアミン(OLAm)4.8mLと、オクタデセン(ODE)7.75mLを入れた。そして、不活性ガス(N)雰囲気下で、150℃で5分間、攪拌しながら加熱し、原料を溶解させた。
[Example 2]
91 mg of anhydrous copper acetate (Cu(OAc) 2 ), 4.8 mL of oleylamine (OLAm), and 7.75 mL of octadecene (ODE) were placed in a 100 mL reaction vessel, and the mixture was heated at 150° C. for 5 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere to dissolve the raw materials.

この溶液に、セレン(Se)粉をドデカンチオール(DDT)及びオレイルアミン(OLAm)に溶解させて得られた0.285Mの溶液を、1.4mL添加し、150℃で10分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 1.4 mL of a 0.285 M solution obtained by dissolving selenium (Se) powder in dodecanethiol (DDT) and oleylamine (OLAm) was added to this solution, and the mixture was heated at 150°C for 10 minutes with stirring. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgと、酢酸カドミウム二水和物(Cd(OAc)・2HO)98.6mgと、トリオクチルホスフィン(TOP)10mLと、オレイルアミン(OLAm)0.4mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl2), 98.6 mg of cadmium acetate dihydrate (Cd(OAc)2.2H2O ) , 10 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.4 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180°C for 30 minutes under an inert gas ( N2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

この反応溶液に、トルエン及びエタノールを加えて沈殿を発生させ、遠心分離を施して沈殿を回収し、その沈殿にオクタデセン(ODE)12mlを加えて分散させた。 Toluene and ethanol were added to this reaction solution to generate a precipitate, which was then centrifuged to recover the precipitate, and 12 ml of octadecene (ODE) was added to disperse the precipitate.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgとトリオクチルホスフィン(TOP)5mLと、オレイルアミン(OLAm)0.5mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。これにより、反応溶液中に、ZnCdSeの量子ドットを得ることができた。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 5 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.5 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated at 180° C. for 30 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature. As a result, ZnCdSe quantum dots were obtained in the reaction solution.

得られた反応溶液を、蛍光分光計及び量子効率測定システムで測定した。その結果、図3に示すように、蛍光波長が約490nm、蛍光半値幅が約20nm、量子収率が53%である光学特性が得られた。また、亜鉛化合物とカドミウム化合物の添加量において、カドミウム物質量に対する亜鉛物質量のモル比(Zn/Cd比)が、20であった。 The resulting reaction solution was measured using a fluorescence spectrometer and a quantum efficiency measurement system. As a result, as shown in Figure 3, optical characteristics were obtained, such as a fluorescence wavelength of about 490 nm, a fluorescence half-width of about 20 nm, and a quantum yield of 53%. In addition, in the amounts of zinc compound and cadmium compound added, the molar ratio of the amount of zinc substance to the amount of cadmium substance (Zn/Cd ratio) was 20.

また、得られた反応溶液をXRD装置にて測定した。その結果を図8に示す。また、図13に得られた反応溶液の走査線電子顕微鏡(SEM)写真を示す。これより平均粒径は、5.8nmであった。実施例1と実施例2の平均粒径は、同程度であるが、蛍光波長が異なっていることがわかった。このことから、組成によって蛍光波長が変化していることが考えられる。 The reaction solution obtained was also measured using an XRD device. The results are shown in Figure 8. A scanning electron microscope (SEM) photograph of the reaction solution obtained is shown in Figure 13. The average particle size was found to be 5.8 nm. It was found that the average particle size in Examples 1 and 2 was similar, but the fluorescence wavelengths were different. This suggests that the fluorescence wavelength changes depending on the composition.

[実施例3]
100mLの反応容器に、無水酢酸銅(Cu(OAc))91mgと、オレイルアミン(OLAm)4.8mLと、オクタデセン(ODE)7.75mLを入れた。そして、不活性ガス(N)雰囲気下で、150℃で5分間、攪拌しながら加熱し、原料を溶解させた。
[Example 3]
91 mg of anhydrous copper acetate (Cu(OAc) 2 ), 4.8 mL of oleylamine (OLAm), and 7.75 mL of octadecene (ODE) were placed in a 100 mL reaction vessel, and the mixture was heated at 150° C. for 5 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere to dissolve the raw materials.

この溶液に、セレン(Se)粉をドデカンチオール(DDT)及びオレイルアミン(OLAm)に溶解させて得られた0.285Mの溶液を、1.4mL添加し、150℃で10分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 1.4 mL of a 0.285 M solution obtained by dissolving selenium (Se) powder in dodecanethiol (DDT) and oleylamine (OLAm) was added to this solution, and the mixture was heated at 150°C for 10 minutes with stirring. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgと、酢酸カドミウム二水和物(Cd(OAc)・2HO)147.9mgと、トリオクチルホスフィン(TOP)10mLと、オレイルアミン(OLAm)0.4mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 147.9 mg of cadmium acetate dihydrate (Cd(OAc) 2.2H 2 O), 10 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.4 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C. for 30 minutes under an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

この反応溶液に、トルエン及びエタノールを加えて沈殿を発生させ、遠心分離を施して沈殿を回収し、その沈殿にオクタデセン(ODE)12mlを加えて分散させた。 Toluene and ethanol were added to this reaction solution to generate a precipitate, which was then centrifuged to recover the precipitate, and 12 ml of octadecene (ODE) was added to disperse the precipitate.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgとトリオクチルホスフィン(TOP)5mLと、オレイルアミン(OLAm)0.5mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。これにより、反応溶液中に、ZnCdSeの量子ドットを得ることができた。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 5 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.5 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated at 180° C. for 30 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature. As a result, ZnCdSe quantum dots were obtained in the reaction solution.

得られた反応溶液を、蛍光分光計及び量子効率測定システムで測定した。その結果、図4に示すように、蛍光波長が約510nm、蛍光半値幅が約22nm、量子収率が56%である光学特性が得られた。また、亜鉛化合物とカドミウム化合物の添加量において、カドミウム物質量に対する亜鉛物質量のモル比(Zn/Cd比)が、13であった。 The resulting reaction solution was measured using a fluorescence spectrometer and a quantum efficiency measurement system. As a result, as shown in Figure 4, optical characteristics were obtained, such as a fluorescence wavelength of about 510 nm, a fluorescence half-width of about 22 nm, and a quantum yield of 56%. In addition, in the amounts of zinc compound and cadmium compound added, the molar ratio of the amount of zinc substance to the amount of cadmium substance (Zn/Cd ratio) was 13.

また、得られた反応溶液をXRD装置にて測定した。その結果を図9に示す。また、図14に得られた反応溶液の走査線電子顕微鏡(SEM)写真を示す。これより平均粒径は、5.8nmであった。実施例3の平均粒径は、実施例1~実施例2の平均粒径と同程度であることから、組成によって蛍光波長が変化していることが考えられる。 The resulting reaction solution was measured using an XRD device. The results are shown in Figure 9. Figure 14 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the resulting reaction solution. The average particle size was found to be 5.8 nm. Since the average particle size in Example 3 was similar to those in Examples 1 and 2, it is believed that the fluorescence wavelength changes depending on the composition.

[実施例4]
100mLの反応容器に、無水酢酸銅(Cu(OAc))91mgと、オレイルアミン(OLAm)4.8mLと、オクタデセン(ODE)7.75mLを入れた。そして、不活性ガス(N)雰囲気下で、150℃で5分間、攪拌しながら加熱し、原料を溶解させた。
[Example 4]
91 mg of anhydrous copper acetate (Cu(OAc) 2 ), 4.8 mL of oleylamine (OLAm), and 7.75 mL of octadecene (ODE) were placed in a 100 mL reaction vessel, and the mixture was heated at 150° C. for 5 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere to dissolve the raw materials.

この溶液に、セレン(Se)粉をドデカンチオール(DDT)及びオレイルアミン(OLAm)に溶解させて得られた0.285Mの溶液を、1.4mL添加し、150℃で60分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 1.4 mL of a 0.285 M solution obtained by dissolving selenium (Se) powder in dodecanethiol (DDT) and oleylamine (OLAm) was added to this solution, and the mixture was heated at 150°C for 60 minutes with stirring. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgと、酢酸カドミウム二水和物(Cd(OAc)・2HO)197.2mgと、トリオクチルホスフィン(TOP)10mLと、オレイルアミン(OLAm)0.4mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 197.2 mg of cadmium acetate dihydrate (Cd(OAc) 2.2H 2 O), 10 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.4 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C. for 30 minutes under an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

この反応溶液に、トルエン及びエタノールを加えて沈殿を発生させ、遠心分離を施して沈殿を回収し、その沈殿にオクタデセン(ODE)12mlを加えて分散させた。 Toluene and ethanol were added to this reaction solution to generate a precipitate, which was then centrifuged to recover the precipitate, and 12 ml of octadecene (ODE) was added to disperse the precipitate.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgとトリオクチルホスフィン(TOP)5mLと、オレイルアミン(OLAm)0.5mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。これにより、反応溶液中に、ZnCdSeの量子ドットを得ることができた。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 5 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.5 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated at 180° C. for 30 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature. As a result, ZnCdSe quantum dots were obtained in the reaction solution.

得られた反応溶液を、蛍光分光計及び量子効率測定システムで測定した。その結果、図5に示すように、蛍光波長が約532nm、蛍光半値幅が約23nm、量子収率が52%である光学特性が得られた。また、亜鉛化合物とカドミウム化合物の添加量において、カドミウム物質量に対する亜鉛物質量のモル比(Zn/Cd比)が、10であった。 The resulting reaction solution was measured using a fluorescence spectrometer and a quantum efficiency measurement system. As a result, as shown in Figure 5, optical characteristics were obtained, such as a fluorescence wavelength of about 532 nm, a fluorescence half-width of about 23 nm, and a quantum yield of 52%. In addition, in the amounts of zinc compound and cadmium compound added, the molar ratio of the amount of zinc substance to the amount of cadmium substance (Zn/Cd ratio) was 10.

また、得られた反応溶液をXRD装置にて測定した。その結果を図10に示す。また、図15に得られた反応溶液の走査線電子顕微鏡(SEM)写真を示す。これより平均粒径は、7.3nmであった。実施例4の平均粒径は、実施例1~実施例3の平均粒径と同程度であることから、組成によって蛍光波長が変化していることが考えられる。 The resulting reaction solution was measured using an XRD device. The results are shown in Figure 10. Figure 15 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the resulting reaction solution. The average particle size was found to be 7.3 nm. Since the average particle size in Example 4 was similar to those in Examples 1 to 3, it is believed that the fluorescence wavelength changes depending on the composition.

[実施例5]
100mLの反応容器に、無水酢酸銅(Cu(OAc))91mgと、オレイルアミン(OLAm)4.8mLと、オクタデセン(ODE)7.75mLを入れた。そして、不活性ガス(N)雰囲気下で、150℃で5分間、攪拌しながら加熱し、原料を溶解させた。
[Example 5]
91 mg of anhydrous copper acetate (Cu(OAc) 2 ), 4.8 mL of oleylamine (OLAm), and 7.75 mL of octadecene (ODE) were placed in a 100 mL reaction vessel, and the mixture was heated at 150° C. for 5 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere to dissolve the raw materials.

この溶液に、セレン(Se)粉をドデカンチオール(DDT)及びオレイルアミン(OLAm)に溶解させて得られた0.285Mの溶液を、1.4mL添加し、150℃で10分間、攪拌しつつ加熱した。その後、硫黄(S)紛をドデカンチオール(DDT)及びオレイルアミン(OLAm)に溶解させて得られた0.1Mの溶液を、0.5mL添加し、150℃で5分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 1.4 mL of a 0.285 M solution obtained by dissolving selenium (Se) powder in dodecanethiol (DDT) and oleylamine (OLAm) was added to this solution, and the mixture was heated with stirring at 150°C for 10 minutes. Then, 0.5 mL of a 0.1 M solution obtained by dissolving sulfur (S) powder in dodecanethiol (DDT) and oleylamine (OLAm) was added, and the mixture was heated with stirring at 150°C for 5 minutes. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgと、酢酸カドミウム二水和物(Cd(OAc)・2HO)147.9mgと、トリオクチルホスフィン(TOP)10mLと、オレイルアミン(OLAm)0.4mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 147.9 mg of cadmium acetate dihydrate (Cd(OAc) 2.2H 2 O), 10 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.4 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C. for 30 minutes under an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

この反応溶液に、トルエン及びエタノールを加え沈殿を発生させ、遠心分離を施して沈殿を回収し、その沈殿にオクタデセン(ODE)12mlを加えて分散させた。 Toluene and ethanol were added to this reaction solution to generate a precipitate, which was then centrifuged to recover the precipitate, and 12 ml of octadecene (ODE) was added to disperse the precipitate.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgとトリオクチルホスフィン(TOP)5mLと、オレイルアミン(OLAm)0.5mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。これにより、反応溶液中に、ZnCdSeSの量子ドットを得ることができた。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 5 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.5 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated at 180° C. for 30 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature. As a result, ZnCdSeS quantum dots were obtained in the reaction solution.

得られた反応溶液を、蛍光分光計及び量子効率測定システムで測定した。その結果、図6に示すように、蛍光波長が約477nm、蛍光半値幅が約22nmである光学特性が得られた。 The resulting reaction solution was measured using a fluorescence spectrometer and a quantum efficiency measurement system. As a result, the optical characteristics obtained were a fluorescence wavelength of about 477 nm and a fluorescence half-width of about 22 nm, as shown in Figure 6.

また、実施例5では、銅カルコゲニド前駆体を合成する際、アニオン種がセレンと硫黄の2種類存在しており、セレン物質量に対する硫黄物質量のモル比(S/Se比)が、0.125であった。
また、亜鉛化合物とカドミウム化合物の添加量において、カドミウム物質量に対する亜鉛物質量のモル比(Zn/Cd比)が、13であった。
In Example 5, when the copper chalcogenide precursor was synthesized, two types of anion species, selenium and sulfur, were present, and the molar ratio of the amount of sulfur substance to the amount of selenium substance (S/Se ratio) was 0.125.
In addition, in the amounts of the zinc compound and the cadmium compound added, the molar ratio of the amount of zinc substance to the amount of cadmium substance (Zn/Cd ratio) was 13.

また、得られた反応溶液をXRD装置にて測定した。その結果を図11に示す。また、図16に得られた反応溶液の走査線電子顕微鏡(SEM)写真を示す。これより平均粒径は、5.5nmであった。実施例5の平均粒径は、実施例1~実施例5の平均粒径と同程度であることから、組成によって蛍光波長が変化していることが考えられる。 The resulting reaction solution was measured using an XRD device. The results are shown in Figure 11. Figure 16 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the resulting reaction solution. The average particle size was found to be 5.5 nm. Since the average particle size in Example 5 was similar to those in Examples 1 to 5, it is believed that the fluorescence wavelength changes depending on the composition.

[比較例1]
100mLの反応容器に、無水酢酸銅(Cu(OAc))91mgと、オレイルアミン(OLAm)4.8mLと、オクタデセン(ODE)7.75mLを入れた。そして、不活性ガス(N)雰囲気下で、150℃で5分間、攪拌しながら加熱し、原料を溶解させた。
[Comparative Example 1]
91 mg of anhydrous copper acetate (Cu(OAc) 2 ), 4.8 mL of oleylamine (OLAm), and 7.75 mL of octadecene (ODE) were placed in a 100 mL reaction vessel, and the mixture was heated at 150° C. for 5 minutes under stirring in an inert gas (N 2 ) atmosphere to dissolve the raw materials.

この溶液に、セレン(Se)粉をドデカンチオール(DDT)及びオレイルアミン(OLAm)に溶解させて得られた0.285Mの溶液を1.4mL添加し、150℃で10分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 1.4 mL of a 0.285 M solution obtained by dissolving selenium (Se) powder in dodecanethiol (DDT) and oleylamine (OLAm) was added to this solution, and the mixture was heated at 150°C for 10 minutes with stirring. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

その後、酢酸カドミウム二水和物(Cd(OAc)・2HO)98.6mgと、トリオクチルホスフィン(TOP)10mLと、オレイルアミン(OLAm)0.4mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 Then, 98.6 mg of cadmium acetate dihydrate (Cd(OAc) 2.2H2O ), 10 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.4 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C for 30 minutes under an inert gas ( N2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

この反応溶液に、トルエン及びエタノールを加えて沈殿を発生させ、遠心分離を施して沈殿を回収し、その沈殿にオクタデセン(ODE)12mlを加えて分散させた。 Toluene and ethanol were added to this reaction solution to generate a precipitate, which was then centrifuged to recover the precipitate, and 12 ml of octadecene (ODE) was added to disperse the precipitate.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgとトリオクチルホスフィン(TOP)5mLと、オレイルアミン(OLAm)0.5mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。
得られた反応溶液を、蛍光分光計で測定したが、発光は確認できなかった。
Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 5 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.5 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C. for 30 minutes under an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.
The resulting reaction solution was measured with a fluorescence spectrometer, but no luminescence was observed.

[比較例2]
100mLの反応容器に、酢酸カドミウム二水和物(Cd(OAc)・2HO)98.6mgと、オレイルアミン(OLAm)4.8mLと、オクタデセン(ODE)7.75mLを入れた。そして、不活性ガス(N)雰囲気下で、150℃で5分間、攪拌しながら加熱し、原料を溶解させた。
[Comparative Example 2]
A 100 mL reaction vessel was charged with 98.6 mg of cadmium acetate dihydrate (Cd(OAc) 2.2H2O ), 4.8 mL of oleylamine (OLAm), and 7.75 mL of octadecene (ODE). The mixture was heated at 150° C for 5 minutes under an inert gas ( N2 ) atmosphere while stirring to dissolve the raw materials.

この溶液に、セレン(Se)粉をドデカンチオール(DDT)及びオレイルアミン(OLAm)に溶解させて得られた0.285Mの溶液を1.4mL添加し、150℃で10分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 1.4 mL of a 0.285 M solution obtained by dissolving selenium (Se) powder in dodecanethiol (DDT) and oleylamine (OLAm) was added to this solution, and the mixture was heated at 150°C for 10 minutes with stirring. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgと、トリオクチルホスフィン(TOP)10mLと、オレイルアミン(OLAm)0.4mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 10 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.4 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C. for 30 minutes under an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

この反応溶液に、トルエン、エタノール及びメタノールを加え沈殿を発生させ、遠心分離を施して沈殿を回収し、その沈殿にオクタデセン(ODE)12mlを加えて分散させた。 Toluene, ethanol, and methanol were added to this reaction solution to generate a precipitate, which was then centrifuged to recover the precipitate, and 12 ml of octadecene (ODE) was added to disperse the precipitate.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgとトリオクチルホスフィン(TOP)5mLと、オレイルアミン(OLAm)0.5mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。
得られた反応溶液を、蛍光分光計で測定した。その結果、蛍光波長が約512nm、蛍光半値幅が約40nmである光学特性が得られた。
Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 5 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.5 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C. for 30 minutes under an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.
The reaction solution thus obtained was measured using a fluorescence spectrometer, and the optical characteristics were that the fluorescence wavelength was about 512 nm and the fluorescence half-width was about 40 nm.

[比較例3]
100mLの反応容器に、無水酢酸銅(Cu(OAc))91mgと、酢酸カドミウム二水和物(Cd(OAc)・2HO)197.2mgと、オレイルアミン(OLAm)4.8mLと、オクタデセン(ODE)7.75mLを入れた。そして、不活性ガス(N)雰囲気下で、150℃で5分間、攪拌しながら加熱し、原料を溶解させた。
[Comparative Example 3]
In a 100 mL reaction vessel, 91 mg of anhydrous copper acetate (Cu(OAc) 2 ), 197.2 mg of cadmium acetate dihydrate (Cd(OAc) 2.2H2O ), 4.8 mL of oleylamine (OLAm), and 7.75 mL of octadecene (ODE) were placed. Then, the mixture was heated at 150°C for 5 minutes under an inert gas ( N2 ) atmosphere while stirring to dissolve the raw materials.

この溶液に、セレン(Se)粉をドデカンチオール(DDT)及びオレイルアミン(OLAm)に溶解させて得られた0.285Mの溶液を1.4mL添加し、150℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 1.4 mL of a 0.285 M solution obtained by dissolving selenium (Se) powder in dodecanethiol (DDT) and oleylamine (OLAm) was added to this solution, and the mixture was heated at 150°C for 30 minutes with stirring. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgと、トリオクチルホスフィン(TOP)10mLと、オレイルアミン(OLAm)0.4mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。 Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 10 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.4 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C. for 30 minutes under an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.

この反応溶液に、トルエン、エタノール及びメタノールを加え沈殿を発生させ、遠心分離を施して沈殿を回収し、その沈殿にオクタデセン(ODE)12mlを加えて分散させた。 Toluene, ethanol, and methanol were added to this reaction solution to generate a precipitate, which was then centrifuged to recover the precipitate, and 12 ml of octadecene (ODE) was added to disperse the precipitate.

その後、塩化亜鉛(ZnCl)504mgとトリオクチルホスフィン(TOP)5mLと、オレイルアミン(OLAm)0.5mLを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。得られた反応溶液を、室温まで冷却した。
得られた反応溶液を、蛍光分光計で測定した。その結果、蛍光波長が約542.5nm、蛍光半値幅が約52nmである光学特性が得られた。
Then, 504 mg of zinc chloride (ZnCl 2 ), 5 mL of trioctylphosphine (TOP), and 0.5 mL of oleylamine (OLAm) were added, and the mixture was heated with stirring at 180° C. for 30 minutes under an inert gas (N 2 ) atmosphere. The resulting reaction solution was cooled to room temperature.
The reaction solution thus obtained was measured using a fluorescence spectrometer, and the optical characteristics were that the fluorescence wavelength was about 542.5 nm and the fluorescence half-width was about 52 nm.

上記した実施例1~実施例5、及び、比較例1~比較例3における、組成、平均粒径、蛍光波長、蛍光半値幅、及び蛍光量子収率(QY)を以下の表1にまとめた。組成の数値は、いずれもmmolである。 The composition, average particle size, fluorescence wavelength, fluorescence half-width, and fluorescence quantum yield (QY) for the above-mentioned Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 are summarized in Table 1 below. All composition values are in mmol.

Figure 0007622356000001
Figure 0007622356000001

表1に示すように、本実施例では、いずれも蛍光半値幅が35nm以下であった。また、蛍光半値幅を32nm以下にすることができ、また、ZnCdSe系量子ドット、或いは、ZnCdSeS系量子ドットでは、蛍光半値幅を、25nm以下にすることができ、更に、20nm以下に制御することが可能であるとわかった。一方、比較例では、蛍光を示した比較例2及び比較例3では、蛍光半値幅が40nm以上となり、狭い蛍光半値幅を得られないことがわかった。 As shown in Table 1, in this example, the fluorescence half-width was 35 nm or less in all cases. It was also found that the fluorescence half-width could be reduced to 32 nm or less, and that in the case of ZnCdSe-based quantum dots or ZnCdSeS-based quantum dots, the fluorescence half-width could be reduced to 25 nm or less, and furthermore, that it was possible to control it to 20 nm or less. On the other hand, in the comparative examples, Comparative Example 2 and Comparative Example 3, which showed fluorescence, the fluorescence half-width was 40 nm or more, and it was found that a narrow fluorescence half-width could not be obtained.

また、表1に示すように、実施例では、蛍光波長を、400nm~700nmの範囲内で調整することが可能であるとわかった。また、蛍光波長を、450nm~700nmの範囲で調整することが可能であるとわかった。 Furthermore, as shown in Table 1, in the examples, it was found that the fluorescent wavelength could be adjusted within the range of 400 nm to 700 nm. It was also found that the fluorescent wavelength could be adjusted within the range of 450 nm to 700 nm.

また、表1に示すように、実施例では、量子ドットの平均粒径を、2nm以上10nm以下の範囲内で調整できることがわかった。また、量子ドットの95%以上の粒径は、平均粒径の±2nmの範囲内に含まれており、多数の量子ドットの粒径を非常に均一に生成できたことがわかった。 As shown in Table 1, in the examples, it was found that the average particle size of the quantum dots could be adjusted within the range of 2 nm to 10 nm. In addition, the particle sizes of 95% or more of the quantum dots were within the range of ±2 nm of the average particle size, and it was found that a large number of quantum dots could be produced with very uniform particle sizes.

また、実施例1~実施例5の量子ドット粒子の分散溶液を、X線回折(XRD)装置、及び走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した。図7~11が、X線回折(XRD)装置の測定結果であり、図12~16が、走査型電子顕微鏡(SEM)の測定結果である。 The quantum dot particle dispersions of Examples 1 to 5 were measured using an X-ray diffraction (XRD) device and a scanning electron microscope (SEM). Figures 7 to 11 show the results of the X-ray diffraction (XRD) device measurement, and Figures 12 to 16 show the results of the scanning electron microscope (SEM) measurement.

図7には、実施例1(CdSe系量子ドット)のみならず、参考として、カチオン交換後の量子ドットとしてのZnSe粒子のXRDスペクトルも合わせて掲載した。図7に示すように、実施例1とZnSeのピーク値が異なっていることが確認できた。 Figure 7 shows not only the XRD spectrum of Example 1 (CdSe quantum dots), but also the XRD spectrum of ZnSe particles as quantum dots after cation exchange for reference. As shown in Figure 7, it was confirmed that the peak values of Example 1 and ZnSe are different.

また、図8~図10に示すZnCdSe系量子ドットのXRDスペクトルのピーク値より、Cdの使用量に伴ってXRDスペクトルのピーク値が異なっていることが確認できた。すなわち、表1に示すように、実施例2~実施例4では、カチオン種であるZnとCdの組成比が異なることで、XRDスペクトルのピーク値が異なることがわかった。また、実施例3の図9に示すXRDスペクトルのピーク値と、実施例3に硫黄(S)を追加した実施例5の図11に示すXRDスペクトルのピーク値とが異なっており、これにより、硫黄(S)を追加したことによってXRDスペクトルのピーク値が異なることを確認できた。 In addition, it was confirmed that the peak values of the XRD spectrum of the ZnCdSe quantum dots shown in Figures 8 to 10 differ depending on the amount of Cd used. That is, as shown in Table 1, it was found that in Examples 2 to 4, the peak values of the XRD spectrum differ due to the different composition ratios of the cationic species Zn and Cd. In addition, the peak value of the XRD spectrum shown in Figure 9 of Example 3 differs from the peak value of the XRD spectrum shown in Figure 11 of Example 5, which is Example 3 to which sulfur (S) was added, and this confirmed that the peak value of the XRD spectrum differs due to the addition of sulfur (S).

各実施例に示すように、金属置換法でのカチオン種としてのカドミウムと亜鉛との添加比率を調整することで、量子ドットの蛍光半値幅を35nm以下に維持しつつ、前記蛍光波長を、400nm以上700nm以下の範囲にて制御可能であることがわかった。 As shown in each example, by adjusting the ratio of cadmium and zinc added as cationic species in the metal substitution method, it was found that the fluorescence wavelength of the quantum dots can be controlled in the range of 400 nm to 700 nm while maintaining the fluorescence half-width at 35 nm or less.

具体的には、本実施例では、カドミウムに対する亜鉛のモル比を、30以下の範囲で調整することで、量子ドットの蛍光半値幅を35nm以下に維持しつつ、前記蛍光波長を、400nm以上700nm以下の範囲にて自由に調整できることがわかった。 Specifically, in this embodiment, it was found that by adjusting the molar ratio of zinc to cadmium within a range of 30 or less, the fluorescence wavelength of the quantum dots can be freely adjusted within a range of 400 nm to 700 nm while maintaining the fluorescence half-width of the quantum dots at 35 nm or less.

また、各実施例に示すように、銅カルコゲニド前駆体を合成する際のアニオン種としてのセレンと硫黄との添加比率を調整することで、量子ドットの蛍光半値幅を32nm以下に維持しつつ、蛍光波長を、400nm以上700nm以下の範囲にて制御可能であることがわかった。 In addition, as shown in each example, it was found that by adjusting the ratio of selenium and sulfur added as anion species when synthesizing the copper chalcogenide precursor, it is possible to control the fluorescence wavelength in the range of 400 nm to 700 nm while maintaining the fluorescence half-width of the quantum dots at 32 nm or less.

具体的には、本実施例では、セレンに対する硫黄のモル比を、0.2以下の範囲で調整することで、量子ドットの蛍光半値幅を35nm以下に維持しつつ、前記蛍光波長を、400nm以上700nm以下の範囲にて自由に調整できることがわかった。 Specifically, in this embodiment, it was found that by adjusting the molar ratio of sulfur to selenium in the range of 0.2 or less, the fluorescence wavelength of the quantum dots can be freely adjusted in the range of 400 nm to 700 nm while maintaining the fluorescence half-width of the quantum dots at 35 nm or less.

本発明によれば、青~赤色蛍光を発するCd系量子ドットを安定して得ることができる。そして本発明の量子ドットを、LEDやバックライト装置、表示装置等に適用することで、各装置において優れた発光特性を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to stably obtain Cd-based quantum dots that emit blue to red fluorescence. Furthermore, by applying the quantum dots of the present invention to LEDs, backlight devices, display devices, etc., it is possible to obtain excellent light-emitting characteristics in each device.

1 :量子ドット
1a :コア
1b :シェル
2 :有機配位子

1: quantum dot 1a: core 1b: shell 2: organic ligand

Claims (7)

有機銅化合物、或いは、無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物とから、前駆体としてのCuSe、或いは、CuSeSを合成し、
亜鉛化合物とカドミウム化合物を、同時に添加して、CuSe、或いは、CuSeSの銅と、カドミウム及び亜鉛とを金属交換し、
Zn/Cdのモル比が、10以上20以下のCdZnSeからなり、或いは、Zn/Cdのモル比が、10以上20以下であり、S/Seのモル比が、0より大きく0.2以下のCdZnSeSからなり、
蛍光半値幅が35nm以下であり、平均粒径が、2nm以上10nm以下の量子ドットのコアを合成することを特徴とする量子ドットの製造方法。
synthesizing a precursor, Cu 2 Se or Cu 2 SeS, from an organic copper compound or an inorganic copper compound and an organic chalcogen compound;
A zinc compound and a cadmium compound are added at the same time to exchange the copper of Cu2Se or Cu2SeS with the cadmium and zinc,
or CdZnSe having a Zn/Cd molar ratio of 10 to 20 , or CdZnSeS having a Zn/Cd molar ratio of 10 to 20 and a S/Se molar ratio of greater than 0 and less than 0.2 ;
A method for producing quantum dots, comprising synthesizing quantum dot cores having a fluorescence half-width of 35 nm or less and an average particle size of 2 nm to 10 nm.
前記駆体の粒径が、平均粒径の±2nmの範囲であることを特徴とする請求項に記載の量子ドットの製造方法。 2. The method for producing quantum dots according to claim 1 , wherein the particle size of the precursor is within a range of ±2 nm of the average particle size. 金属置換法でのカチオン種としてのカドミウムと亜鉛との添加比率を調整して、前記量子ドットの蛍光半値幅を35nm以下に維持しつつ、蛍光波長を、400nm以上700nm以下の範囲内に制御することを特徴とする請求項1又は請求項に記載の量子ドットの製造方法。 3. The method for producing quantum dots according to claim 1, wherein the ratio of cadmium and zinc added as cationic species in the metal substitution method is adjusted to control the fluorescence wavelength of the quantum dots to within a range of 400 nm to 700 nm while maintaining the fluorescence half-width of the quantum dots to 35 nm or less . 前記前駆体を合成する際のアニオン種としてのセレンと硫黄との添加比率を調整して、前記量子ドットの蛍光半値幅を35nm以下に維持しつつ、蛍光波長を、400nm以上700nm以下の範囲内に制御することを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の量子ドットの製造方法。 4. The method for producing quantum dots according to claim 1, wherein the ratio of selenium and sulfur added as anion species when synthesizing the precursor is adjusted to control the fluorescence wavelength of the quantum dots to within a range of 400 nm to 700 nm while maintaining the fluorescence half-width of the quantum dots to 35 nm or less. 金属交換反応を、140℃以上300℃以下で行うことを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の量子ドットの製造方法。 5. The method for producing quantum dots according to claim 1 , wherein the metal exchange reaction is carried out at a temperature of 140° C. or higher and 300° C. or lower. 前記駆体を、120℃以上250℃以下の反応温度で合成することを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の量子ドットの製造方法。 6. The method for producing quantum dots according to claim 1 , wherein the precursor is synthesized at a reaction temperature of 120° C. or higher and 250° C. or lower. 有機銅化合物、或いは、無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物とから、前駆体としてのCuCu as a precursor is prepared from an organic copper compound or an inorganic copper compound and an organic chalcogen compound. 2 Se、或いは、CuSe or Cu 2 SeSが合成され、SeS is synthesized,
亜鉛化合物とカドミウム化合物が、同時に添加されて、CuZinc and cadmium compounds are added simultaneously to form Cu 2 Se、或いは、CuSe or Cu 2 SeSの銅と、カドミウム及び亜鉛とが金属交換されて、The copper of SeS is exchanged with cadmium and zinc,
Zn/Cdのモル比が、10以上20以下のCdZnSeからなり、或いは、Zn/Cdのモル比が、10以上20以下であり、S/Seのモル比が、0より大きく0.2以下のCdZnSeSからなり、The Zn/Cd molar ratio is CdZnSe having a molar ratio of 10 to 20, or the Zn/Cd molar ratio is CdZnSeS having a molar ratio of 10 to 20 and a molar ratio of S/Se of more than 0 to 0.2,
蛍光半値幅が35nm以下であり、平均粒径が、2nm以上10nm以下であり、量子収率が50%以上の量子ドットのコアが合成された、A quantum dot core having a fluorescence half-width of 35 nm or less, an average particle size of 2 nm to 10 nm, and a quantum yield of 50% or more was synthesized.
ことを特徴とする量子ドット。A quantum dot characterized by:
JP2020089822A 2020-05-22 2020-05-22 Quantum dots, quantum dot precursors, and methods for producing quantum dots Active JP7622356B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020089822A JP7622356B2 (en) 2020-05-22 2020-05-22 Quantum dots, quantum dot precursors, and methods for producing quantum dots

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020089822A JP7622356B2 (en) 2020-05-22 2020-05-22 Quantum dots, quantum dot precursors, and methods for producing quantum dots

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021183681A JP2021183681A (en) 2021-12-02
JP7622356B2 true JP7622356B2 (en) 2025-01-28

Family

ID=78767139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020089822A Active JP7622356B2 (en) 2020-05-22 2020-05-22 Quantum dots, quantum dot precursors, and methods for producing quantum dots

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7622356B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102871886B1 (en) * 2022-08-16 2025-10-16 (주)디씨티 Quantumdot film for lighting apparatus and lighting apparatus using the same
CN121925463A (en) * 2023-09-29 2026-04-24 凸版控股株式会社 Quantum dot

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005522534A (en) 2002-04-09 2005-07-28 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Luminescent material comprising nanocrystals having core / shell structure, and method for preparing the same
US20080305334A1 (en) 2007-06-07 2008-12-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Core/shell nanocrystals and method for producing the same
JP2009161372A (en) 2007-12-28 2009-07-23 Natl Inst Of Radiological Sciences CdSe quantum dot and method for producing the same
US20120175585A1 (en) 2009-09-17 2012-07-12 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem, Ltd., Cage nanostructures and prepartion thereof
JP2017503901A (en) 2013-10-17 2017-02-02 ナノフォトニカ,インコーポレイテッド Quantum dots for emitting light and method for synthesizing
JP2017160073A (en) 2016-03-09 2017-09-14 三菱マテリアル株式会社 Method for producing CdSe colloidal particles
WO2019022217A1 (en) 2017-07-27 2019-01-31 Nsマテリアルズ株式会社 Quantum dot, wavelength conversion member using quantum dot, illumination member, backlight device, display device, and method for manufacturing quantum dot
WO2019074083A1 (en) 2017-10-12 2019-04-18 Nsマテリアルズ株式会社 Quantum dot, method for manufacturing same, wavelength conversion member using quantum dot, illumination member, backlight device, and display device
CN111117595A (en) 2019-10-18 2020-05-08 纳晶科技股份有限公司 Blue light core-shell quantum dot, and preparation method and application thereof

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005522534A (en) 2002-04-09 2005-07-28 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Luminescent material comprising nanocrystals having core / shell structure, and method for preparing the same
US20080305334A1 (en) 2007-06-07 2008-12-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Core/shell nanocrystals and method for producing the same
JP2009161372A (en) 2007-12-28 2009-07-23 Natl Inst Of Radiological Sciences CdSe quantum dot and method for producing the same
US20120175585A1 (en) 2009-09-17 2012-07-12 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem, Ltd., Cage nanostructures and prepartion thereof
JP2017503901A (en) 2013-10-17 2017-02-02 ナノフォトニカ,インコーポレイテッド Quantum dots for emitting light and method for synthesizing
JP2017160073A (en) 2016-03-09 2017-09-14 三菱マテリアル株式会社 Method for producing CdSe colloidal particles
WO2019022217A1 (en) 2017-07-27 2019-01-31 Nsマテリアルズ株式会社 Quantum dot, wavelength conversion member using quantum dot, illumination member, backlight device, display device, and method for manufacturing quantum dot
WO2019074083A1 (en) 2017-10-12 2019-04-18 Nsマテリアルズ株式会社 Quantum dot, method for manufacturing same, wavelength conversion member using quantum dot, illumination member, backlight device, and display device
CN111117595A (en) 2019-10-18 2020-05-08 纳晶科技股份有限公司 Blue light core-shell quantum dot, and preparation method and application thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BAE,Wan Ki et al.,Single-Step Synthesis of Quantum Dots with Chemical Composition Gradients,Chem. Mater.,Vol.20,2008年,pages531-539
LESNYAK,Vladimir et al.,Cu Vacancies Boost Cation Exchange Reactions in Copper Selenide Nanocrystals,JACS,Vol.137,2015年,pages9315-9323
ZHONG,Xinhua et al.,Composition-Tunable ZnxCd1-xSe Nanocrystals with High Luminescence and Stability,JACS,Vol.125,2003年,pages8589-8594
ZHONG,Xinhua et al.,New strategy for band-gap tuning in semiconductor nanocrystals,Res. Chem. Intermed.,Vl.34/No.2-3,2008年,pages287-298

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021183681A (en) 2021-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7473050B2 (en) Quantum dots, wavelength conversion member using quantum dots, lighting member, backlight device, and display device
JP7683669B2 (en) Quantum dots and their manufacturing method
JP2025028913A (en) Quantum dots and their manufacturing method
JP7622356B2 (en) Quantum dots, quantum dot precursors, and methods for producing quantum dots
JP7810236B2 (en) Quantum dot manufacturing method and quantum dot

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230519

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20230928

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240313

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240319

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240515

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240806

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20241003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241230

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7622356

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150