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ナノ蛍光体における表面修飾の役割

 一般に、ナノクリスタルは、ひとつの粒子がひとつの単結晶ドメインから形成されているものを意味します。このため、粒子内部には発光を阻害する欠陥は含まれません。ナノクリスタルでは単位体積あたりの表面の割合(比表面積)、すなわち、配位不飽和結合をもつ表面原子の割合がきわめて高いです。このような配位不飽和結合部位は表面欠陥と呼ばれ、表面トラップ準位を形成します。その結果、ミクロンサイズ以下のナノ粒子では、励起されたエネルギーの大部分は表面トラップ準位を介して熱的に失活する過程に消費されます。

 しかし、ナノクリスタルの表面欠陥は、表面修飾によって不動態化(不活性化・キャッピング)でき、発光効率を飛躍的に向上できます。また、半導体ナノクリスタルでは、Egよりも大きなバンド構造をもつ表面修飾剤を用いると、励起によって生成したエキシトン(電子−正孔ペア)が半導体ナノクリスタル中に閉じ込められます。このような量子閉じ込め効果によって、効率よく発光を引き起こすことができます。一方、複数の結晶子から成るナノ粒子では、結晶子粒界に欠陥が含まれるため、ナノクリスタルのような大きな表面修飾効果は期待できません。

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Last Update : 11/09/16