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公開番号2024127823
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2024032400
出願日2024-03-04
発明の名称半導体ナノ粒子及びその製造方法、並びにバンドギャップ制御方法
出願人国立大学法人東海国立大学機構
代理人個人
主分類C01B 17/20 20060101AFI20240912BHJP(無機化学)
要約【課題】新たな半導体ナノ粒子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第1半導体ナノ粒子の製造方法は、元素M1の単体又はその化合物、元素M2の単体又はその化合物、元素M3の単体又はその化合物、及び元素Zの単体又はその化合物(ここで、元素M1は周期表第11族元素又は周期表第1族元素であり、元素M2は第1遷移元素であり、元素M3は周期表第14族元素であり、元素Zは周期表第16族元素である)を脂溶性溶媒に入れた第1混合液を用意するステップと、第1混合液を加熱するステップと、を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
元素Ｍ１の単体又はその化合物、元素Ｍ２の単体又はその化合物、元素Ｍ３の単体又はその化合物、及び元素Ｚの単体又はその化合物（ここで、元素Ｍ１は周期表第１１族元素又は周期表第１族元素であり、元素Ｍ２は第１遷移元素であり、元素Ｍ３は周期表第１４族元素であり、元素Ｚは周期表第１６族元素である）を脂溶性溶媒に入れた第１混合液を用意するステップと、
前記第１混合液を加熱するステップと、
を備える
第１半導体ナノ粒子の製造方法。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
元素Ｍ１はＡｇであり、元素Ｍ２はＭｎであり、元素Ｍ３はＳｎであり、元素ＺはＯ、Ｓ、Ｓｅ、及びＴｅからなる群より選ばれた１種以上である
請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
加熱後の前記第１混合液を冷却するステップと、
冷却した第１混合液から前記第１半導体ナノ粒子を分離するステップと、
を備える
請求項１から２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項４】
前記第１混合液を冷却するステップにおいて、前記第１混合液は室温より高い温度に冷却される
請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記第１混合液を加熱するステップの前に、前記第１混合液を予加熱するステップを備える
請求項１から２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
製造される第１半導体ナノ粒子の粒径が所定の値になるように、前記第１混合液を予加熱するステップにおける加熱温度、加熱時間、昇温速度、及び降温速度のうち少なくとも１つが調整される
請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
製造される第１半導体ナノ粒子のバンドギャップが所定の値になるように、前記第１混合液における元素Ｍ１、元素Ｍ２、元素Ｍ３、及び元素Ｚの含有率が調整される
請求項１から２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記所定の値が大きいほど、元素Ｍ１の含有率が低く調整される
請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
請求項１から２のいずれか１項に記載の製造方法により製造された第１半導体ナノ粒子と、Ｚｎ、Ｉｎ、又はＧａの単体又はその化合物と、周期表第１６族元素の単体又はその化合物を脂溶性溶媒に入れた第２混合液を用意するステップと、
前記第２混合液を加熱するステップと、
を備える
第２半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項１０】
製造された第２半導体ナノ粒子と、極性を有する表面修飾剤とを接触させるステップを備える
請求項９に記載の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体ナノ粒子及びその製造方法、並びに半導体ナノ粒子のバンドギャップの制御方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
高効率太陽電池の作成を目指して、様々な材料探索がなされている。近年、化合物半導体であるＣｕＩｎＳｅ
２
（ＣＩＳ）などのカルコパイライト系半導体を用いて、高効率太陽電池が作成できることが報告され、シリコン太陽電池に変わる次世代太陽電池として注目されている。例えば、特許文献１では、高品位なカルコパイライトナノ粒子の製造方法が提案されている。カルコパイライトナノ粒子を利用すれば、光電変換素子等の作製が容易になると考えられるものの、希少元素であるＩｎを含むために、将来の安定的な供給に不安があり、代替材料の探索が続けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１９２５４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、高効率太陽電池などに利用可能な代替材料を、より簡便な方法で製造する技術が必要であることを課題として認識した。
【０００５】
本開示は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、新たな半導体ナノ粒子及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示のある態様の第１半導体ナノ粒子の製造方法は、元素Ｍ１の単体又はその化合物、元素Ｍ２の単体又はその化合物、元素Ｍ３の単体又はその化合物、及び元素Ｚの単体又はその化合物（ここで、元素Ｍ１は周期表第１１族元素又は周期表第１族元素であり、元素Ｍ２は第１遷移元素であり、元素Ｍ３は周期表第１４族元素であり、元素Ｚは周期表第１６族元素である）を脂溶性溶媒に入れた第１混合液を用意するステップと、第１混合液を加熱するステップと、を備える。
【０００７】
本開示の別の態様は、第２半導体ナノ粒子の製造方法である。この方法は、上記の製造方法により製造された第１半導体ナノ粒子と、Ｚｎ又はＧａの単体又はその化合物と、周期表第１６族元素の単体又はその化合物を脂溶性溶媒に入れた第２混合液を用意するステップと、第２混合液を加熱するステップと、を備える。
【０００８】
本開示のさらに別の態様は、第１半導体ナノ粒子である。この第１半導体ナノ粒子は、元素Ｍ１、元素Ｍ２、元素Ｍ３、及び元素Ｚ（ここで、元素Ｍ１は周期表第１１族元素又は周期表第１族元素であり、元素Ｍ２は第１遷移元素であり、元素Ｍ３は周期表第１４族元素であり、元素Ｚは周期表第１６族元素である）で構成される結晶構造を有する。
【０００９】
本開示のさらに別の態様は、第２半導体ナノ粒子である。この第２半導体ナノ粒子は、上記の第１半導体ナノ粒子のコアと、コアの表面に半導体で形成されたシェルと、を備える。
【００１０】
本開示のさらに別の態様は、バンドギャップ制御方法である。この方法は、製造すべき半導体ナノ粒子のバンドギャップが所定の値になるように、元素Ｍ１の単体又はその化合物、元素Ｍ２の単体又はその化合物、元素Ｍ３の単体又はその化合物、及び元素Ｚの単体又はその化合物（ここで、元素Ｍ１は周期表第１１族元素又は周期表第１族元素であり、元素Ｍ２は第１遷移元素であり、元素Ｍ３は周期表第１４族元素であり、元素Ｚは周期表第１６族元素である）を脂溶性溶媒に入れた第１混合液における元素Ｍ１、元素Ｍ２、元素Ｍ３、及び元素Ｚの含有率を調整するステップと、第１混合液を加熱することにより半導体ナノ粒子を生成するステップと、を備える。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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