チオシアネートで覆われたナノ結晶コロイド:表面化学の振動レポーター,ナノ結晶固体における強化結合への溶液ベースの経路
Aaron T Fafarman1, Weon-kyu Koh, Benjamin T Diroll
1Department of Electrical and Systems Engineering, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104, United States.
Journal of the American Chemical Society
|August 19, 2011
まとめ
アンモニアムチオシアネート (NH4SCN) は,ナノ結晶 (NCs) の絶縁リガンドを交換することによって,新しい薄膜電子を可能にします. このリガンドは溶液処理を容易にし,電子結合を強化し,導電性とデバイスの性能を向上させます.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
- 表面化学について
背景:
- コロイドナノ結晶 (NC) 合成は,伝統的に,NC固体における電子結合を阻害する長い,絶縁リガンドを使用しています.
- 溶液ベースのNCを機能的な薄膜に堆積させるには,安定し,極性溶媒と互換性のあるリガンドが必要です.
研究 の 目的:
- アンモニアムチオシアネート (NH4SCN) を,NCs.のための短い,効果的なリガンドとして導入する.
- NH4SCNの溶液ベースの堆積とNC薄膜の組立後のリガンド交換のための使用を調査する.
- NC固体の電子特性とデバイス性能に対するチオシアネートリガンドの影響を調査する.
主な方法:
- NH4SCNをリガンドとして使用した様々な半導体および金属NCの合成と特徴付け.
- 溶液ベースのNCを薄膜に沈殿する.
- NH4SCNでNCフィルムの組み立て後の処理.
- NCの表面化学および電子特性を探査するためのスペクトル分析.
- NC薄膜の電気伝導性とホール効果の測定.
- NCフィルムを使用した光検出器と薄膜トランジスタの製造と試験.
主要な成果:
- NH4SCNは,短く,空気に安定し,環境に優しいチオシアネートリガンドを形成し,極性溶媒におけるNCを静電的に安定させます.
- 顕微鏡データは,NC表面化学に敏感な金属部位へのチオシアネート結合を明らかにしています.
- CdSe,CdTe,Au NCフィルムで観察された強化された電子結合は,重要なバトクロミックシフトと高伝導性 (Auでは2 × 10^3 Ω−1 cm−1まで) につながります.
- NH4SCNで処理されたPbTe NCフィルムは,導電性の10^13の増加を示し,2.8cm2/V·sの流動性を持つホール測定を可能にしました.
- チオシアネートで覆われたCdSe NCフィルムは,光検知器において敏感な光伝導性 (10−5 Ω−1 cm−1) を示し,nチャンネルトランジスタにおいて1.5 cm2/(V·s) の電子移動性を達成した.
結論:
- チオシアン酸アンモニアムは,NC合成と組み立て後の改変のための多用途のリガンドであり,溶液処理可能なNC固体を可能にします.
- チオシアネートリガンドは,NC間の電子結合を大幅に改善し,伝導性を高め,高度なデバイスの機能を可能にします.
- このアプローチは,溶液加工NCから高性能電子・光電子機器を製造するための新しい道を開きます.
