オーシャンフォトニクス株式会社

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取扱製品

エヴィデントテクノロジーズ社


その他の特長

調節可能な吸収パターン
エヴィドットは発光波長だけでなく、吸収特性でもメリットもあります。吸収スペクトルがほぼ単一のバルク半導体とは対照的に、量子ドットの吸収スペクトルは、短波長になるほど強度が高くなるピークの集合体です。エヴィドットの電子エネルギー準位は非連続であるため、発光ピークは非連続の電子-孔(励起)エネルギー準位間のエネルギー転移に対応しています。量子ドットは、その第一励起ピークよりも長波長側の光は吸収しません。第一励起ピークを吸収開始波長と呼びます。その他の光学的、電子的な性質と同様に、第一励起ピーク(及び、それに連動するその他全てのピーク)は、量子ドットの材質と粒径に依存します。粒径が小さくなるほど、第一励起ピーク波長は短波長側にシフトします。

量子ドット: 制御可能な発光パターン
量子ドットの発光波長は釣鐘型(ガウシアン型)で、そのピークは、吸収波長ピークからわずかに長波長側に位置します。このようなエネルギーの分離をストークスシフトと呼びます。量子ドットの興味深い特長の一つは、発光波長ピークが、励起光波長に依存しないことです。これは、吸収開始波長より短波長側であることからも。発光スペクトルの帯域は、FWHM(半値全幅)と呼ばれますが、これは温度、量子ドットの元来のスペクトル線幅、溶液や基材における粒度分布によって決まります。発光スペクトルが粒度分布によって広くなる現象は、非均一拡大と言われ、FWHMを決定づける最大要因です。粒度分布が低いほど、FWHMも小さくなります。CdSe(カドミウムセレン)では5%の粒度分布の場合、30nm のFWHMに相当し、PbSe(セレン化鉛)では、5%の粒度分布は100nmの半値全幅に相当します。

分子カップリング
コロイド状になると量子ドットは自由浮遊し、様々な分子に金属官能基経由で結合可能です。結合可能な官能基は、チオール、アミン、ニトリル、ホスフィン、ホスフィン・オキシド、ホスフィン酸、カルボキシル酸、その他配位子等です。このため、応用分野において、量子ドットは非常にフレキシブルです。適切な分子を表面に結合すると、量子ドットは、ほとんど全ての溶液にでも分散や溶解が可能で、多種多様な無機・有機フィルムに成形することもできます。さらに、界面化学を利用し、輝度や電子寿命といったエヴィドットの特質を効果的に変更することも可能です。

量子効率
発光する光子に対する吸収した光子の割合が量子効率(Quantum Yield = QY)です。量子効率は、エネルギー準位間における発光を伴わない移行に依存します。この以降では、電磁放射は発生しません。非発光再結合は、主に量子ドットの表面で発生するため、界面化学により大きく影響を受けます。

シェルの追加
エヴィドットには、「コアシェルエヴィドット」という種類があります。コアシェルエヴィドットは、通常のエヴィドット、及びその表面に結合された無機の広帯域半導体による原子数個の厚さのレイヤーから構成されています。(「シェル」を持たないエヴィドットを「コアエヴィドット」と呼んでいます。) シェルは、エヴィデント社の独自技術を最大限に生かしてコアエヴィドットの表面に結合されており、このために量子効率は飛躍的に向上しています。コアエヴィドットをシェルでコーティングすると、シェルに、コア部分とは異なる、さらに広いバンドギャップを持つ半導体物質を用いている場合には、発光を妨げる再結合を防ぎ、さらに明るい発光を得られます。

コアシェルエヴィドットの量子効率の向上は、コア量子ドットの界面化学を変更することで実現しました。シェルのない量子ドットの表面にはフリーの(非結合の)電子があり、結晶に瑕疵もあります。その二つの要因により、表面での非発光電子エネルギー転移が起こり、その結果量子効率が低くなる傾向があります。シェルによって、表面瑕疵による影響のほとんどを打ち消すことが可能です。




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