本發明專利技術提供了用來制備離散的涂覆納米結構的配體組合物，以及涂覆納米結構本身和包含它們的器件。還提供了在納米結構上形成后沉積殼和對納米結構進行可逆改性的方法。本發明專利技術的配體和涂覆的納米結構特別適用于密堆積的納米結構組合物，這種組合物能改善量子約束和/或減少納米結構之間的交叉干擾。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術主要涉及納米
更具體地，本專利技術涉及與離散的涂覆納米結構有關的組合物、器件和方法。
技術介紹
單個納米結構以及嵌入在其他材料中形成納米復合材料的納米結構具有許多有前景的應用，包括利用它們的光學和電學性質的應用。一個特別有用的用途將是基于納米絡合物的存儲領域，其中納米結構可用于存儲高密度電荷。在可用于制備納米結構的合成方法中，通常采用自上而下成圖法，如化學氣相沉積(CVD)或分子束外延生長法(MBE)，來生成核以及核殼納米結構。這些方法一般產生較大和/或無序和/或低密度的堆積納米結構，并且需要高成本(高溫、高真空)的處理步驟。溶液基合成法也可用來合成半導體納米晶體(核或核/殼)，所述半導體納米晶體更適應溶液基沉積法，如旋涂或其他蒸發方法。例如，包含CdSe核(或晶核)和ZnS殼的納米結構可通過溶液沉積技術制備。然而，由這些及其他標準核一殼合成技術生成的納米結構通常不具備足夠厚的殼，以將足夠的電荷約束在核里，防止電荷擴散到距離第一個納米結構幾納米的其他納米結構中。或者，基于化學自組織法的納米結構合成工藝可產生得到最佳控制的晶體形態和晶體尺寸，但這些合成方法產生的納米結構帶有額外的有機和/或表面活性劑化合物。雖然在合成過程中可用于提高納米結構的溶解性并有利于納米結構的調控，但有機污染物強烈地結合在納米結構表面，因而抑制了新合成的納米結構的進一步調控并/或整合到器件和終端應用中。即使這些CdSe: ZnS結構的直徑可以制成允許高密度堆積(例如約IxlO12/厘米2或更高)，ZnS殼也不能提供足夠的量子約束，以便在微電子和光子器件，包括但不限于存儲或電荷存儲器中有效利用納米結構。因此，本領域需要離散的涂覆納米結構，它們可以容易地整合進各種制造工藝，無須進一步處理。涂覆納米結構優選緊密堆積，同時保持其量子約束大于標準的CdSe/ZnS核殼結構。通過提供離散的涂覆納米結構、涂覆離散納米結構的配體、結合了涂覆納米結構的器件和制備涂覆納米結構的方法，本專利技術滿足了上述及其他需求。通過研究以下內容，可以獲得對本專利技術的完整理解。專利技術概述一類通用實施方式提供了離散的涂覆納米結構。所述離散的涂覆納米結構包含具有第一表面的單個納米結構，以及與單個納米結構的第一表面締合(associate)的第一涂層。第一涂層具有第一光學、電學、物理或結構性質，并能夠轉化成具有一種或多種不同于第一涂層的光學、電學、物理或結構性質的第二涂層。在一些實施方式中，第一涂層將納米結構包封起來；在其他實施方式中，第一涂層覆蓋納米結構的一部分(例如納米結構未與基材表面締合的部分)。在一種實施方式中，第二涂層的電學性質是介電性質；本實施方式的示例性第二涂層包含硅氧化物、硼氧化物和它們的組合。可用來制備本專利技術經過不連續涂覆的組合物的納米結構包括，但不限于納米晶體、納米點、納米線、納米棒、納米管、各種納米粒子、納米四腳結構、納米三腳結構、納米雙腳結構、分支的納米結構、分支的納米晶體和分支的四腳結構；所述各種納米粒子例如包括金屬、半導體或絕緣納米粒子，金屬納米粒子如鈀、金、鉬、銀、鈦、銥、鈷、錫、鋅、鎳、鐵或鐵氧體納米粒子或它們的合金；無定形、晶體和多晶的無機或有機納米粒子，以及聚合物納米粒子，如組合化學合成工藝中常用的那些聚合物納米粒子，例如可購自BangsLaboratories (Fishers, IN)的那些聚合物納米粒子。在一個優選實施方式中，納米結構包含球形、近似球形和/或各向同性的納米粒子，如納米點和/或量子點。涂覆的納米結構優選具有至少一個尺寸(例如涂覆納米結構的直徑)，該尺寸小于約10納米，任選小于約8納米、5納米或4納米。在本專利技術的一些實施方式中，涂覆的納米結構的直徑約為2 — 6納米，例如在2 — 4納米之間。許多配體組合物可用作納米結構的涂料。在一類實施方式中，第二涂層包含氧化物(例如Si02)。在一些實施方式中，第一涂層具有包含氧化硅籠型絡合物的第一組分和包 含一個或多個納米結構結合部分(binding moiety)的第二組分。示例性納米結構的結合部分包括以下部分的質子化或去質子化形式膦酸酯、次膦酸酯、羧酸酯、磺酸酯、亞磺酸酯、胺、醇、酰胺和/或硫醇部分。優選的納米結構的結合部分包括膦酸酯、次膦酸酯、羧酸酯、磺酸酯和亞磺酸酯的酯部分。通常，納米結構的結合部分各自獨立地連接到氧化硅籠型絡合物上，例如經由籠子上的氧原子或硅原子連接。在特定的實施方式中，涂覆的納米結構包含作為第一涂料的硅倍半氧烷組合物。硅倍半氧烷可以是封閉的籠型結構或部分敞開的籠型結構。氧化硅籠型絡合物(例如硅倍半氧烷)可用一個或多個硼、甲基、乙基、含3 — 22個(或更多)碳原子的支鏈或直鏈烷烴或烯烴、異丙基、異丁基、苯基、環戊基、環己基、環庚基、異辛基、降冰片基和/或三甲基甲硅烷基、吸電子基、給電子基或它們的組合進行衍生。在另一個實施方式中，在第一涂料組合物中采用離散的硅酸酯。可用作第一涂料的離散硅酸酯是磷硅酸酯。固化時，氧化硅籠型絡合物第一涂層通常轉化為含氧化硅(例如SiO2)的第二剛性涂層。本專利技術組合物中采用的涂料通常在其初始(即轉化前或固化前)狀態表現出第一性質，而在轉化或固化后的第二狀態表現出不同的第二性質。例如，對于轉化或固化前后具有不同電學性質的涂料，第一電學性質可包括導電性而第二電學性質是非導電性(反之亦然)。類似地，處于第一態的材料可以是電子型導體或中性材料，而處于第二態的材料可以是空穴型導體。或者，對于有關光學性質的實施方式，第一和第二光學性質可以是不透明度和透明度，例如對可見光的不透明度和透明度。或者，第一光學性質可以包括在第一波長的光吸收(或透射或發射)，而第二光學性質包括在第二波長的光吸收(或透射或發射)。或者，對于有關結構性質的實施方式，處于第一態的材料可以是柔性分子，而第二態可包括剛性(多孔或實心)的殼。在一類實施方式中，第一物理性質包括(例如)在選定溶劑中的溶解度，而第二電學性質包括非導電性。涂料的轉化可通過(例如)加熱和/或施加輻射完成。 本專利技術還提供了包含許多離散的涂覆納米結構的陣列。在一個優選實施方式中，單元納米結構的存在密度大于約I X 101°/厘米2，大于約I X IO11/厘米2，更優選大于約IXlO12/厘米2，甚至大于約I X IO13/厘米2。任選地，單元納米結構與基材，如硅晶片的表面締合。在一些實施方式中，單元納米結構在與基材表面締合之前進行包封，而在其他實施方式中，單元納米結構的第一部分與基材締合，而單元納米結構的第二部分與第一涂層或第二涂層結合。任選地，基材表面包含連接在到第二納米結構結合部分的表面結合配體，例如，用來與納米結構表面的一部分相締合。例如，對于娃晶片，娃燒部分可發揮在基材或表面上結合配體的功能。包含許多離散的涂覆納米結構的器件構成本專利技術的另一個特征。可包含本專利技術離散涂覆的納米結構的示例性器件包括但不限于電荷存儲器、存儲器(例如閃存器)和光電器件。另一個方面，本專利技術提供了含有涂覆納米結構的組合物，該組合物具有許多納米結構和將各單元納米結構分隔的涂層。所述涂層包含許多與單元納米結構表面相連的納米結構的結合部分；納米結構的結合部分與單元納米結構的表面締合之后，涂層可轉化為第二涂層(本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種離散的涂覆納米結構，它包含：具有第一表面的單個納米結構；與單個納米結構的第一表面締合且具有第一光學、電學、物理或結構性質的第一涂層，其中所述第一涂層可轉化成具有不同于第一涂層的光學、電學、物理或結構性質的第二涂層。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：JA懷特佛德，R部魯爾，M布勒堤，陳建，KC克魯登，段鑲鋒，WP弗里曼，D希爾德，F利昂，劉超，A麥瑟，KS閔，JW帕斯，E西爾，
申請(專利權)人：桑迪士克公司，
類型：發明
國別省市：
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