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RÉSUMÉ
Les nanocristaux semi-conducteurs suscitent un grand intérêt de recherche depuis plus de trente ans. Ces particules inorganiques, couvertes d'une couche de molécules organiques les séparant les unes des autres, illustrent particulièrement bien le changement des propriétés physiques en diminuant la taille au nanomètre par effet de confinement quantique. En même temps, grâce aux avancées de la synthèse chimique, la taille et la composition des nanocristaux et par conséquent leurs propriétés optiques peuvent être précisément contrôlées ce qui ouvre la voie à diverses applications. Cet article donne un aperçu des propriétés les plus marquantes des nanocristaux semi-conducteurs, des méthodes de synthèse et de leurs principales applications.
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Semiconductor nanocrystals have attracted much research interest for more than thirty years. These inorganic particles, capped by a layer of organic molecules separating them from each other, are a particularly good illustration of the modification of physical properties induced by the quantum confinement effect when size is lowered to the nanometre range. At the same time, progress in chemical synthesis enables the precise control of size and composition of nanocrystals, and hence of their optical properties, paving the way for various applications. This article gives an overview of the basic properties characterizing semiconductor nanocrystals, their synthesis methods, and their main applications.
Auteur(s)
-
Peter REISS : Docteur, chercheur CEA ([email protected])
-
Frédéric CHANDEZON : Ingénieur, docteur, chercheur CEA ([email protected]) - Laboratoire d’Électronique moléculaire, organique et hybride, UMR 5819 SPrAM (CEA-CNRS-UJF) - Université Grenoble Alpes, Inac-SPrAM, F-38000 Grenoble, France - CEA, Inac-SPrAM, F-38000 Grenoble, France - CNRS, SPrAM, F-38000 Grenoble, France
INTRODUCTION
les nanocristaux semi-conducteurs suscitent un grand intérêt de recherche depuis plus de trente ans. Ces particules inorganiques, couvertes d’une couche de molécules organiques les séparant les unes des autres, illustrent particulièrement bien le changement des propriétés physiques en diminuant la taille au nanomètre par effet de confinement quantique. En même temps, grâce aux avancées de la synthèse chimique, la taille et la composition des nanocristaux et par conséquent leurs propriétés optiques peuvent être précisément contrôlées ce qui ouvre la voie à diverses applications. Cet article donne un aperçu des propriétés les plus marquantes des nanocristaux semi-conducteurs, des méthodes de synthèse et de leurs principales applications.
Semiconductor nanocrystals attract a large research interest for more than thirty years now. These inorganic particles, capped by a layer of organic molecules separating them, illustrate particularly well the modification of physical properties induced by the quantum confinement effect when the size is decreased to the nanometre range. At the same time, progress in chemical synthesis enables the precise control of nanocrystals’ size and composition and hence of their optical properties, paving the way to various applications. This article gives an overview of the basic properties characterizing semiconductor nanocrystals, of their synthesis methods of their main applications.
photo-/électroluminescence, imagerie optique en biologie, photovoltaïque, éclairage/affichage, marquage biologique, cellules solaires, synthèse chimique, propriétés optiques, fonctionnalisation, applications.
photo-/electroluminescence, optical imaging in biology, photovoltaics, lighting/displays, biological labeling, solar cells, chemical synthesis, optical properties, functionalisation, applications.
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MOTS-CLÉS
applications cellules solaires fonctionnalisation photo-/électroluminescence éclairage/affichage marquage biologique synthèse chimique propriétés optiques
KEYWORDS
applications | solar cells | functionalisation | photo-/electroluminescence | lighting/displays | biological labeling | chemical synthesis | optical properties
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2004 par Frédéric CHANDEZON, Peter REISS
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Applications des nanocristaux semi-conducteurs
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3. Synthèse des nanocristaux de semi-conducteurs en phase liquide
3.1 Classification des méthodes de synthèse
Les méthodes de synthèse en phase liquide de nanocristaux de semi-conducteurs peuvent être classées en deux grandes catégories :
-
les procédés à température ambiante qui consistent à faire précipiter les nanocristaux en milieu aqueux, soit en présence de stabilisants (méthode A.1, « précipitation dans l’eau en présence de stabilisants ») soit dans des micelles inverses (méthode A.2, « synthèse par micelles inverses ») ;
-
les réactions à haute température en milieu non aqueux se fondant sur la séparation dans le temps des étapes de nucléation et de croissance des nanocristaux ; on utilise soit des précurseurs organométalliques (méthode B.1, « synthèse organométallique ») soit des complexes de précurseurs inorganiques, oxydes ou sels (méthode B.2, « synthèse par précurseurs inorganiques »).
Le tableau 2 donne un aperçu non exhaustif des méthodes de préparation citées ci-dessus pour la synthèse des nanocristaux de semi-conducteurs II-VI. La synthèse des nanocristaux de semi-conducteurs IV-VI (PbS, PbSe, PbTe) et III-V (InP, InAs…) reprend les mêmes principes avec pour les III-V des résultats moins satisfaisants en termes de dispersion de tailles et de RQ. Pour les nanocristaux de semi-conducteurs élémentaires (Si, Ge), il existe moins de travaux, les synthèses les plus performantes étant fondées sur une décomposition de précurseurs organométalliques dans des conditions spéciales de pression et température ...
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Synthèse des nanocristaux de semi-conducteurs en phase liquide
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PAUTRAT (J.-L.) - Demain le nanomonde : voyage au cœur du minuscule - Fayard (2002).
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(2) - ALIVISATOS (A.P) - * - . – J. Phys. Chem. 100, 13226 (1996).
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(3) - MURRAY (C.B.), KAGAN (C.R.), BAWENDI (M.G.) - * - . – Annu. Rev. Mater. Sci. 30, 545 (2000).
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(4) - ROGACH (A.L.), TALAPIN (D.V.), SHEVCHENKO (E.V.), KORNOWSKI (A.), HAASE (M.), WELLER (H.) - * - . – Adv. Funct. Mater. 12, 653 (2002).
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(5) - BRUS (L.E.) - * - . – J. Chem. Phys. 79, 5566 (1983).
-
(6) - BRUS (L.E.) - * - . – J. Chem. Phys. 80, 4403 (1984).
-
...
Conférence : « NaNaX – Nanoscience with Nanocrystals » a lieu tous les deux ans dans différents pays européens (années paires).
Conférence : « 30 years colloidal quantum dots » May 26-28, 2014, Paris.
( http://www.30-years-QDs.com).
HAUT DE PAGE2.1 Laboratoires – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Laboratoire d’Électronique moléculaire, organique et hybride, INAC-SPrAM (UMR 5819 CEA-CNRS-UJF), CEA Grenoble, 17, rue des Martyrs, 38054 Grenoble cedex 9
( http://inac.cea.fr/spram/NanoX/)
Laboratoire de physique et d’étude des matériaux (LPEM, UMR8213CNRS/UPMC/ESPCI), 10, rue Vauquelin, 75005 Paris
NanoBioPhotonics Group, Institut d’Électronique fondamentale, Université Paris-Sud (UMR 8622 – CNRS), 15, Rue Georges Clémenceau, 91405 ORSAY cedex
( http://www.nbp.ief.u-psud.fr/Website/HOME.html)
Physics and Chemistry of Nanostructures Group, Ghent University, Krijgslaan 281 building S3 (Campus Sterre),...
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