[发明专利]纳米结构的后沉积包封：组合物、器件及包含它们的系统

说明书

本申请是以下发明专利申请的分案申请：

申请号：200580018708.9

申请日：2005年6月7日

发明名称：纳米结构的后沉积包封：组合物、器件及包含它们的系统

相关申请的交叉参考

本申请是一个非临时的应用专利申请，它要求以下原有临时专利申请的优先权和权益：Jeffery A.Whiteford等于2004年6月8日提交的题为“POST-DEPOSITION ENCAPSULATION OF NANOCRYSTALS:COMPOSITIONS,DEVICES AND SYSTEMS INCORPORATING SAME”的USSN60/578236，以及Jeffery A.Whiteford等于2004年11月30日提交的题为“POST-DEPOSITION ENCAPSULATION OF NANOSTRUCTURES:COMPOSITIONS,DEVICES AND SYSTEMS INCORPORATING SAME”的USSN 60/632570，它们全文在此引为参考，以满足各种目的。

发明领域

本发明主要涉及纳米技术领域。更具体地，本发明涉及与离散的涂覆纳米结构有关的组合物、器件和方法。

发明背景

单个纳米结构以及嵌入在其他材料中形成纳米复合材料的纳米结构具有许多有前景的应用，包括利用它们的光学和电学性质的应用。一个特别有用的用途将是基于纳米络合物的存储领域，其中纳米结构可用于存储高密度电荷。

在可用于制备纳米结构的合成方法中，通常采用自上而下成图法，如化学气相沉积（CVD）或分子束外延生长法（MBE），来生成核以及核:壳纳米结构。这些方法一般产生较大和/或无序和/或低密度的堆积纳米结构，并且需要高成本（高温、高真空）的处理步骤。溶液基合成法也可用来合成半导体纳米晶体（核或核/壳），所述半导体纳米晶体更适应溶液基沉积法，如旋涂或其他蒸发方法。例如，包含CdSe核（或晶核）和ZnS壳的纳米结构可通过溶液沉积技术制备[例如，见Murray等.（1993）“Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E=S,Se,Te)semicondutor nanocrystals”,J.Am.Chem.Soc.115:8706-8715]。然而，由这些及其他标准核－壳合成技术生成的纳米结构通常不具备足够厚的壳，以将足够的电荷约束在核里，防止电荷扩散到距离第一个纳米结构几纳米的其他纳米结构中。

或者，基于化学自组织法的纳米结构合成工艺可产生得到最佳控制的晶体形态和晶体尺寸，但这些合成方法产生的纳米结构带有额外的有机和/或表面活性剂化合物。虽然在合成过程中可用于提高纳米结构的溶解性并有利于纳米结构的调控，但有机污染物强烈地结合在纳米结构表面，因而抑制了新合成的纳米结构的进一步调控并/或整合到器件和终端应用中。

即使这些CdSe:ZnS结构的直径可以制成允许高密度堆积（例如约1x10¹²/厘米²或更高），ZnS壳也不能提供足够的量子约束，以便在微电子和光子器件，包括但不限于存储或电荷存储器中有效利用纳米结构。

因此，本领域需要离散的涂覆纳米结构，它们可以容易地整合进各种制造工艺，无须进一步处理。涂覆纳米结构优选紧密堆积，同时保持其量子约束大于标准的CdSe/ZnS核:壳结构。通过提供离散的涂覆纳米结构、涂覆离散纳米结构的配体、结合了涂覆纳米结构的器件和制备涂覆纳米结构的方法，本发明满足了上述及其他需求。通过研究以下内容，可以获得对本发明的完整理解。

发明概述

一类通用实施方式提供了离散的涂覆纳米结构。所述离散的涂覆纳米结构包含具有第一表面的单个纳米结构，以及与单个纳米结构的第一表面缔合(associate)的第一涂层。第一涂层具有第一光学、电学、物理或结构性质，并能够转化成具有一种或多种不同于第一涂层的光学、电学、物理或结构性质的第二涂层。在一些实施方式中，第一涂层将纳米结构包封起来；在其他实施方式中，第一涂层覆盖纳米结构的一部分（例如纳米结构未与基材表面缔合的部分）。在一种实施方式中，第二涂层的电学性质是介电性质；本实施方式的示例性第二涂层包含硅氧化物、硼氧化物和它们的组合。