專利名稱：：非球形半導(dǎo)體納米晶體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及制備非球形半導(dǎo)體納米晶體的方法及由所述方法制備的非球形半導(dǎo)體納米晶體。
背景技術(shù)：
：由于由量子尺寸效應(yīng)產(chǎn)生的可調(diào)節(jié)光電子特性，半導(dǎo)體納米晶體已成為一類重要的材料。它們可作為活性成分用于功能納米復(fù)合材料(Morris等人，"SilicaSolasaNanoglue:FlexibleSynthesisofCompositeAerogels",Science284:622-624(1999》、化學(xué)傳感器(Kong等人，"NanotubeMolecularWiresasChemicalSensors"，Science287:622-625(2000))、生物醫(yī)學(xué)(Bruchez等人，"SemiconductorNanocrystalsasFluorescentBiologicalLabels"，Science281:2013-2016(1998);Chan等人，"QuantumDotBioconjugatesforUltrasensitiveNonisotopicDetection",Science281:2016-2018(1998);Taton等人，"ScanometricDNAArrayDetectionwithNanoparticleProbes",Science289:1757-1760(2000》、光電子元件(Huynh等人，"HybridNanorod誦PolymerSolarCells",Science295:2425-2427(2002);Klimov等人,"OpticalGainandStimulatedEmissioninNanocrystalQuantumDots",Science290:314-317(2000))、和納米電子元件(Duan等人，"IndiumPhosphideNanowiresasBuildingBlocksforNanoscaleElectronicandOptoelectronicDevices",Nature409:66-69(2001);Fuhrer等人，"CrossedNanotubeJunctions",Science288:494-497(2000);Gudiksen等人,"GrowthofNanowireSuperlatticeStructuresforNanoscalePhotonicsandElectronics",Nature415:617-620(2002))。新近已制造出不同形狀的納米晶體，包括棒、兩腳體、三腳體、四腳體和立方體(Burda等人，"ChemistryandPropertiesofNanocrystalsofDifferentShapes",Chem.Rev.105:1025-1102(2005》。這些非球形納米晶體用于作為理想模型系統(tǒng)研究各向異性光電子效應(yīng)，包括偏振發(fā)射和量子棒激光發(fā)射。它們也可作為結(jié)構(gòu)才莫塊用于納米電子材料和納米醫(yī)藥中的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體納米晶體的物理性質(zhì)強(qiáng)烈受其大小和形狀影響(Prasad,Nanophotonics;Wiley-Interscience，NewYork(2004);Du等人，"OpticalPropertiesofColloidalPbSeNanocrystals",J.NanoLett.2:1321-1324(2002);Pietryga等人，"PushingtheBandGapEnvelope:Mid-InfraredEmittingColloidalPbSeQuantumDots",J.Am.Chem.Soc.126:11752-11753(2004))。過去二十年來，一直用增加系列的充分研發(fā)合成方法制備近似單分散球形納米晶體，也稱為量子點(diǎn)。與量子限制對光學(xué)和電子特性的影響相關(guān)，量子點(diǎn)的物理特性得到廣泛研究。近來，納米晶體形狀的影響受到極大關(guān)注，因?yàn)轭A(yù)料在從O維(O-D)量子點(diǎn)發(fā)展到一維(l-D)量子棒或量子線中特性獨(dú)特(Kudera等人，"SelectiveGrowthofPbSeOnOneorOnBothTipsofColloidalSemiconductorNanorods"，NanoLett.5:445-449(2005);Peng等人，"ShapeControlofCdSeNanocrystals",Nature404:59-61(2000);Burda等人，"ChemistryandPropertiesofNanocrystalsofDifferentShapes",Chem.Rev.105:1025-1102(2005))。例如.，據(jù)報(bào)告CdSe量子棒發(fā)射出沿著晶粒的c-軸線性偏振的光，并且偏振度取決于納米晶體的長徑比(Peng等人，"ShapeControlofCdSeNanocrystals",Nature404:59-61(2000))。最近還提出，磁性量子線比其量子點(diǎn)對應(yīng)物具有更高截止溫度和磁化作用。對各向異性納米晶體的這些早期研究表明，當(dāng)在激光或各種其他存儲和光電子裝置中作為功能組件時(shí)，不同形狀的納米結(jié)構(gòu)(例如量子棒和量子線)可給予適應(yīng)材料特性的新的可能性，并且提供性能改善(Huynh等人，"HybridNanorod-PolymerSolarCells",Science295:2425-2427(2002》。在納米晶體生長期間無模板形狀控制取決于在同一納米晶體內(nèi)不同晶面達(dá)到不同生長速率的能力。在單一生長方向比其他方向有利時(shí)，這發(fā)生于各向異性晶體結(jié)構(gòu)，如CdSe的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)。在此系統(tǒng)中，多晶型現(xiàn)象也是可能的，關(guān)鍵參數(shù)是不同多晶型物之間的能差(Manna等人,"ControlledGrowthofTetrapodBranchedInorganicNanocrystals"，Nat.Mater.2:382-385(2003》。在CdSe和CdTe情況下，納米晶體可能以閃鋅礦型結(jié)構(gòu)成核，隨后在這些核上生長纖鋅礦型結(jié)構(gòu)(Peng，"FormationofHigh-QualityCdTe,CdSe，andCdSNanocrystalsUsingCdOasPrecursor",J.Am.Chem.Soc,123:183-184(2001);Yu等人，"ExperimentalDeterminationoftheExtinctionCoefficientofCdTe，CdSe,andCdSNanocrystals",Chem.Mater.15:2854-2860(2003))，以產(chǎn)生四腳體。兩種晶體結(jié)構(gòu)之間的能差足夠小，以便在一般反應(yīng)溫度達(dá)到這兩種結(jié)構(gòu)。這一機(jī)制已與CdSe和CdTe的動力學(xué)促進(jìn)的四腳體結(jié)構(gòu)觀察關(guān)聯(lián)(Manna等人，"ControlledGrowthofTetrapodBranchedInorganicNanocrystals",Nat.Mater.2:382-385(2003);Manna等人，"SynthesisofSolubleandProcessableRod-，Arrow-,Teardrop-,andTetrapod-ShapedCdSeNanocrystals"，丄Am.Chem.Soc.122:12700-12706(2000))?！惴乔蛐渭{米晶體的膠體生長由兩種方法之一達(dá)到。在一種方法中，反應(yīng)在對納米晶面具有顯著不同結(jié)合能力的兩種表面活性劑存在下進(jìn)行，如膦酸和長鏈羧酸或胺。被強(qiáng)力吸附的膦酸減慢納米晶體的生長，并導(dǎo)致沿著纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的c-軸優(yōu)先生長。在此方法中，通常在納米晶體生長期間，通過前體多次注入反應(yīng)筒保持高前體濃度。沒有膦酸的羧酸和胺的混合物不誘導(dǎo)各向異性納米晶體生長，而是產(chǎn)生球形納米晶體(Li等人，"BandGapVariationofSize-andShape-ControlledColloidalCdSeQuantumRods",NanoLett.1:349-351(2001))。另一種方法是溶液-液體-固體("SLS")法，此方法類似于從蒸氣前體生長納米線的蒸氣-液體-固體("VLS")法。這種方法用金屬納米顆粒作為晶種促進(jìn)各向異性晶體生長(Kan等人，"SynthesisandSize-DependentPropertiesofZinc-BlendeSemiconductorQuantumRods",Nat.Mater.2:155-158(2003))。金屬晶種顆粒熔化，前體原子溶于其中，并在金屬的液化表面發(fā)生晶體生長。這比在蒸氣或溶液相中的均勻成核提供較低成核能量通道。已用金屬納米顆粒作為晶種制備材料的納米晶體棒或線，包括InP(Nedeljkovic等人，"GrowthofInPNanostructuresViaReactionofIndiumDropletswithPhosphideIons:SynthesisofInPQuantumRodsandInP-Ti02Composites",丄Am.Chem.Soc.126:2632-2639(2004》、InAs(Kan等人，"ShapeControlofIII—VSemiconductorNanocrystals:SynthesisandPropertiesofInAsQuantumRods",FaradayDiscuss,125:23-38(2004》和Si(Holmes等人，"ControlofThicknessandOrientationofSolution-GrownSiliconNanowires"，Science287:14711473(2000))。已報(bào)告用鉍涂覆的金納米顆粒由SLS法生長CdSe線(Grebinski等人，"SolutionBasedStraightandBranchedCdSeBanowires",Chem.Mater.16:5260-5272(2004))，雖然這些試驗(yàn)用也可促進(jìn)各向異性生長的技術(shù)級(90%)含氧化三辛基膦的膦酸進(jìn)行(Peng等人,"ShapeControlofCdSeNanocrystals",Nature404:59-61(2000))。用純貴金屬納米顆粒促進(jìn)非球形納米晶體生長目前還未得到證實(shí)。由SLS法生長CdSe線有各種限制。首先必須使用高鎘前體濃度。其次通常需要存在氧化三辛基膦和膦酸作為反應(yīng)溶劑。除了為反應(yīng)溶劑外，膦酸，如十四烷基膦酸和十八烷基膦酸也經(jīng)常用于形成預(yù)混前體注入的鎘膦酸絡(luò)合物。形成此絡(luò)合物的主要目標(biāo)是減慢CdSe的生長，并防止形成"大的，，CdSe簇。第三，不可避免長期將預(yù)混前體多次注入反應(yīng)混合物，以便加速棒的生長。其他團(tuán)體已制備具有較低材料產(chǎn)率(就前體轉(zhuǎn)化成棒和多腳體的分?jǐn)?shù)而言)和較低量子產(chǎn)額(光致發(fā)光效率)的CdSe量子棒和多腳體。在那些情況下，他們已使用以下反應(yīng)條件l)高試劑濃度，2)多次注入混合前體，3)高反應(yīng)溫度，4)耗時(shí)操作，和5)高毒性和昂貴的試劑，如二曱基鎘。本發(fā)明涉及克服本領(lǐng)域的這些限制及其他限制。發(fā)明概述本發(fā)明一方面涉及制備非球形半導(dǎo)體納米晶體的方法。此方法包括，提供包含第一前體化合物、溶劑和表面活性劑的反應(yīng)混合物，其中所述第一前體化合物具有第n族或第IV族元素；并且使反應(yīng)混合物與純貴金屬納米顆粒晶種接觸。將反應(yīng)混合物加熱。在有效產(chǎn)生非球形半導(dǎo)體納米晶體的條件下，將含有第VI族元素的第二前體化合物力口入到加熱的反應(yīng)混合物。本發(fā)明另一方面涉及包含至少約90%非球形納米晶體的半導(dǎo)體納米晶體群。本發(fā)明的方法已優(yōu)化成制備相對較大量并且具有合乎需要的光電子性能的高量子產(chǎn)額半導(dǎo)體納米晶體棒和多腳體。本發(fā)明的方法展現(xiàn)棒和多腳體結(jié)構(gòu)的高化學(xué)產(chǎn)率和高光致發(fā)光量子產(chǎn)額。在科技文獻(xiàn)中的報(bào)告描述一種使用較高前體濃度，隨后將前體注入反應(yīng)筒，從而產(chǎn)生低量子產(chǎn)額非球形半導(dǎo)體納米晶體的通用方法。那些方法需要長制備時(shí)間。相比之下，本發(fā)明的方法主要專注于一種容易的單筒合成方法，用貴金屬納米顆粒作為晶種劑制備具有可調(diào)節(jié)光學(xué)性能的不同長徑比的半導(dǎo)體納米晶體。納米晶體的長徑比可很容易從~2調(diào)節(jié)到~12。本發(fā)明非球形半導(dǎo)體納米晶體的高產(chǎn)量和高量子產(chǎn)額穩(wěn)定性使它們用于雜化聚合物太陽能電池、生物標(biāo)記和需要高濃度高穩(wěn)定納米晶體的其他光電子應(yīng)用。本發(fā)明的方法也具有由較高光致發(fā)光量子產(chǎn)額指示的產(chǎn)生較高品質(zhì)納米晶體的優(yōu)點(diǎn)，較高光致發(fā)光量子產(chǎn)額一般由于優(yōu)良結(jié)晶性和最小限度的表面陷阱態(tài)或晶體缺陷而出現(xiàn)。與流行文獻(xiàn)方法比較，這些納米晶體由較廉價(jià)和較小毒性的前體并且由較簡單的方法制成。根據(jù)本發(fā)明，非球形納米晶體可通過單筒合成法獲得，而不使用膦酸或氧化三辛基膦，納米晶體各向異性生長最常使用的表面活性劑。本發(fā)明的方法也不需要多次前體注入。本發(fā)明方法所用的反應(yīng)溫度和試劑濃度比每ml反應(yīng)混合物高達(dá)0.5-0.8mmo1的目前對非球形半導(dǎo)體納米晶體合成法報(bào)告的范圍低得多。本發(fā)明方法所用的貴金屬晶種顆粒有利于納米晶體在較溫和條件成核和生長。此方法快速，并且可在約3小時(shí)內(nèi)完成。附圖簡述圖1A-B為根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案在金納米顆粒上CdSe量子棒和三腳體納米晶體生長的示意模型。在圖1A中，具有CdSe基礎(chǔ)平面的雜三腳體與金納米顆粒的平面一致?？墒惯@些在與棒直徑可比的距離上達(dá)到粗略外;^^f齊。在圖1B中，閃鋅礦片段在Au納米顆粒表面上成核，隨后纖鋅礦臂生長成均三腳體。圖2A-D為用雙相合成法制備的貴金屬納米顆粒的照片。這些納米顆粒包括金(Au)(圖2A)、銀(Ag)(圖2B)、鈀(Pd)(圖2C)和鉑(Pt)(圖2D)納米顆粒，這些用熱膠體合成法制備。Au、Ag、Pd和Pt納米顆粒的平均直徑分別為4.1、7.0、2.7和8.5nm。圖2A-D照片中的標(biāo)條為25nm。圖3為在無金屬納米顆粒存在下得到的量子點(diǎn)的照片。用肉豆蔻酸和十六烷基胺作為封端劑。量子點(diǎn)具有3.9土0.1nm的平均尺寸。與包含膦酸的表面活性劑混合物相比，肉豆蔻酸和十六烷基胺的混合物不誘導(dǎo)各向異性生長。圖4為根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案在3分鐘反應(yīng)時(shí)間得到的CdSe(Pt)納米晶體的照片。超過95%晶群為量子棒。量子棒的平均長度和直徑分別為10.6士2.5nm和2.9士0.3nm。圖5A-F為根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案從單一Au納米顆粒生長的多個(gè)CdSe量子棒的高分辨透射電子顯微法("HRTEM")圖像。在圖5B中，單一CdSe量子棒顯示從Au納米顆粒(雜多腳體)長出，并且CdSe量子棒具有3.5A的晶格間距。在圖5C-E中顯示CdSe量子棒和兩腳體的接種生長。在圖5F中顯示利用Au納米顆粒的單一CdSe量子+參接種生長。圖6A-F為在Au(圖6A)、Ag(圖6B)、Pd(圖6C)和Pt(圖6D)納米顆粒存在下在短反應(yīng)時(shí)間(約3分鐘)后得到的兩腳體、三腳體和四腳體半導(dǎo)體納米晶體的透射電子顯微鏡("TEM")圖像。圖6E-F為從金納米顆粒(雜多腳體)長出的單一CdSe量子棒和具有3.5A晶格間距的純CdSe三腳體(均多腳體)的HRTEM圖像。圖7A-D為用金(圖7A)、銀(圖7B)、把(圖7C)和柏(圖7D)納米顆粒作為晶種合成的量子棒的TEM圖像。少于2%棒具有支化結(jié)構(gòu)。圖8為用Au納米顆粒作為晶種得到的CdSe納米晶體("CdSe(Au)")的照片，其中樣品用丙酮洗滌，并在己烷中重新分散，但晶種顆粒未從納米棒分離。顯然Au納米顆粒只作為晶種，且未結(jié)合到最終的棒中。通過使混合物在己烷中分散并且離心，可很容易從CdSe納米晶體分離金屬納米顆粒。圖9為用CdSe(Au)棒的粉末x-射線衍射結(jié)構(gòu)表征CdSe(Au)棒的曲線圖。由于晶疇沿著棒的c-軸擴(kuò)展，圖9中識別的(002)峰比其他峰更窄且更強(qiáng)。圖10A-B為顯示本發(fā)明方法的不同實(shí)施方案用金(l)、銀(2)、把(3)和鉑(4)納米顆粒合成的CdSe多腳體(圖IOA)和量子棒(圖IOB)的吸收和發(fā)射光語的曲線圖。在圖10A中有很低的CdSe(Pt)多腳體群，因此未顯示那些多腳體的吸收/PL。圖11為在無金屬納米顆粒存在下制備的PbSe納米晶體的TEM圖像。標(biāo)條為70nm。這些PbSe納米晶體的平均長度和寬度分別為13.1和8.75nm。圖12A-C為根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案制備的PbSe量子棒的圖像。圖12A為PbSe量子棒的TEM圖像，顯示它們?yōu)楦叨葐畏稚⑿?，并且多?0%的顆粒為棒。量子棒的平均長度和寬度分別為38.7和10.3nm。圖12B為PbSe量子棒的HRTEM圖像，晶格條紋為3.1A。圖12C為圖12B所示棒的相應(yīng)快速傅里葉變換("FFT")圖像。圖13A-H為在不同條件下用Au納米顆粒合成的PbSe納米晶體的TEM圖像。圖13A-C為用0.0005mmolAu納米顆粒合成的PbSe量子棒的圖像。生長時(shí)間從圖13A至圖13C增加。圖13D為用0.005mmolAu納米顆粒合成的十字形PbSe納米晶體的圖像。圖13E為用0.025mmo1Au納米顆粒合成的Au/PbSe核/殼結(jié)構(gòu)的圖像。圖13F為用0.0005mmo1Au納米顆粒以1:2Pb:Se比得到的T形PbSe納米晶體的圖像。圖13G為用0.0005mmo1Au納米顆粒以2:1Pb:Se比合成的類立方形PbSe納米晶體的圖像。圖13H為用0.0005mmo1Au納米顆粒以3:1Pb:Se比合成.的PbSe量子點(diǎn)的圖像。圖13A-H中的標(biāo)條為70nm。圖14為根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案用0.025mmol金納米顆粒晶種產(chǎn)生的核-殼金-PbSe納米晶體的HRTEM圖像。圖15為根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案合成的核-殼金-PbSe納米晶體的電子衍射圖。圖15中所示的環(huán)充分表明PbSe的立方巖鹽型結(jié)構(gòu)。圖16為類似于圖12A-C所示的PbSe量子棒的粉末x-射線衍射("XRD")圖。圖17A-E為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案在不同條件下用Au納米顆粒合成的PbSe納米晶體的TEM圖像。圖17A為用0.0005mmolAg納米顆粒合成的鉆石狀PbSe納米晶體的TEM圖像。圖B-E為用0.025mmo1Ag納米顆粒合成的多支形PbSe納米晶體的TEM圖像。圖17A-E中的標(biāo)條為70nm。圖18A-B為根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案用Pd納米顆粒合成的PbSe納米晶體的TEM圖像。圖18A為用0.0005mmo1Pd納米顆粒合成的星狀PbSe納米晶體的TEM圖像。圖18B為用~0.025mmol合成的準(zhǔn)球形PbSe納米晶體的TEM圖像。圖18A-B中的才示條為70nm。圖19A-D為用Au、Ag和Pd納米顆粒合成的不同PbSe納米晶體的HRTEM圖像。圖19A為相當(dāng)于圖13F的L形和T形PbSe納米晶體的TEM圖像。圖19B為相當(dāng)于圖17B-E的多支形PbSe納米晶體的TEM圖像。圖19C為相當(dāng)于圖17A的菱形PbSe納米晶體的TEM圖像。圖19D為相當(dāng)于圖18A的星形PbSe納米晶體的TEM圖像。插圖對插圖左側(cè)的納米晶體給予傅里葉變換(圖19A),對插圖左側(cè)的上左部分支化納米晶體給予傅里葉變換(圖19B),對恰好低于插圖的納米晶體給予傅里葉變換(圖19C),對上左側(cè)的納米晶體給予傅里葉變換(圖19D)?！?034]圖20為在1.34pm紅外波長在PbSe納米棒/PVK復(fù)合裝置中光電流(圓)和暗電流(方形)作為所施加電壓函數(shù)的標(biāo)繪圖。插圖顯示夾層納米復(fù)合裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。發(fā)明詳述本發(fā)明一方面涉及制備非球形半導(dǎo)體納米晶體的方法。此方法包括，提供包含第一前體化合物、溶劑和表面活性劑的反應(yīng)混合物，其中所述第一前體化合物具有第II族或第IV族元素；并且使反應(yīng)混合物與純貴金屬納米顆粒晶種接觸。將反應(yīng)混合物加熱。在有效產(chǎn)生非球形半導(dǎo)體納米晶體的條件下，將含有第VI族元素的第二前體化合物加入到加熱的反應(yīng)混合物。進(jìn)行本發(fā)明方法的適合反應(yīng)混合物包含第一前體化合物、溶劑和表面活性劑。第一前體化合物具有第II族或第IV族元素。如本文所用，第ii族元素為任何屬于周期表第n族的元素。特別適合的第n族元素包括但不限于鎘和鋅。第iv族元素指任何屬于周期表第iv族的元素。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，第iv族元素為鉛。第一前體化合物可以每ml反應(yīng)混合物約0.06-0.2mmol之間的濃度存在于反應(yīng)混合物中。在一個(gè)實(shí)施方案中，包含第II族元素的第一前體化合物優(yōu)選以此濃度范圍的下限存在于反應(yīng)混合物中，而包含第IV族元素的第一前體化合物優(yōu)選以此濃度范圍的上限存在于反應(yīng)混合物中。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，第一前體化合物為氧化鎘(第II族)或氧化鉛(第IV族)。反應(yīng)混合物的適合溶劑可包括多種熟悉的溶劑。反應(yīng)混合物的優(yōu)選溶劑為苯醚。反應(yīng)混合物的表面活性劑可根椐是否第一前體化合物具有第II族或第IV族元素而變化。當(dāng)在第一前體化合物中使用第II族元素時(shí)，特別優(yōu)選的表面活性劑為肉豆蔻酸，長鏈脂肪酸的一員。已發(fā)現(xiàn)，在利用肉豆蔻酸時(shí)，球形納米晶體的大小分布顯得很均勻。普遍使用的另一種優(yōu)選的表面活性劑為氧化三辛基膦。當(dāng)在笫一前體化合物中使用第IV族元素時(shí)，特別優(yōu)選的表面活性劑為油酸。其他表面活性劑可包括但不限于脂肪酸的成員，如月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸等。在進(jìn)行本發(fā)明的方法時(shí)，使反應(yīng)混合物與純貴金屬納米顆粒晶種接觸。根據(jù)本發(fā)明的方法，用純貴金屬納米顆粒作為晶種劑促進(jìn)半導(dǎo)體納米晶體的各向異性生長。適合的金屬納米顆粒包括金、銀、鈀和鉑。選擇適合金屬納米顆粒的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是相當(dāng)于其松散狀態(tài)材料的顆粒的沸點(diǎn)降低。金屬納米顆粒的大小可以變化，但優(yōu)選的納米顆粒為2-6nm大小。金、銀和鈀納米顆?？捎蒦4目方法制備(Brust等人，"SynthesisofThiol-DerivatisedGoldNanoparticlesinaTwo-PhaseLiquid—LiquidSystem",J.Chem.Soc.Chem.Commun,801(1994);Leff等人,"ThermodynamicControlofGoldNanocrystal，Size，ExperimentandTheory",J.Phys.Chem.99:7036-7041(1995);Leff等人，"SynthesisandCharacterizationofHydrophobic,Organically-SolubleGoldNanocrystalsFunctionalizedwithPrimaryAmines",Langmuir12:4723-4730(1996),所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。鉤納米顆?？赏ㄟ^以下所述的熱膠體合成方法制備。本發(fā)明方法的加熱步驟優(yōu)選進(jìn)行到低于純貴金屬納米顆粒晶種熔融的溫度。然而加熱步驟可進(jìn)行到純貴金屬納米顆粒晶種具有準(zhǔn)熔融表面層所處的溫度。反應(yīng)混合物加熱到的優(yōu)選溫度可取決于反應(yīng)混合物中的試劑。例如，在使用具有第II族元素的第一前體化合物時(shí)，加熱步驟優(yōu)選進(jìn)行到不高于約260°C,或更優(yōu)選不高于約225°C的溫度。在利用具有第II族元素的第一前體化合物時(shí)加熱反應(yīng)混合物的優(yōu)選溫度范圍為約200-260°C。另一方面，在利用具有第IV族元素的第一前體化合物時(shí)，加熱步驟優(yōu)選進(jìn)行到不高于約170°C,或更優(yōu)選不高于約150。C的溫度。在利用具有笫IV族元素的第一前體化合物時(shí)加熱反應(yīng)混合物的優(yōu)選溫度范圍為約130-170°C。加熱步驟可在氬氣氣氛下進(jìn)行，雖然也可使用其他方法。在一般反應(yīng)中，加熱在氬氣氣氛中進(jìn)行約20分鐘，盡管加熱時(shí)間可根據(jù)所用的特定試劑和條件而變化。也可合乎需要地在高溫保持反應(yīng)混合物一l殳時(shí)間(例如10-30分鐘)。在將反應(yīng)混合物加熱到合乎需要的溫度并在此溫度保持所需時(shí)間后，可在有效產(chǎn)生非球形半導(dǎo)體納米晶體的條件下將第二前體化合物加入到加熱的反應(yīng)混合物。第二前體化合物具有笫VI族元素。如本文所用，第VI族元素指任何屬于周期表第VI族的元素。特別適合的第VI族元素包括但不限于硒和硫。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，第VI族元素為硒。特別優(yōu)選的第二前體化合物為硒化三辛基膦，盡管也可使用其他含第VI族的前體化合物，如硒化三丁基膦。本發(fā)明的方法可進(jìn)一步包括在所述加入步驟后使加熱的反應(yīng)混合物猝滅的步驟。適合的猝滅溶液包括但不限于優(yōu)選在室溫保持的己烷和甲苯。也可用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其他溶液使加熱的反應(yīng)混合物猝滅，包括但不限于環(huán)己烷、辛烷、節(jié)醚、辛醚等。本發(fā)明的方法也可在猝滅步驟后包括洗滌和沉淀步驟。適合的洗滌和沉淀?xiàng)l件包括加入乙醇，并且對已猝滅的非球形半導(dǎo)體納米晶體離心。如果需要，可使已沉淀的納米晶體重新分散于不同的有機(jī)溶劑(例如己烷、甲苯和氯仿)，以形成穩(wěn)定的分散體。由本發(fā)明方法制備的納米晶體可以不同形狀出現(xiàn)，包括但不限于量子棒和多腳體(即兩腳體、三腳體和四腳體)。多腳體可作為簡單均多腳體出現(xiàn)，也可作為在結(jié)構(gòu)中心具有金屬納米顆粒的雜多腳體出現(xiàn)，如圖1A-B所示。納米晶體的形狀和大小非常依賴貴金屬納米顆粒的濃度和類型以及生長溶液中第一前體化合物與笫二前體化合物的比率。影響根據(jù)本發(fā)明方法制備的納米晶體形狀和大小的另一個(gè)因素是反應(yīng)時(shí)間長度(即第二前體化合物在猝滅步驟之前在加熱的反應(yīng)混合物中反應(yīng)的時(shí)間)。因此，通過調(diào)節(jié)這些和其他因素，可調(diào)節(jié)根據(jù)本發(fā)明方法制備的納米晶體的大小和形狀。本發(fā)明另一方面涉及包含至少約90%非球形納米晶體的半導(dǎo)體納米晶體群。半導(dǎo)體納米晶體群可包含各種非球形形狀的納米晶體，如棒、多腳體、T形、多支形、菱形和星形納米晶體或其混合物。其他非球形形狀也可存在于半導(dǎo)體納米晶體群中。如本文所述，可根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案通過調(diào)節(jié)本發(fā)明方法的不同參數(shù)得到所需形狀。本發(fā)明的半導(dǎo)體納米晶體群具有至少約8%，或更優(yōu)選至少約9、10或11%的光致發(fā)光量子產(chǎn)額值。光致發(fā)光量子產(chǎn)額表示每單位吸收的光子發(fā)射的光子數(shù)，為群光致發(fā)光亮度的量度。它:^皮測量為相關(guān)光譜區(qū)域中標(biāo)準(zhǔn)光致發(fā)光染料活性。本發(fā)明的半導(dǎo)體納米晶體群可包含具有約2至約12長徑比的非球形納米晶體，盡管也可達(dá)到其他長徑比值。長徑比為非球形納米晶體的長度(最長尺寸)和直徑(最短尺寸)之間的比值，據(jù)此球形納米晶體的長徑比為1。本發(fā)明的半導(dǎo)體納米晶體群包含至少約80、85或90%非球形納米晶體。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，非球形納米晶體群包含至少約91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%非球形納米晶體。本發(fā)明的非球形半導(dǎo)體納米晶體用于物理到醫(yī)學(xué)多種應(yīng)用。雖然由于比常規(guī)有機(jī)發(fā)色團(tuán)更亮，耐光致褪色，具有窄且長短可調(diào)節(jié)的發(fā)射波長并且具有寬激發(fā)光譜，量子點(diǎn)作為光學(xué)探頭大有希望，但非球形半導(dǎo)體納米晶體給予獨(dú)特性能，使它們用于生物和醫(yī)學(xué)應(yīng)用的新功能探頭。例如，通過調(diào)節(jié)控制納米晶體棒帶隙能量的棒直徑，可用非球形納米晶體控制顏色。與量子點(diǎn)相比，納米晶體棒也是較亮的單分子探頭。此外，納米晶體棒顯示沿著晶粒的c-軸線性偏振的光致發(fā)光和依賴納米晶體長徑比的偏振度。非球形納米晶體的這些獨(dú)特性質(zhì)使它們作為生物標(biāo)記用于很多感光成像策略。由于電荷轉(zhuǎn)移改善，非球形納米晶體也是光電探測器和光伏裝置中的優(yōu)良組件。本發(fā)明的非球形半導(dǎo)體納米晶體用于這些及其他應(yīng)用。實(shí)施例以下實(shí)施例旨在舉例說明本發(fā)明的實(shí)施，并不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1-5合成CdSe(第II-VI族)納米晶體，實(shí)施例6-8合成PbSe(第IV-VI族)納米晶體。實(shí)施例1-材料氧化鎘、肉豆蔻酸、1-十六烷基胺、苯醚(99%)、硒、三辛基膦、溴化四辛基銨(98。/。)("TOAB，，)、三水合四氯金酸(m)(HAuCl4.3H20)、氯化釔(PdCl2)、硼氫化鈉、十二烷基胺和苯醚購自Sigma-Aldrich(St.Louis，MO)。硝酸銀(AgN03)購自AlfaAesar(WardHill，MA)。所有化學(xué)藥品收到即用。所有溶劑(己烷、甲苯和丙酮)直接使用，無需進(jìn)一步純化。實(shí)施例2-合成Au、Ag、Pd和Pt納米顆粒Au納米顆粒將20mL亮黃色5mMHAuCU溶液與10mL25mMTOAB溶液混合。將混合物劇烈攪拌15分鐘。立即分離成兩層，上面為橙色/紅色有機(jī)相，下面為澄清至微橙色的水相。將有機(jī)相分入玻璃管中，向其加入0.12g十二烷基胺的5mL曱苯溶液，隨后將5mL0.1M硼氬化鈉溶液滴加到攪拌的反應(yīng)混合物中。觀察到有機(jī)相從橙紅到深紅瞬時(shí)顏色變化。攪拌繼續(xù)30分鐘。隨后，從水相分離含金納米顆粒的有才幾相，并通過另外加入曱苯將有機(jī)相調(diào)節(jié)到20mL。一般這些顆粒極易溶于曱苯、氯仿和四氫呋喃，.并可重復(fù)沉淀和重新溶解。Ag納米顆粒以類似于上述合成Au納米顆粒的方法，將10mL25mMTOAB溶液與20mL5mMAgNCM昆合。在劇烈攪拌混合物后形成兩相，上面為透明的有4幾相，下面為"混濁不清的，，水相。在將硼氫化鈉加入混合物時(shí)，觀察到有機(jī)相從無色到淡黃色，然后從淡黃變到淡綠色瞬時(shí)顏色變化。Pd納米顆粒Pd納米顆粒按照以上對合成Ag納米顆粒所述的類似方法獲得。將20mL5mMH2PdCU溶液與lOmL25mMTOAB混合。在快速攪拌混合物后分成兩層，上面為橙色/黃色有機(jī)相，下面為澄清的水相。在將硼氫化鈉加入混合物時(shí)，觀察到從無色到微黑色瞬時(shí)顏色變化。Pt納米顆粒Pt納米顆粒通過熱膠體合成法合成。將乙酰丙酮根合柏(II)(lmmol)、1,2-十六烷二醇(5mmo1)、油基胺(lmmol)和10ml苯醚加入250ml三頸反應(yīng)燒瓶中。在氬氣氣氛下將反應(yīng)混合物緩慢加熱到22(TC經(jīng)歷1小時(shí)。在反應(yīng)時(shí)間完成后，快速移去加熱套，并使反應(yīng)混合物經(jīng)空氣冷卻到室溫。Pt膠體溶液顯示微黑色。用丙酮將Pt膠體洗滌并沉淀兩次。然后使得到的沉淀再溶于20ml甲苯。實(shí)施例3國合成CdSe量子棒和多腳體已發(fā)現(xiàn)以下規(guī)程可最佳地獲得CdSe量子棒和多腳體。將lmmol氧化鎘、3mmo1肉豆蔻酸、lmmol十六烷基胺和15ml苯醚加入250ml三頸瓶中。加入10ml在曱苯中新制備的金屬納米顆粒(0.05mmo1金屬原子)。在氬氣氣氛下將反應(yīng)混合物緩慢加熱到220°C,利用針出口允許甲苯蒸發(fā)。加熱20分鐘后除去針。將反應(yīng)混合物保持在22CTC另外20分鐘，然后快速注入0.5ml1MTOP-Se(0.5mmo1Se，在l.lmmol三辛基膦中)。在不同反應(yīng)肘間后，抽取約lmL等分試樣。等分試樣用約10mL己烷猝滅。分別在1-3分鐘和15-20分鐘得到CdSe多腳體和量子棒。實(shí)施例4-從金屬納米顆粒分離CdSe量子棒和多腳體通過加入丙酮且隨后在14000rpm(12230g)離心20分鐘，將所得樣品洗滌并沉淀兩次，以除去反應(yīng)溶劑和過量的表面活性劑。然后使沉淀重新分散于己烷，并在14000rpm離心20分鐘。上清液包含量子棒、兩腳體、三腳體和/或四腳體。沉淀主要包含金屬納米顆粒。實(shí)施例5-CdSe納米晶體表征紫外-可見吸收使用Shimadzumodel3101PCUV-Vis-NIR掃描分光光度計(jì)收集吸收光譜。用己烷作為對照檢測樣品。使所有樣品分散于己烷，并加入石英池進(jìn)行檢測。光致發(fā)光(PL)光譜使用Fluorolog-3熒光分光光度計(jì)(JobinYvon;焚光光譜)收集發(fā)射光譜。使所有樣品分散于己烷，并加入石英池進(jìn)行檢測。通過比較來自納米晶體的積分發(fā)射與匹配吸收度的香豆素540A染料溶液，測定CdSe納米晶體在己烷溶液中的熒光量子產(chǎn)額。將樣品稀釋，以使它們光學(xué)上稀薄。透射電子顯微法透射電子顯微圖像用JEM-100CX型JEOL顯微鏡獲得，加速電壓80kV。高分辨透射電子顯微法高分辨透射電子顯微圖像用200型JEOL顯微鏡獲得，加速電壓200kV。X-射線衍射X-射線粉末衍射圖用X-射線衍射報(bào)告，利用CuKa輻射。為了進(jìn)行檢測，將濃縮的納米晶體分散體滴澆在石英板上。從TEM圖像分析，Au、Ag、Pd和Pt晶種納米顆粒的估計(jì)大小分別為4.1±1.2、7±1.1、2.7士1.4和8.5士6.5nm(圖2A-D)。在任何這些納米顆粒存在下，CdSe納米晶體作為多腳體(兩腳體、三腳體和/或四腳體)和棒得到。在完全相同條件下，但無金屬納米顆粒，只得到球形CdSe納米晶體(圖3)。CdSe納米晶體的大小和形狀取決于金屬納米顆粒和反應(yīng)時(shí)間的選擇。用Au、Ag、Pd和Pt納米顆粒接種的CdSe納米晶體分別被稱為CdSe(Au)、CdSe(Ag)、CdSe(Pd)和CdSe(Pt)。在反應(yīng)的前3分鐘抽取的CdSe(Au)、CdSe(Ag)和CdSe(Pd)樣品包含超過棒的更多多腳體結(jié)構(gòu)(70%多腳體)，而CdSe(Pt)樣品總是包含小于5%多腳體(圖4)。圖6A-D顯示分別用Au、Ag、Pd和Pt納米顆粒作為晶種在短反應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生的多腳體的TEM圖像(其他圖像顯示于圖5A-E中)。在使用Au晶種時(shí)，Au顆粒有時(shí)存在于多腳體結(jié)構(gòu)的中心(雜多腳體)，盡管均多腳體組成主要晶群(如圖6A中對CdSe(Au)所示)。然而，均多腳體是在其他情況下觀察的唯一多腳體。對于所給多腳體，臂長度接近相等。關(guān)于對CdSe(Au)進(jìn)行的數(shù)種重復(fù)合成，觀察到大部分各向異性生長在緊于注入后前2至3分鐘期間發(fā)生。隨著反應(yīng)進(jìn)行，多腳體初始晶群減少，而棒晶群顯著增加。20分鐘后，晶群為~98%棒。棒直徑非常均勻(10。/。直徑標(biāo)準(zhǔn)偏差，表l)，而棒長度分布較寬(20。/。或更大標(biāo)準(zhǔn)偏差，表l)。棒直徑和長度分布不是簡單地與晶種顆粒組成、大小或多分散性相關(guān)。最值得注意的是，在高多分散Pt納米晶體的情況下，多腳體和棒保持相當(dāng)均勻的棒直徑和長度。表1.量子^f奉的大小統(tǒng)計(jì)金屬納米顆粒的類型金屬納米顆粒的大小(nm)CdSe棒長度(nm)CdSe棒直徑(腿)長徑比反應(yīng)時(shí)間(分鐘)納米晶體的形狀金4.1±1.233.0±6.02.7±0.312.220棒銀7±1.130.0±6.73.0±0.310.020棒鈀2.7±1.420.0±5.23.4±0.45.820棒柏8.5±6.58.0±4.73.5±0.32.220棒無—-——20點(diǎn)圖7A-D分別顯示在較長反應(yīng)時(shí)間(~15-25分鐘)后抽取的樣品的CdSe(Au)、CdSe(Ag)、CdSe(Pd)和CdSe(Pt)納米晶體的量子棒的TEM圖像。量子棒分別具有33.0±6、30.0±6.7、20.0±5.2和8.0士4.7nm的長度和2.7±0.3、3.0±0.3、3.4±0.4和3,5土0.3nm的直徑。隨著加熱時(shí)間增加到40分鐘，長徑比緩慢減小。比較圖5A-E和圖7D可以看到，CdSe(Pt)棒的長徑比從3分鐘后的3.7減小到20分鐘后的2.2。這表明，在Cd-肉豆蔻酸前體絡(luò)合物耗盡后進(jìn)一步加熱導(dǎo)致納米棒成熟，最終使它們形成球。然而，在所用較低反應(yīng)溫度，這一過程相對較慢。在室溫未觀察到這種成熟，此時(shí)顆粒長徑比穩(wěn)定數(shù)月。在反應(yīng)完全后，貴金屬顆粒從棒分離(圖8)，并且可通過選擇性沉淀和離心很容易從混合物分離。高分辨透射電子顯微法(圖6E-F)和粉末X-射線衍射(XRD)(圖9)證明棒的生長軸為纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的c-軸。利用Au接種的CdSe量子棒樣品的粉末x-射線衍射圖顯示于圖9中。衍射圖具有CdSe的六角形纖鋅礦(100)、(002)和(101)峰，并且主(002)峰(Kong等人，"NanotubeMolecularWiresasChemicalSensors"，Science287:622-625(2000)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)比其他峰非常少地加寬，在那個(gè)方向顯示較長程有序。沒有由于Au存在的峰，因?yàn)樵诎魻罱Y(jié)構(gòu)中保留可忽略量的Au。所有納米晶體的多腳體(圖IOA)和棒(圖IOB)的吸收光譜顯示CdSe(Au)、CdSe(Ag)、CdSe(Pd)和CdSe(Pt)納米棒的吸收開始分別為566、589、607和615nm的預(yù)料結(jié)構(gòu)。吸收開始隨著棒直徑增加紅移，發(fā)射斯托克斯頻移隨長徑比增加而增加，如對量子棒所預(yù)料的那樣。CdSe(Au)、CdSe(Ag)、CdSe(Pd)和CdSe(Pt)量子棒的光致發(fā)光(PL)量子產(chǎn)額分別為2.7、10.9、7.3和8.8%。這些量子產(chǎn)額比CdSe量子棒的前面報(bào)告值高得多。如前所示，可通過使較大帶隙材料(CdS或ZnS)的殼沉積于量子棒上進(jìn)一步改善量子產(chǎn)額(Manna等人，"EpitaxialGrowthandPhotochemicalAnnealingofGradedCdS/ZnSShellsonColloidalCdSeNanorods"，J.Am.Chem.Soc.124:7136(2002)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。已用金屬顆粒在其他系統(tǒng)中誘導(dǎo)一維納米晶體生長，包括CdSe和PbSe與Bi/Au核/殼材料(Grebinski等人，"SynthesisandCharacterizationofAu/BiCore/ShellNanocrystals:APrecursortowardII畫VINanowires"，J.Phys.Chem.B.108:9745-9751(2004);Hull等人，"InducedBranchinginConfinedPbSeNanowires"，Chem.Mater.17:4416-4425(2005)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)、InAs與Au、Ag或In(Kan等人,"SynthesisandSize-DependentPropertiesofZinc-BlendeSemiconductorQuantumRods",Nat.Mater.2:155-158(2003);Kan等人，"ShapeControlofIII-VSemiconductorNanocrystals:SynthesisandPropertiesofInAsQuantumRods",FaradayDiscuss,125:23(2004),所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)、Si和Ge與Au(Holmes等人，"ControlofThicknessandOrientationofSolution-GrownSiliconNanowires",Science287:1471-1473(2000);Hanrath等人,"NucleationandGrowthofGermaniumNanowiresSeededbyOrganicMonolayer-CoatedGoldNanocrystals",J.Am.Chem.Soc.124:1424-1429(2002),所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。在這些情況下，相信生長通過SLS機(jī)制發(fā)生，這首先由Trentler等人，"Solution-Liquid-SolidGrowthofCrystallineIII-VSemiconductors:AnAnalogytoVapor-Liquid-SolidGrowth",Science270:1791-1794(1995)提出，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中，其中金屬納米顆粒熔融，并且作為過飽和前體溶液轉(zhuǎn)化成結(jié)晶產(chǎn)物的成核部分。正^皮合成的物質(zhì)或其組分之一溶于微滴，并且在單一點(diǎn)以納米棒或納米線的形式射出。同時(shí)生長可能在金屬納米顆粒表面上的多個(gè)點(diǎn)發(fā)生，vA而產(chǎn)生雜多腳體。此外，閃鋅礦型晶體結(jié)構(gòu)可能在金屬顆粒自身的表面上成核，隨后從此核的(lll)面生長纖鋅礦臂，產(chǎn)生均多腳體(兩腳體、三腳體或四扭卩體)。在本發(fā)明的方法中，已在低于225。C溫度利用本體熔融溫度分別為1064、962、1554和1768。C的Au、Ag、Pd和Pt的顆粒。在所有情況下觀察到形成量子棒，表明類似于SLS的機(jī)制甚至可在此溫度操作。然而晶種顆粒極不可能在所用溫度熔融。即使解釋了依賴大小的熔點(diǎn)抑制(Dick等人，"SizeDependentMeltmgofSilica-EncapsulatedGoldNano-Particles"，J.Am.Chem.Soc.124:2312-2317(2002),所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)，應(yīng)需要高于700。C的溫度熔融4nm金晶種顆粒。可將顯著量鎘溶于貴金屬，此合金化也會降低熔點(diǎn)(Baker等人，ASMhandbook:AlloyPhaseDiagrams,MaterialsPark,Ohio:ASMInternational,1992,戶斤述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。然而仍不可能在220。C完全熔融。小金屬簇的一些分子動態(tài)模擬表明，在熔融開始前，相對較松散結(jié)合的表面原子可能經(jīng)歷表面熔融轉(zhuǎn)變(Cleveland等人，"MeltingofGoldClusters",Phys.Rev.B60:5065-5077(1999),所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)，這使SLS-類型生長機(jī)制成為可能。原子表面和體擴(kuò)散系數(shù)也依賴大小，并且預(yù)料在這些納米顆粒中比在塊體中高幾個(gè)數(shù)量級(Dick等人,"SizeDependentMeltingofSilica-EncapsulatedGoldNano-Particles"，J.Am.Chem.Soc.124:2312-2317(2002),所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。對于在晶種顆粒保持固體條件下GaAs和InAs的蒸氣-固體-固體生長，這使固態(tài)擴(kuò)散機(jī)制能夠與Persson等人，"Solid-PhaseDiffusionMechanismforGaAsNanowireGrowth",Nat.Mater.3:677-681(2004)所提出的類似，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中。類似已報(bào)告用固體晶種顆粒由超臨界流體-固體-固體機(jī)制催化接種生長Si和Ge納米線(Hanrath等人，"NucleationandGrowthofGermaniumNanowiresSeededbyOrganicMonolayer-CoatedGoldNanocrystals"，丄Am.Chem,Soc.124:1424-1429(2002);Tuan等人，"GermaniumNanowireSynthesis:AnExampleofSolid-PhaseSeededGrowthw池NickelNanocrystals"，Chem.Mater.17:5705-5711(2005);Tuan等人,"CatalyticSolid-PhaseSeedingofSiliconNanowiresbyNickelNanocrystalsinOrganicSolvents",NanoLett5:681-684(2005)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。在本發(fā)明的方法中，如果晶種顆粒保持結(jié)晶性，則可能在特定晶體面上生長棒，因此可能出現(xiàn)假外延生長；如圖1A-B所示。由于晶種和棒之間的晶格匹配僅為近似，這種假外延生長只可能在小棒直徑上。這就解釋了在棒直徑和晶種顆粒直徑之間缺乏相關(guān)性。事實(shí)上，棒直徑與晶種顆粒的晶格常數(shù)之間有一些限制相關(guān)性；晶格常數(shù)分別為4.09和4.08A的Ag和Au比晶格常數(shù)分別為3.89和3.92A的Pd和Pt產(chǎn)生略小直徑的棒。這種假外延生長也可導(dǎo)致觀察納米晶體從晶種顆粒裂開，因?yàn)橛捎诰Ц癫黄ヅ?，生長納米晶體中的晶體應(yīng)變能量隨著納米棒長度而增加。當(dāng)這種總應(yīng)變能量超過一定臨界值時(shí)，將從熱力學(xué)上有利于棒從晶種顆粒裂開，以產(chǎn)生新界面為代價(jià)解除此應(yīng)變。以上數(shù)據(jù)顯示，純貴金屬納米顆?？梢员戎苽涓飨虍愋缘贗I-VI族結(jié)構(gòu)的其他方法更低的溫度和試劑濃度接種高品質(zhì)笫II-VI族納米晶體的各向異性生長。所得納米晶體具有非常高的光致發(fā)光量子產(chǎn)額。容易以高產(chǎn)量產(chǎn)生高品質(zhì)納米晶體和以此方式控制其形狀的能力在光鐠研究和應(yīng)用中頗有價(jià)值，如生物成像技術(shù)、發(fā)光二極管(LEDs)和光伏元件。以上數(shù)據(jù)提供一條有利合成具有非^^形形態(tài)學(xué)的半導(dǎo)體納米晶體，從而使新的結(jié)構(gòu)模塊用于納米技術(shù)的新方向。實(shí)施例6-材料和方法氧化鉛(PbO)、油酸、硒、三辛基膦、溴化四辛基銨(98%)、三水合四氯金酸(III)(HAuCl4.3H20)、氯化鈀(PdCl2)、硼氫化鈉、十二烷基胺和苯醚購自Sigma-Aldrich(St.Louis，MO)。硝酸銀(AgN03)購自AlfaAesar(WardHill，MA)。所有化學(xué)藥品收到即用。所有溶劑(己烷、曱苯和丙S同)直接使用，無需進(jìn)一步純化。如以上實(shí)施例2中所述制備Au、Ag和Pd納米顆粒。實(shí)施例7-合成PbSe納米晶體PbSe量子棒通過在100mLTOP中溶解7.86g硒預(yù)先制備1.0M硒化三辛基膦(TOPSe)的儲備溶液。在3mL苯醚中溶解lmmol氧化鉛、0.1mL新制備的金納米顆粒和2mL油酸。在氬氣流下將反應(yīng)混合物加熱到150。C經(jīng)歷20-35分鐘。在溫和攪拌下將lmL1.0MTOPSe溶液注入熱(150。C)反應(yīng)混合物。每30秒鐘通過注射器從反應(yīng)移出等分試樣，并注入室溫大體積曱苯中，從而猝滅納米晶體的任何進(jìn)一步生長。通過加入乙醇和離心，從甲苯溶液分離納米晶體。可使已沉淀的納米晶體重新分散于不同的有機(jī)溶劑中(例如己烷、甲苯和氯仿)，以形成穩(wěn)定數(shù)周的分散體。具有不同形態(tài)學(xué)的PbSe納米晶體的反應(yīng)條件總結(jié)于表2中。表2-PbSe納米晶體的反應(yīng)條件<table>complextableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>棒長度，b棒寬度，e長徑比。d對于立方體，這相當(dāng)于邊緣長度。e對于十字形和菱形，這相當(dāng)于相對側(cè)邊之間的距離。PbSe納米十字體按照以上對PbSe量子棒所述相同的方法制備PbSe納米十字體，不同之處在于用0.005mmo1金納米顆粒代替0.0005mmo1金納米顆粒。核-殼金-PbSe納米晶體按照以上對PbSe量子棒所述相同的方法制備核-殼金-PbSe納米結(jié)構(gòu)，不同之處在于用0.25mmo1金納米顆粒代替0扁5mmo1金納米顆粒。PbSe納米立方體按照以上對PbSe量子棒所述相同的方法制備立方PbSe納米晶體，不同之處在于用2:1Pb:Se代替1:1Pb:Se(Pb前體量加倍)。T形PbSe納米晶體按照以上對PbSe量子棒所述相同的方法合成T形PbSe納米晶體，不同之處在于用l:2Pb:Se代替1:1Pb:Se(所用Se量加倍)。PbSe量子點(diǎn)按照以上對PbSe量子棒所述相同的方法制備PbSe量子點(diǎn)，不同之處在于用3:lPb:Se代替l:lPb:Se(Pb前體量的三倍)。菱形PbSe納米晶體按照以上對PbSe量子棒所述相同的方法合成菱形PbSe納米晶體，不同之處在于用0.0005mmo1銀納米顆粒代替金納米顆粒。支化PbSe納米晶體按照以上對PbSe量子棒所述相同的方法制備支化PbSe納米晶體，不同之處在于用0.25mmol銀納米顆粒代替金納米顆粒。星形PbSe納米晶體按照以上對PbSe量子棒所述相同的方法合成星形PbSe納米晶體，不同之處在于用0.0005mmo1鈀納米顆粒代替金納米顆粒。準(zhǔn)球形PbSe納米晶體按照以上對PbSe量子棒所述相同的方法制備準(zhǔn)球形PbSe納米晶體，不同之處在于用0.025mmo1把納米顆粒代替金納米顆粒。實(shí)施例8-PbSe納米晶體的表征PbSe納米晶體的透射電子顯微法、高分辨透射電子顯微法和X-射線衍射如以上實(shí)施例5中所述進(jìn)行。在IV-VI半導(dǎo)體中，PbSe納米晶體組成有利系統(tǒng)，因?yàn)槿菀自诩t外范圍實(shí)現(xiàn)量子調(diào)節(jié)的光學(xué)性能。由于在PbSe(約46nm)中的大Bohr激子半徑，量子限制效應(yīng)開始出現(xiàn)于相對較大顆粒尺寸。塊體PbSe具有巖鹽型晶體結(jié)構(gòu)，并且為具有0.28eV帶隙的直接帶隙半導(dǎo)體。溶液可處理的PbSe納米晶體顯示在0.9和2.0eV之間可調(diào)節(jié)的界限分明帶邊激子躍遷和小的斯托克斯頻移(Du等人，"OpticalPropertiesofColloidalPbSeNanocrystals",NanoLett.2:1321-1324(2002);Wehrenberg等人，"InterbandandIntrabandOpticalStudiesofPbSeColloidalQuantumDots",丄Phys.Chem.B.106:10634-10640(2002)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。已顯示它們是在通信IR波長的有效光電荷發(fā)生器(Choudhury等人，"UltraEfficientPhotoconductiveDeviceatMid-IRWavelengthsfromQuantumDot-PolymerNanocomposites"，Appl.Phys.Lett.87:073110-1-073110-3(2005),所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。此外已提出它們?yōu)樯罱M織成像的有效系統(tǒng)(Lim等人，"SelectionofQuantumDotWavelengthsforBiomedicalAssaysandImaging",Mol.Imaging2:50-64(2003)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。根據(jù)本發(fā)明的方法，確定PbSe納米晶體形狀、大小和結(jié)構(gòu)的最重要參數(shù)是金屬納米顆粒的濃度，隨后是Pb:Se前體比率。PbSe納米晶體的大小和結(jié)構(gòu)顯著隨金屬濃度的改變而變化。在無任何金屬晶種顆粒存在下，形成略微各向異性卵形或菱形納米晶體，長徑比為約1.5(圖11)。在低濃度金納米顆粒(0.0005mmol金屬原子和1:1Pb:Se比率)，形成量子棒、T形和L形顆粒，量子棒為大多數(shù)(〉90%)(圖12A)。如圖13A所示，在反應(yīng)的早期階段(即前30至45秒)，棒長度較小，但隨著生長時(shí)間漸進(jìn)增加(圖13B-C)。然而，棒的長徑比粗略保持不變。在金納米顆粒濃度增加到0.005mmo1金屬原子時(shí)，未形成PbSe量子棒，而是出現(xiàn)十字形PbSe納米晶體(圖13D)。在金納米顆粒濃度進(jìn)一步增加到0.0250mmo1金屬原子時(shí)，出現(xiàn)金核-PbSe殼結(jié)構(gòu)(圖13E)。高分辨TEM和選擇區(qū)域電子衍射清楚地顯示，Au和PbSe都存在于這些納米顆粒中，并且證明了核-殼結(jié)構(gòu)(圖14和圖15)。通過使Pb:Se比率從1:1增加到2:1、3:1或1:2，同時(shí)保持金納米顆粒濃度為0.0005mmo1金屬原子，分別形成T形、立方體和點(diǎn)形顆粒(圖13F-H)。PbSe結(jié)晶量子棒的XRD鐠圖顯示于表16中。所有的衍射峰符合PbSe的立方巖鹽型結(jié)構(gòu)。(200)峰比其他峰較少加寬，表明在相當(dāng)于量子棒軸的那個(gè)方向長程有序。未觀察到可辨別的Au峰，很明顯是由于所用的Au量很少。PbSe量子棒的晶格條紋在圖12B中清楚地顯示，條紋間距為3.1A。這些條紋，相當(dāng)于PbSe的立方巖鹽型結(jié)構(gòu)的(200)晶格平面，與棒軸垂直對齊。這證明量子棒伸長軸在[IOO]方向。XRD和HRTEM結(jié)果都證明量子棒的長軸相當(dāng)于立方巖鹽型結(jié)構(gòu)的[100]方向。通過使用低濃度銀納米顆粒(0.0005mmo1金屬原子)，得到高產(chǎn)率(納米晶體群的約90。/。)菱形PbSe納米晶體(圖17A)。當(dāng)反應(yīng)在較高Ag納米顆粒濃度(0.025mmo1金屬原子)進(jìn)行時(shí)，形成多支化晶體(圖17B-E)。值得注意的是，與用相同濃度Au納米顆粒合成比灃交，未觀察到獨(dú)立的離散棒。由于銀納米顆粒大于所使用的金納米顆粒，因此，相同的金屬原子濃度相當(dāng)于銀的晶種顆粒數(shù)濃度約比金的小5倍。在此極低晶種顆粒濃度，可能有顯著量的"未接種"PbSe納米晶體形成，實(shí)際上，在此觀察的一些顆粒類似于無金屬晶種存在時(shí)觀察的那些顆粒。然而金屬納米顆粒仍對大多數(shù)納米晶體的形態(tài)有一定作用。當(dāng)量為0.0005mmol金屬原子的Pd納米顆粒用作晶種時(shí)，形成星形PbSe納米晶體(圖18A)。星形顆粒的產(chǎn)率高達(dá)納米晶體群的~90%。通過進(jìn)一步使?jié)舛仍黾拥?.025mmo1,可得到準(zhǔn)球形PbSe納米晶體(圖18B)。圖19A-D顯示高結(jié)晶性T形、多支化、菱形和星形PbSe納米晶體的HRTEM圖像。這些也顯示立方PbSe晶格的晶格條紋。T形、多支化和菱形PbSe納米晶體具有3.1A的晶格條紋，這相當(dāng)于PbSe的立方巖鹽型結(jié)構(gòu)的(200)晶格平面。然而，星形PbSe納米晶體具有3.6A的晶格條紋，相當(dāng)于PbSe(lll)平面。對于圖19A-C中所示的支化結(jié)構(gòu)，可見到兩組垂直(200)平面，這同樣在這些圖像的傅里葉變換中反映出來。關(guān)于未支化(簡單)棒，這些各支的生長方向?yàn)閇100]方向。這將分支限制在相互處于90。。從HRTEM明顯看出，在此工作中合成的PbSe量子棒為固體棒，且不是單獨(dú)PbSe納米晶體的融合鏈，如Cho等人，"DesigningPbSeNanowiresandNanoringsThroughOrientedAttachmentofNanoparticles，，，J.Am.Chem.Soc.127:7140-7147(2005)所報(bào)告，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。此外注意到，圖12A-C所示的PbSe量子棒的寬度小于PbSe中的Bohr激子半徑(46nm)。量子棒中的電子和空穴應(yīng)強(qiáng)烈受量子限制。形成PbSe納米晶體的不同形狀應(yīng)是由于在金屬納米顆粒存在下PbSe納米晶體成核和生長動力學(xué)的變化。結(jié)晶半導(dǎo)體納米線和納米棒的金屬接種溶液相生長的大多數(shù)早期研究已在溶液-液體-固體機(jī)制方面得到解釋，這種解釋由Trentler等人，"Solution-Liquid-SolidGrowthofCrystallineIII-VSemiconductors:AnAnalogytoVapor-Liquid國SolidGrowth",Science270:1791-1794(1995)提出，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中。然而在本試驗(yàn)中，金屬晶種顆?？赡懿辉谏L條件下熔融。即使解釋了熔點(diǎn)的尺寸-減小(Dick等人，"SizeDependentMeltingofSilica-EncapsulatedGoldNano-Particles"，J.Am.Chem.Soc.124:2312-2317(2002),所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)，也需要高于70(TC的溫度熔融4nm金顆粒，如同本文晶種所用的那些顆粒。Au畫Pb相圖(SmithellsMetalsReferenceBook,7ed.;Brandes等人，Eds.;Elsevier(1998)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)顯示，可一直到215。CAuPb2-Pb低共熔溫度形成較低熔點(diǎn)溶液，但這需要形成金屬鉛和金屬間化合物。在其中省略硒前體的對照試驗(yàn)中，沒有金屬鉛或Au-Pb金屬間化合物生成。因此，最可能是PbSe生長不是由金屬液滴催化，而是由金屬納米晶體催化。晶種納米晶體可具有準(zhǔn)熔融表面層，如由金屬納米晶體熔融的一些分子動態(tài)模擬所預(yù)見(Cleveland等人，"MeltingofGoldClusters"，Phys.Rev.B60:5065-5077(1999);Cleveland等人，"MeltingofGoldClusters:IcosahedralPrecursors",Phys.Rev.Lett.81:2036-2039(1998);Miao等人，Phys.Rev.B72:134109(2005)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。Pb或Se在金屬晶種顆粒內(nèi)固態(tài)擴(kuò)散也不可能，因?yàn)镻b和Se兩者在貴金屬中的溶解性很小(至少在塊體中)(SmithellsMetalsReferenceBook,7ed.;Brandes等人，Eds.;Elsevier(1998),所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。因此，預(yù)料晶種顆粒的基本貢獻(xiàn)是簡單地為PbSe納米晶體的雜成核提供低能量界面。猜測最初一個(gè)或多個(gè)PbSe棒在各晶種顆粒上成核，并且在棒長度超過臨界值時(shí)從成核部位分開。預(yù)料在總內(nèi)部晶體應(yīng)變能量由于在金屬和PbSe之間晶格不匹配而隨著棒長度的增加變得足夠大時(shí)會發(fā)生這種情況。形成支化結(jié)構(gòu)的機(jī)制可能與Kuno和共同工作人員提出的成雙納米線成核機(jī)制類似(Hull等人,"InducedBranchinginConfinedPbSeNanowires"，Chem.Mater.17:4416-4425(2005);Grebinski等人，"SolutionBasedStraightandBranchedCdSeNanowires，，，Chem.Mater.16:5260-5272(2004)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。如果從單一晶種晶體同時(shí)生長多個(gè)棒，則它們可能在從晶種納米晶體分開之前，合并產(chǎn)生支化結(jié)構(gòu)。在多個(gè)棒由各個(gè)貴金屬顆粒接種這一概念支持下，所產(chǎn)生的棒數(shù)與晶種顆粒數(shù)之比估計(jì)如下。4nm直徑Au球具有3.4xl0cm3的體積，~6.5xl(T19g的質(zhì)量，并且包含2000個(gè)原子。對于納米棒的合成，所用金的總量為5xl(T711101，相當(dāng)于1.5xlO"個(gè)Au納米顆粒。將此與所用的lmmolPb和Se前體比較，每個(gè)晶種顆粒有約4xl(^個(gè)前體分子。由TEM圖像人工計(jì)數(shù)和測量確定，在產(chǎn)生具有8.5nm平均直徑和32.5nm平均長度棒的試驗(yàn)中，重量分析測定顆粒產(chǎn)率。在用乙醇洗滌、沉淀和離心三個(gè)周期后，所回收顆粒的質(zhì)量為18.2mg。熱重量分析顯示另外損失35%重量，可歸屬于有機(jī)表面活性劑組分。因此，得到11.8mg產(chǎn)物最終產(chǎn)量。這相當(dāng)于從lmmol各前體286.2mg最大理論產(chǎn)量的4。/。，但實(shí)際產(chǎn)量可能顯著更高，因?yàn)樵诙鄠€(gè)洗滌步驟期間可能損失。32.5nm長8.5nrn直徑的PbSe棒具有1.8xl0"8cm3的體積，1.5xl0"g的質(zhì)量，并且包含32000各Pb和Se原子。如果各個(gè)納米顆粒只產(chǎn)生此大小的單一棒，則PbSe的產(chǎn)率僅為約32000/4000000=0.8%。這就是比PbSe產(chǎn)率的測量下限小5倍。因此，必須平均每個(gè)晶種顆粒產(chǎn)生數(shù)個(gè)棒。這又需要棒從晶種顆粒裂開，因?yàn)樵谧罱K產(chǎn)物中觀察到單獨(dú)的棒。在前面段落中的估計(jì)表明，對于導(dǎo)致簡單(未支化)棒形成的條件，前體在本文所用的反應(yīng)時(shí)間(最多4分鐘)內(nèi)不顯著消耗。從圖13A-C所示結(jié)果也可明顯看出，在從晶種顆粒裂開后，棒繼續(xù)各向異性生長。對于那個(gè)試驗(yàn)，在棒的長度和直徑均粗略增為兩倍并且保持其簡單棒形態(tài)時(shí)，棒的長徑比幾乎保持不變。顯著更長的反應(yīng)時(shí)間導(dǎo)致沉淀大的附聚物，這也支持在這些短反應(yīng)時(shí)間后在反應(yīng)器中保留很多前體的提法。對于更高晶種顆粒濃度，可能發(fā)生相當(dāng)多前體消耗。由于最初圍繞各晶種顆粒的前體的局部濃度不依賴晶種顆粒的總數(shù)，因此，預(yù)料最初成核不依賴晶種顆粒濃度。然而，在晶種顆粒濃度從以上估計(jì)中所用的增加一個(gè)數(shù)量級時(shí)，則每個(gè)顆粒有相同數(shù)量成核部位會導(dǎo)致相當(dāng)多前體消耗。這又會減慢生長速率，使棒從給定晶種生長要更多時(shí)間一起對齊和融合，產(chǎn)生T形或十字形顆粒，如圖13D所示。晶種顆粒濃度進(jìn)一步增加可導(dǎo)致在棒從晶種顆粒裂開前前體完全消耗。這會導(dǎo)致核-殼顆粒具有粗糙的多晶殼(由于多個(gè)成核部位)，如圖13E和圖14所示。類似在生長到納米晶體從晶種裂開的點(diǎn)與從單一晶種生長的多個(gè)棒的對齊和融合竟?fàn)幍沫h(huán)境下，關(guān)于用作晶種的不同金屬的成核和生長動力學(xué)差異和不同前體比率可解釋形成支化與簡單棒的不同傾向。為了證明這些納米結(jié)構(gòu)在光電子裝置中的應(yīng)用，制造含PbSe量子棒(長度21nm，直徑5.5nm)和光導(dǎo)聚合物(聚N-乙烯基?？ㄟ?PVK))的復(fù)合光電探測器，如圖20的插圖所示。前面研究顯示，PbSe量子點(diǎn)結(jié)合到此聚合物復(fù)合材料可在IR波長提供有效的光電探觀'J(Choudhury等人，"UltraEfficientPhotoconductivityDeviceandMid國IRWavelengthsfromQuantumDot-PolymerNanocomposites"，Appl.Phys.Lett.87:073110-1-073110-3(2005)，所述文獻(xiàn)全文通過引用結(jié)合到本文中)。盡管在量子棒的吸收光譜沒有明顯的最大值，這可能是由于在不同大小棒的數(shù)個(gè)波長有吸收峰回旋，但納米棒在IR波長成功地使聚合物光敏。圖20顯示在1.34pm紅外光存在和不存在下此裝置的電流-電壓(I-V)特性。兩條I-V曲線都顯示非線性特性，光電流比暗電流大多于一個(gè)數(shù)量級。光電流響應(yīng)相當(dāng)于200nm厚樣品在最高操作偏壓的光生量子效率為~0.25%。預(yù)期納米晶體大小和最佳化裝置組合物的審慎適應(yīng)提高在所需操作波長的光生效率，從而產(chǎn)生更佳的光導(dǎo)性能。如上所述，本發(fā)明涉及一種容易的熱膠體金屬晶種介導(dǎo)方法，此方法通過操縱貴金屬納米顆粒的類型和合成參數(shù)控制納米晶體的形狀、大小和結(jié)構(gòu)。不同形狀的納米晶體，包括圓柱、立方體、十字、星和支化結(jié)構(gòu)，在合成開始后的前幾分鐘內(nèi)，在相對較低溫度以高產(chǎn)量制備。這些多腳體結(jié)構(gòu)的光吸收和發(fā)光類似于相應(yīng)的量子點(diǎn)，盡管由于量子限制效應(yīng)降低如預(yù)料地那樣具有較低量子效率。初步研究表明，根據(jù)本發(fā)明方法獲得的納米晶體可成功地加入到溶液處理的、高性能、大面積光導(dǎo)裝置。雖然已詳細(xì)描繪和描述了優(yōu)選的實(shí)施方案，但對相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見，各種修改、增加、替代等可在不脫離本發(fā)明的精神下作出，因此應(yīng)認(rèn)為這些是在以下權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種制備非球形半導(dǎo)體納米晶體的方法，所述方法包括:提供包含第一前體化合物、溶劑和表面活性劑的反應(yīng)混合物，其中所述第一前體化合物包含第II族或第IV族元素；使所述反應(yīng)混合物與純貴金屬納米顆粒晶種接觸；加熱反應(yīng)混合物；并且在有效產(chǎn)生非球形半導(dǎo)體納米晶體的條件下，將含有第VI族元素的第二前體化合物加入到所述加熱的反應(yīng)混合物中。2.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一前體化合物包含第II族元素。3.權(quán)利要求2的方法，其中所述第II族元素選自鎘和鋅。4.權(quán)利要求3的方法，其中所述第II族元素為鎘。5.權(quán)利要求2的方法，其中所述加熱進(jìn)行到約200-260。C的溫度。6.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一前體化合物包含笫IV族元素。7.權(quán)利要求6的方法，其中所述第IV族元素為鉛。8.權(quán)利要求7的方法，其中所述第IV族元素為鉛。9.權(quán)利要求6的方法，其中所述加熱進(jìn)行到約130-170。C的溫度。10.權(quán)利要求1的方法，其中所球第VI族元素選自硒和石危。11.權(quán)利要求10的方法，其中所述第VI族元素為硒。12.權(quán)利要求1的方法，其中所述純貴金屬納米顆粒晶種選自金、銀、4巴和鉑。13.權(quán)利要求1的方法，其中所述加熱進(jìn)行到低于貴金屬納米顆粒晶種熔融的溫度。14.權(quán)利要求1的方法，其中所述非球形半導(dǎo)體納米晶體包括棒、多腳體和/或其混合物。15.權(quán)利要求l的方法，所述方法進(jìn)一步包括在所述加入后使加熱的反應(yīng)混合物猝滅。16.;t又利要求15的方法，所述方法進(jìn)一步包括在所述猝滅后洗滌并沉淀所述反應(yīng)混合物。17.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一前體化合物以每ml反應(yīng)混合物約0.06-0.2mmol的濃度存在于反應(yīng)混合物中。18.—種半導(dǎo)體納米晶體群，所述納米晶體群包含至少約90%非球形納米晶體。19.權(quán)利要求18的納米晶體群，其中所述納米晶體為第II-VI族納米晶體。20.權(quán)利要求19的納米晶體群，其中所述納米晶體為CdSe納米晶體。21.權(quán)利要求18的納米晶體群，其中所述納米晶體為第IV-VI族納米晶體。22.權(quán)利要求21的納米晶體群，其中所述納米晶體為PbSe納米晶體。23.權(quán)利要求18的納米晶體群，其中所述群具有至少約8-11%的量子產(chǎn)額值。24.權(quán)利要求18的納米晶體群，其中所述非球形納米晶體包括棒、多腳體和/或其混合物。25.權(quán)利要求18的納米晶體群，其中所述非球形納米晶體包括T形、多支化、菱形和/或星形納米晶體。26.權(quán)利要求18的納米晶體群，所述納米晶體群包含至少約95%非球形納米晶體。27.權(quán)利要求18的納米晶體群，其中所述非球形納米晶體具有約2至約12的長徑比。全文摘要本發(fā)明涉及制備非球形半導(dǎo)體納米晶體的方法。此方法包括，提供包含第一前體化合物、溶劑和表面活性劑的反應(yīng)混合物，其中所述第一前體化合物具有第II族或第IV族元素；并且使反應(yīng)混合物與純貴金屬納米顆粒晶種接觸。將反應(yīng)混合物加熱。在有效產(chǎn)生非球形半導(dǎo)體納米晶體的條件下，將具有第VI族元素的第二前體化合物加入到加熱的反應(yīng)混合物。本發(fā)明也公開非球形半導(dǎo)體納米晶體及由以上方法制備的納米晶體群。文檔編號C30B19/00GK101374980SQ200680052984公開日2009年2月25日申請日期2006年12月21日優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日發(fā)明者K·-T·雍,M·斯維哈特,P·普拉薩德,Y·薩霍申請人:紐約州州立大學(xué)研究基金會