專利名稱：：表面改性的半導(dǎo)體納米粒子的制作方法表面改性的半導(dǎo)體納米粒子發(fā)明背景本發(fā)明涉及具有半導(dǎo)體性質(zhì)的納米粒子，通常其可以用于電子和電氣應(yīng)用，特別是那些需要半導(dǎo)體性質(zhì)的應(yīng)用。特征尺寸為幾個(gè)納米至幾百個(gè)納米的半導(dǎo)體納米粒子是廣泛研究型材料，其中尺寸效應(yīng)支配疏松材料的性質(zhì)。通常，根據(jù)具體的材料及其應(yīng)用，三種不同的與尺寸有關(guān)的現(xiàn)象可以改變納米粒子的電子、光學(xué)、熱和機(jī)械性質(zhì)1.與已知的體相相比，不同的結(jié)構(gòu)和組成；2.更高的表面體積比率，從而引起表面狀態(tài)和工藝占優(yōu)勢(shì)；以及3.在物體尺寸類似于或小于基本激發(fā)的波長(zhǎng)和相干長(zhǎng)度(電子態(tài)、光波長(zhǎng)或聲子激發(fā))時(shí)的量子限制效應(yīng)。還應(yīng)當(dāng)理解，裸露的未封端硅表面僅僅在超高真空條件下是穩(wěn)定的。上述問題以及對(duì)于納米技術(shù)是需要復(fù)雜的合成和處理技術(shù)的昂貴的、高技術(shù)選擇的理解限制了這種技術(shù)用于實(shí)際的電氣和電子器件。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供適宜特別是在電氣和電子應(yīng)用中使用的納米粒子，以及用于這種應(yīng)用的器件。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供納米粒子，其包含單一元素或包含多種元素的化合物，所述的元素在第II、III、IV、V和VI族中的一族或多族中，所述的納米粒子具有半導(dǎo)體性質(zhì)，在lnm至500nm范圍內(nèi)的尺寸，并且包含0.1至20原子％的取代基，所述的取代基選自包含氧和氫的組中。在此說明書中的術(shù)語"半導(dǎo)體性質(zhì)"是指電荷載流子，特別是電子和/或空穴到粒子上、離開粒子或通過粒子的輸送。電荷的流動(dòng)可以通過粒子體或被限制到其表面區(qū)域，并且可以發(fā)生在兩個(gè)相鄰的粒子之間，或在粒子和外部電氣連接之間。優(yōu)選所述的納米粒子的尺寸在30nrn至200nrn范圍內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述納米粒子的平均直徑可以為60nm。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述納米粒子具有在幾十個(gè)nm至400nm范圍內(nèi)的相對(duì)大的尺寸分布，其中中值最大尺度為200nm。在再一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述納米粒子的平均尺寸可以為約100nm。所述納米粒子可以包含本征硅。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，硅可以是冶金級(jí)硅，例如純度為98%。備選地，所述的納米粒子可以包含摻雜硅。所述的硅可以摻雜有第V或VI族元素如銻或磷，并且具有n-型性質(zhì)。備選地，所述的硅可以摻雜有第II或ni族元素如硼，并且具有p-型性質(zhì)。備選地，所述的納米粒子可以包含特別是Ge、GaAs、AlGaAs、GaN、InP、SiC和SiGe合金。包含氧或氫的取代基可以位于每個(gè)納米粒子的表面。每個(gè)納米粒子的表面可以全部或部分地被氧化物覆蓋，所述的納米粒子包含所述氧化物中的至少一種元素。所述的氧化物在納米粒子表面有效地限定鈍化層。所述的氧化物可以是天然氧化物或熱或化學(xué)合成的氧化物，其可以被改性以允許電荷通過它輸送。例如，所述的氧化物可以被蝕刻，以降低其厚度和/或提高其孔隙率。備選地，在所述氧化物的合成過程中，在氧化物中可以包含給予所述氧化物半導(dǎo)體性質(zhì)的物質(zhì)。將本發(fā)明中這樣的表面鈍化視為產(chǎn)生穩(wěn)定粒子結(jié)構(gòu)的化學(xué)處理，而不是例如如發(fā)光粒子所需要的電鈍化。既沒有對(duì)于電荷輸送的絕緣層(已知這是由厚氧化物涂層實(shí)現(xiàn)的)，也沒有電荷載流子到定域態(tài)的飽和(完全)捕獲。每個(gè)納米粒子的表面可以被氧或氫部分或全部封端。備選地，每個(gè)納米粒子的表面可以被羥基(OH)部分或全部封端?？梢缘氖敲總€(gè)納米粒子的表面可以被氧、氫和羥基的組合部分或全部封端。此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種可印刷組合物，其包含如上定義的納米粒子和粘合劑。所述的粘合劑可以是無機(jī)粘合劑，其是導(dǎo)電、半導(dǎo)電或絕緣的。備選地，所述的粘合劑可以是聚合物粘合劑，其是導(dǎo)電、半導(dǎo)電或絕緣的。此外，備選地，所述的粘合劑是具有與所述納米粒子材料反應(yīng)的組分的化學(xué)活性粘合劑，以提供其所述的半導(dǎo)體性質(zhì)。再有，根據(jù)本發(fā)明，提供一種復(fù)合材料，其包含如上定義的納米粒子和固體基質(zhì)，其中所述納米粒子分散在所述的固體基質(zhì)中。所述納米粒子可以隨機(jī)地或者以規(guī)則的排列分散在所述的基質(zhì)中。再有，根據(jù)本發(fā)明，提供一種復(fù)合材料，其包含根據(jù)如上定義的納米粒子，其中所述的納米粒子形成互連網(wǎng)絡(luò)或密實(shí)體。本發(fā)明提供一種活性半導(dǎo)體層或結(jié)構(gòu)，其結(jié)合有如上定義的納米粒子和如上定義的可印刷組合物或如上定義的復(fù)合材料。本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件、部件或電路元件，其包括至少一種這樣的半導(dǎo)體層或結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種電子部件的電氣或電子電路或組件，其包括至少一種這樣的半導(dǎo)體器件。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種制備納米粒子的方法，該方法包括以下步驟在氧和/或氫存在下，將原料粉碎以制備納米粒子，所述的原料包含單一元素或包含多種元素的化合物，所述的元素在第n、m、iv、v和VI族中的一族或多族中，所述的納米粒子具有n-型或p-型半導(dǎo)體性質(zhì),在lnm至500nm范圍內(nèi)的尺寸，并且包含0.1至20原子％的取代基，所述的取代基選自包含氧和氫的組中。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述原料包含摻雜或本征硅。優(yōu)選在空氣存在下進(jìn)行所述原料的粉碎。附圖簡(jiǎn)述圖l(a)至l(e)是顯示通過(lll)晶面的橫截面的單晶硅納米粒子的示意性表示，它顯示不同的可能表面改性，包括(a)未封端表面；(b)氧封端表面；(c)氫封端表面；(d)羥基封端表面；和(e)氧化物表面；圖2是顯示具有分形幾何的納米粒子互連網(wǎng)絡(luò)的印刷納米微粒硅復(fù)合材料的掃描電子顯微照片；圖3(a)和3(b)是根據(jù)本發(fā)明，含有納米微粒半導(dǎo)體層和聚合物電介質(zhì)的絕緣柵極(金屬絕緣體半導(dǎo)體)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的側(cè)視圖和俯視圖；圖4是顯示根據(jù)實(shí)施例1的方法制造的圖3(a)和3(13)的晶體管的源極-漏極特性的曲線圖；和圖5是顯示根據(jù)實(shí)施例2的方法制造的類似晶體管的源極-漏極特性的曲線圖。實(shí)施方案描述一般而言，如上所述和下面示例的本發(fā)明關(guān)注具有半導(dǎo)體性質(zhì)的納米粒子在電子和和電氣應(yīng)用中的使用，特別是在需要半導(dǎo)體性質(zhì)的那些應(yīng)用中的使用。優(yōu)選納米粒子由本征或摻雜硅形成，盡管可以使用其它元素的或化合物的半導(dǎo)體材料，包括尤其是Ge，GaAs，AlGaAs，GaN,InP，SiC和SiGe合金。在基礎(chǔ)科學(xué)研究中，納米粒子需要穩(wěn)定的良好特性化的表面，這導(dǎo)致納米技術(shù)被認(rèn)為是需要復(fù)雜的合成和處理技術(shù)的昂貴的、高技術(shù)的選擇。裸露的未加裝飾(undercoated)的硅表面只有在超高真空條件下是穩(wěn)定的。許多由濕法化學(xué)合成而制備的納米粒子，例如硅粒子，如由Baldwin等(化學(xué)通訊(ChemicalCommunications)1822(2002))描述的那些硅粒子，是用長(zhǎng)烷基鏈封端的，所述的長(zhǎng)垸基鏈起表面活性劑的作用，以防止聚集和更大粒子的生長(zhǎng)。除了由Liu禾QKauzlarich(材料科學(xué)與工程(MaterialsScience&Engineering)B9672-75(2002))報(bào)道的由硅量子點(diǎn)的濕法化學(xué)合成導(dǎo)致的氫封端外，避免了元素和化合物半導(dǎo)體涉及氧和氫的自然表面改性。但是，存在它們?cè)诔Ｒ?guī)半導(dǎo)體加工中的使用。通常經(jīng)由氫氟酸浸漬實(shí)現(xiàn)的氫鈍化在硅器件制造中是重要的中間步驟。熱和天然氧化物層保留硅技術(shù)中的大多數(shù)電介質(zhì)的基礎(chǔ)。但是，在納米粒子應(yīng)用中，氧化物通常只作為半導(dǎo)體粒子本身發(fā)生，如在染料太陽(yáng)能電池中，或作為晶體或玻璃質(zhì)的二氧化硅基質(zhì)或封裝發(fā)生。已經(jīng)將具有厚氧化物的封裝應(yīng)用于電鈍化發(fā)光粒子，從而穩(wěn)定它們的發(fā)光性質(zhì)(Korgel，美國(guó)專利6,918,946)，此外作為蝕刻處理以控制硅核的尺寸(Swihart，US2004/0229447)。但是，只要關(guān)注納米粒子的電子性質(zhì)，就得系統(tǒng)地避免同時(shí)接觸空氣和水分，以及由此的氧化和水合處理。重要地并且相反地，在本發(fā)明中，在氧、氫或兩者的混合物存在下改性納米粒子的表面，用這樣的方法使得盡管處于改性的形式，但保持粒子的半導(dǎo)體功能性。如在圖l(b)至(e)中所示，表面的氫和氧可以以薄天然氧化物的形式存在，或者作為橋氧基團(tuán)、羥基和氫存在。圖l(a)至l(e)的視圖是結(jié)晶硅納米粒子的示意性表示，其對(duì)于不同的可能表面改性顯示了通過(lll)晶面的橫截面。只示出了四個(gè)硅鍵中的三個(gè)，第四個(gè)從視圖平面垂直出來的。虛曲線是指粒子近似自由的表面。圖l(a)顯示具有未封端的，但重構(gòu)的硅表面的納米粒子?；疑膱A表示額外的硅原子，并且虛線表示對(duì)于這些原子的額外鍵。該結(jié)構(gòu)是高度變形的，并且這樣的表面除了在高真空中外通常是不穩(wěn)定的。圖l(b)顯示具有的氧封端表面的納米粒子。白色的圓表示氧原子，每個(gè)氧原子具有到未封端硅原子的兩個(gè)鍵。圖l(c)顯示具有氫封端表面的納米粒子，其中氫原子表示為更小的黑色圓。圖1(d)顯示具有羥基封端表面的納米粒子，其中羥基占有未封端的硅鍵。硅結(jié)構(gòu)是未扭變的，并且預(yù)期該表面是穩(wěn)定的。圖l(e)顯示在兩上彎曲的虛線之間顯示的區(qū)域中，納米粒子表面上的無定形氧化硅的薄層。在此情況下，氧化物層約為一個(gè)單層厚。在塊狀硅表面上，熱氧化物可以是數(shù)十，或者甚至數(shù)百微米厚，并且取決于溫度和濕度，天然氧化物正常地生長(zhǎng)到5-10nm的厚度。這樣厚的層顯示將使任何納米粒子絕緣，并且控制其電氣性質(zhì)。在本發(fā)明中，使用的是本發(fā)明人的觀察包含一種或多種相關(guān)元素并且在限定尺寸范圍內(nèi)的納米粒子中的氧化在一個(gè)單層或以下是自我限制的，并且形成穩(wěn)定的表面。這些觀察由在文獻(xiàn)中對(duì)納米結(jié)構(gòu)的硅的氧化的一些基礎(chǔ)科學(xué)研究所支持，例如Okada等(應(yīng)用物理通訊(Appl.Phys.Lett.)58(15)，1991年4月15日，第1662-1663頁(yè))禾卩Ostraat等(固態(tài)科學(xué)(SolidStateSciences)7(2005)第882-890頁(yè))，盡管至今，這種知識(shí)僅應(yīng)用到開發(fā)厚硅氧化物的合成技術(shù)。如由Ostraat等在直接沉積的硅納米粒子層中也觀察到的，在互連粒子之間，導(dǎo)電性可能不受阻礙地發(fā)生。但是，這些作者將導(dǎo)電性歸因于氧化物的不存在，從而在粒子之間的連接處和與襯底的界面上得到直接的硅-硅連接，所述的連接處和界面不受外部環(huán)境影響。在本發(fā)明中，本發(fā)明涉及自由納米粉末-在下面的實(shí)施例2和3中通過在空氣中的機(jī)械研磨而制備的-這種情形是不同的，并且申請(qǐng)人必須斷定表面封端本身允許電荷通過。氧或氧化物的存在可以為羥基(-OH)、氫(-H)和烷基(-(CH2)nH)提供優(yōu)先的吸附位，盡管這些只容易吸附在未封端的硅和其它半導(dǎo)體表面上，因此可以形成競(jìng)爭(zhēng)的表面改性。所有這些基團(tuán)，包括氧，封端懸空鍵，防止在帶隙中和表面上形成定域態(tài)。對(duì)于分散粒子，它們也可以起表面活性劑的作用，并且進(jìn)一步使表面穩(wěn)定。在由納米粒子和粘合劑制備的復(fù)合材料如油墨或類似組合物中，表面基團(tuán)可以與粘合劑相互作用，以實(shí)現(xiàn)粒子的分散或聚集。在需要粒子互連網(wǎng)絡(luò)的情況下，表面改性應(yīng)當(dāng)不抑制相鄰粒子之間的電荷傳遞。但是，可以通過經(jīng)由表面狀態(tài)的導(dǎo)電而改變電荷輸送。對(duì)于通常的納米技術(shù)應(yīng)用，粒子應(yīng)當(dāng)在1至500nm的尺寸范圍內(nèi)，但是對(duì)于本文所示的示例性應(yīng)用，優(yōu)選30至200nm的尺寸。通常，納米粒子應(yīng)當(dāng)足夠大以具有可清楚限定的核和表面區(qū)域，但是應(yīng)當(dāng)足夠小以具有與塊材料明顯不同的性質(zhì)。在晶體硅的情況下，在lnm直徑的下限，全部原子的60%應(yīng)當(dāng)占據(jù)表面位，而微米級(jí)的粒子應(yīng)當(dāng)具有塊狀結(jié)構(gòu)，并且出現(xiàn)厚的氧化物。在此情況下，還優(yōu)選避免在10nm級(jí)的單個(gè)量子態(tài)，但是，仍然保持粒子足夠小以具有顯著的表面貢獻(xiàn)。此外，越大的粒子越不適宜于包裝入互連粒子的緊密層中。其它的益處由健康、安全和處置問題產(chǎn)生，這些可能影響用于制造或使用納米粒子的任何工業(yè)方法的成本效率，甚至適宜性。根據(jù)由J.Heyder在2003UKInstituteofPhysicsMayneordPhillipsSummerSchool發(fā)表的在lOOnm范圍內(nèi)的粒子至少容易沉積在人的呼吸道中。尺寸小于約10nm的粒子可能被吸收通過皮膚和大多數(shù)細(xì)胞膜。在微米范圍內(nèi)的越大粒子越容易包封在組織中。下面的實(shí)施例舉例說明本發(fā)明的各種性質(zhì)和益處。實(shí)施例l:由商購(gòu)自MTICrystalsCorp.的本征硅納米粉末制備半導(dǎo)體油墨。原始的粉末是通過在無氧環(huán)境中激光分解硅烷氣體而制備的。這正常是在保證氧濃度為1至2%的干氮?dú)鈿夥罩醒b運(yùn)的。未規(guī)定氫濃度，并且未檢測(cè)其它雜質(zhì)。制造商在它們的分析證書中指出"硅納米粉末對(duì)空氣非常敏感。粉末必須在惰性氣體環(huán)境中打開、貯存和操作，以避免爆炸和02污染"。他們還推薦，為了消除氧，"將粉末在真空或氮?dú)庵杏?2(TC焙燒1小時(shí)"。然而，本發(fā)明人確定，接觸環(huán)境大氣得到穩(wěn)定的粉末，該粉末具有需要的氧和氫表面封端，適宜用于具有有機(jī)聚合物粘合劑的納米微粒半導(dǎo)體復(fù)合材料中。通過使用包括氯仿在內(nèi)的各種溶劑，聚苯乙烯和乙酸丁酸纖維素(CAB)是成功用作粘合劑的聚合物的實(shí)例。因而，將硅納米粉末暴露于空氣，并且分別通過彈性反沖檢測(cè)分析(ERDA)和盧瑟福后方散射隨時(shí)測(cè)定納米粉末中的氫和氧濃度。在暴露于空氣后的最初幾個(gè)小時(shí)中，氫和氧濃度分別為1和2原子％。在一周后，這些穩(wěn)定為1.2原子％氫和5原子％氧。X射線衍射表明粒子是晶體硅，并且沒有晶體氧化物。使用上面所述的Si納米粉末和不同的惰性粘合劑制備的印刷層，如霍耳效應(yīng)測(cè)量所見，全部顯示出輕n-型導(dǎo)電性，盡管所供給的粉末名義上是本征的。印刷層的掃描電子顯微檢査表明離子形成具有分形幾何的互連簇的網(wǎng)絡(luò)。如在圖2的掃描電子顯微顯微照片中所示，單個(gè)粒子是平均直徑為60nm的球體。形成近似球體的簇，其中直徑為幾百個(gè)納米、幾個(gè)微米和幾十個(gè)微米。能量分散X射線熒光表明平均氧濃度約為5%，其中在簇的表面具有更高的分?jǐn)?shù)。在60nm的直徑時(shí)，以氧化物表面形式的5%氧的厚度為2.5埃。根據(jù)在國(guó)際專利申請(qǐng)WO2004/068536中所述的方法，將上面所述的油墨用來印刷簡(jiǎn)單的結(jié)型場(chǎng)效晶體管和光電二極管。器件的電特性與上面確定的材料的性質(zhì)一致。結(jié)合上述技術(shù)和材料的電子器件的實(shí)例是如圖3(a)和(b)中所示的復(fù)合無機(jī)/有機(jī)絕緣的柵極場(chǎng)效晶體管。器件包含印刷在紙襯底12上的活性納米微粒半導(dǎo)體層10。印刷的銀油墨源極和漏極觸頭14和16重疊層10，并且將中央刪極區(qū)18限定在它們相鄰的最內(nèi)端乏間。.將柵極絕緣體或電介質(zhì)層20印刷在源極和漏極觸頭和半導(dǎo)體層10的中央?yún)^(qū)域的內(nèi)端之上，并且將銀油墨柵極觸頭22印刷到電介質(zhì)層20上，從而避免半導(dǎo)體層10與源極和漏極觸頭接觸。得到的器件是絕緣柵極(金屬絕緣體半導(dǎo)體)場(chǎng)效晶體管或MISFET。半導(dǎo)體層10包含在CAB粘合劑中的上述Si粉末，其中氯仿作為溶劑。在此情況下的柵極電介質(zhì)是CAB的印刷層，并且金屬接觸是來自DuPontMicrocircuitMaterials的印刷銀5000導(dǎo)體。如上所述制造的MISFET的源極-漏極特性示于圖4中。實(shí)施例2:具有如上限定的半導(dǎo)體功能性的納米粒子的第二個(gè)實(shí)施例關(guān)注通過Czochralski-生長(zhǎng)的摻雜單晶Si晶片的機(jī)械研磨而制備的納米微粒硅。將這些在環(huán)形粉磨機(jī)中高速在空氣中研磨一小時(shí)，而不預(yù)先除去在晶片上的天然氧化物。因此，預(yù)期高的氧濃度，盡管這仍然需要得到證實(shí)。得到的粒子形狀不規(guī)則，具有大的尺寸分布，范圍從幾十個(gè)納米至400nm，具有200nm的中值最大尺度。具有中值尺寸的粒子是通過離心和從甲醇的懸浮液中沉積而分離的。在空氣中干燥后，由銻摻雜n-型和硼摻雜p-型硅納米粉末這兩者，使用CAB和氯仿分別作為粘合劑和溶劑，以與實(shí)施例1所用的相同方式，制備油墨?；舳?yīng)測(cè)量表明保持了n-或p-型導(dǎo)電性，與塊體硅相比，稍微改變了載流子遷移率。所述的油墨主要用來印刷在絕緣柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管和光電二極管中的半導(dǎo)體層。對(duì)于與圖3中所示類似的晶體管設(shè)計(jì)，但是使用p-型硅納米粉末的源極-漏極曲線示于圖4中。實(shí)施例3具有如上限定的半導(dǎo)體功能性的納米粒子的第三個(gè)實(shí)施例關(guān)注通過機(jī)械研磨由南非Polokwane的SiliconSmelters(Pty)Ltd提供的98%純度的冶金級(jí)硅而制備的納米微粒硅。在旋轉(zhuǎn)球磨機(jī)中，在空氣中，使用15mm直徑的釔穩(wěn)定的氧化鋯研磨介質(zhì)(由lnfmmatInc供給)并且使用乙醇作為潤(rùn)滑劑，將硅原料研磨5天。得到的粒子尺寸，通過與由相同的材料使用環(huán)形粉碎機(jī)研磨2小時(shí)得到的粉末比較，估計(jì)約為100nm。沒有進(jìn)行硅的預(yù)先處理，并且發(fā)現(xiàn)具有與由Si晶片制備的粉末(實(shí)施例2)類似的氧和氫濃度。使用由兩種方法研磨的粉末制備的具有91%粉末體積分?jǐn)?shù)的納米微粒油墨具有類似的電特性，是電阻率為2.2MQcm的n-型。下面的表1中給出了在一些情況下，采用不同體積分?jǐn)?shù)的相同粘合劑，對(duì)于由實(shí)施例1至3的方法制備的不同類型的粉末的霍耳效應(yīng)數(shù)據(jù)。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>本發(fā)明的可能應(yīng)用包括單電子器件(量子點(diǎn))；光子陣列；電致發(fā)光材料和染料敏化太陽(yáng)能電池(DSC)。進(jìn)一步的應(yīng)用包括有機(jī)和無機(jī)半導(dǎo)體油墨、印刷的半導(dǎo)體層和印刷的器件。根據(jù)應(yīng)用，可以將單個(gè)粒子隨機(jī)地分散在基質(zhì)(量子點(diǎn)、OLED、DSC電池、有機(jī)半導(dǎo)體油墨)中，規(guī)則排列(光子陣列)，或形成互連結(jié)構(gòu)(無機(jī)半導(dǎo)體油墨)。后者可以是密集結(jié)構(gòu)，隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)或不同的按大小分級(jí)的族的分形聚集體。權(quán)利要求1.納米粒子，其包含單一元素或包含多種元素的化合物，所述的元素在第II、III、IV、V和VI族中的一族或多族中，所述的納米粒子具有半導(dǎo)體性質(zhì)，在1nm至500nm范圍內(nèi)的尺寸，并且包含0.1至20原子％的取代基，所述的取代基選自包含氧和氫的組中。2.根據(jù)權(quán)利要求1的納米粒子，其尺寸在30nm至200nm范圍內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2的納米粒子，其平均直徑為約60nm。4.根據(jù)權(quán)利要求l的納米粒子，其尺寸分布在20nm至400腿范圍內(nèi)，并且中值最大尺度為約200nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1的納米粒子，其平均尺寸為約lOOrnn。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)的納米粒子，其包含本征硅。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)的納米粒子，其中所述的半導(dǎo)體是冶金級(jí)硅。8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)的納米粒子，其包含摻雜硅。9.根據(jù)權(quán)利要求8的納米粒子，其中所述的硅摻雜有第V或VI族元素，并且具有n-型性質(zhì)。10.根據(jù)權(quán)利要求9的納米粒子，其中所述的硅摻雜有銻或磷。11.根據(jù)權(quán)利要求8的納米粒子，其中所述的硅摻雜有第II或III族元素，并且具有p-型性質(zhì)。12.根據(jù)權(quán)利要求ll的納米粒子，其中所述的硅摻雜有硼。13.根據(jù)權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)的納米粒子，其包含Ge、GaAs、AlGaAs、GaN、InP、SiC和SiGe合金中的一種或多種。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13任何一項(xiàng)的納米粒子，其中包含氧或氫的取代基位于各個(gè)納米粒子的表面。15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任何一項(xiàng)的納米粒子，其中每個(gè)納米粒子的表面至少部分地被氧化物覆蓋，所述的納米粒子包含所述氧化物中的至少一種元素。16.根據(jù)權(quán)利要求15的納米粒子，其中所述的氧化物是天然氧化物。17.根據(jù)權(quán)利要求15的納米粒子，其中所述的氧化物是通過熱或化學(xué)合成制備的，然后改性以允許電荷流動(dòng)。18.根據(jù)權(quán)利要求17的納米粒子，其中所述的氧化物被蝕刻，以降低其厚度和/或提高其孔隙率。19.根據(jù)權(quán)利要求17的納米粒子，其中在所述氧化物的合成過程中，在氧化物中包含給予所述氧化物半導(dǎo)體性質(zhì)的物質(zhì)。20.根據(jù)權(quán)利要求1至14任何一項(xiàng)的納米粒子，其中每個(gè)納米粒子的表面被氧或氫部分或全部封端。21.根據(jù)權(quán)利要求1至14任何一項(xiàng)的納米粒子，其中每個(gè)納米粒子的表面被羥基(OH)部分或全部封端。22.根據(jù)權(quán)利要求1至14任何一項(xiàng)的納米粒子，其中每個(gè)納米粒子的表面被氧、氫和羥基的組合部分或全部封端。23.—種可印刷組合物，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至22任何一項(xiàng)的納米粒子和粘合劑。24.根據(jù)權(quán)利要求23的可印刷組合物，其中所述的粘合劑是無機(jī)粘合劑，其是導(dǎo)電、半導(dǎo)電或絕緣的。25.根據(jù)權(quán)利要求23的可印刷組合物，其中所述的粘合劑是聚合物粘合劑，其是導(dǎo)電、半導(dǎo)電或絕緣的。26.根據(jù)權(quán)利要求23的可印刷組合物，其中所述的粘合劑是具有與所述納米粒子的材料反應(yīng)的組分的化學(xué)活性粘合劑，以提供其所述的半導(dǎo)體性質(zhì)。27.—種復(fù)合材料，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至22任何一項(xiàng)的納米粒子和固體基質(zhì)，所述納米粒子分散在所述的固體基質(zhì)中。28.根據(jù)權(quán)利要求27的復(fù)合材料，其中所述納米粒子隨機(jī)地分散在所述的基質(zhì)中。29.根據(jù)權(quán)利要求27的復(fù)合材料，其中所述納米粒子以規(guī)則的排列分散在所述的基質(zhì)中。30.—種復(fù)合材料，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至22任何一項(xiàng)的納米粒子，其中所述的納米粒子形成互連網(wǎng)絡(luò)或密實(shí)體。31.—種活性半導(dǎo)體層或結(jié)構(gòu)，其包含根據(jù)權(quán)利要求23至26任何一項(xiàng)的可印刷組合物或根據(jù)權(quán)利要求27至30任何一項(xiàng)的復(fù)合材料。32.—種半導(dǎo)體器件、部件或電路元件，其包括根據(jù)權(quán)利要求31的至少一種半導(dǎo)體層或結(jié)構(gòu)。33.—種電子部件的電氣或電子電路或組件，其包含根據(jù)權(quán)利要求32的至少一種半導(dǎo)體器件。34.—種制備納米粒子的方法，該方法包括以下步驟在氧和/或氫存在下，將原料粉碎以制備納米粒子，所述的原料包含單一元素或包含多種元素的化合物，所述的元素在第II、III、IV、V和VI族中的一族或多族中，所述的納米粒子具有半導(dǎo)體性質(zhì)，在lnm至500nm范圍內(nèi)的尺寸，并且包含0.1至20原子％的取代基，所述的取代基選自包含氧和氫的組中。35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中所述原料包含摻雜或本征硅。36.根據(jù)權(quán)利要求34或35的方法，其中在空氣存在下進(jìn)行所述原料的粉碎。全文摘要本發(fā)明涉及半導(dǎo)體納米粒子。本發(fā)明的納米粒子包含單一元素或包含多種元素的化合物，所述的元素在第II、III、IV、V、VI族中的一族或多族中。納米粒子的尺寸在1nm至500nm范圍內(nèi)，并且包含0.1至20原子％的氧或氫。納米粒子典型地通過粉碎塊狀高純度硅而形成。納米粒子的一種應(yīng)用在于制備油墨，所述的油墨可以通過簡(jiǎn)單的印刷方法用來限定半導(dǎo)體器件的活性層或結(jié)構(gòu)。文檔編號(hào)B82B3/00GK101218168SQ200680023528公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2006年6月29日優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日發(fā)明者大衛(wèi)·托馬斯·布里頓,馬爾吉特·黑廷申請(qǐng)人:開普敦大學(xué)