纳米晶体颗粒及其制造方法、发光器件和显示设备与流程

本公开内容涉及结晶纳米颗粒、其制造方法、和包括其的器件(设备)。

背景技术：

1、具有纳米级尺寸的结晶颗粒(例如，包括化合物半导体)可呈现出发光。例如，当得自光激发或施加的电压的在激发态下的电子从导带跃迁至价带时，从该颗粒的光发射可发生。

2、结晶纳米颗粒可通过控制其颗粒尺寸、组成、或两者而发射在期望的波长区域中的光。所述纳米颗粒可用在发光器件(例如，电致发光器件或光致发光器件)和包括其的显示设备中。

技术实现思路

1、实例实施方式涉及纳米晶体颗粒(例如，能够发射蓝色光和低毒性、例如环境友好的)。

2、实例实施方式涉及用于制造所述纳米晶体颗粒的方法。

3、实例实施方式涉及包括前述纳米颗粒的发光器件或电子设备。

4、在实施方式中，纳米晶体颗粒包括iii-vi族化合物。所述iii-vi族化合物包括13族元素和16族元素，所述13族元素包括镓，所述16族元素包括硫。所述纳米晶体颗粒配置成发射第一种光，并且所述第一种光的最大发射峰存在于大于或等于约300纳米(nm)且小于或等于约485nm的波长范围内。所述纳米晶体颗粒可具有大于或等于约26％的绝对量子效率。所述最大发射峰可具有小于或等于约70nm的半宽度，例如当通过光致发光光谱法分析时。

5、在一个方面中，所述纳米晶体颗粒包括：

6、包括镓和硫的iii-vi族化合物，

7、其中所述纳米晶体颗粒配置成发射第一种光，

8、所述第一种光的最大发射峰在大于或等于约300纳米且小于或等于约485纳米的波长范围内，

9、所述纳米晶体颗粒的绝对量子效率大于或等于约26％，和

10、所述第一种光的最大发射峰的半宽度大于或等于约10纳米且小于或等于约70纳米。

11、在一个方面中，所述纳米晶体颗粒包括：

12、包括镓和硫的iii-vi族化合物，

13、其中所述纳米晶体颗粒配置成发射第一种光并且具有大于或等于约1纳米且小于或等于约12纳米的的尺寸或平均尺寸(下文中，“尺寸”)，

14、所述第一种光的最大发射峰波长在大于或等于约300纳米且小于或等于约485纳米的范围内，

15、所述纳米晶体颗粒的绝对量子效率大于或等于约26％且小于或等于约100％，和

16、所述第一种光的最大发射峰的半宽度大于或等于约10纳米且小于或等于约70纳米，例如，当通过光致发光光谱法分析时。

17、在实施方式的纳米晶体颗粒中，硫对镓的摩尔比率可大于或等于约1.2、或大于或等于约1.8且小于或等于约4.5。

18、在实施方式中，所述纳米晶体颗粒可进一步包括锌。

19、在实施方式中，所述纳米晶体颗粒可不包括镉、铅、汞、或其组合。

20、所述13族元素可进一步包括铟、铊、或其组合。所述16族元素可进一步包括硒、碲、或其组合。

21、所述iii-vi族化合物可包括镓硫化物例如ga2s3。所述镓硫化物可包括ga2s3、铟镓硫化物、或其组合。

22、所述纳米晶体颗粒可进一步包括锌、铝、或其组合。

23、所述第一种光的最大发射峰波长可大于或等于约375nm、大于或等于约385nm、大于或等于约395nm、或者大于或等于约400nm。所述第一种光的最大发射峰波长可小于或等于约475nm、或者小于或等于约465nm。

24、所述绝对量子效率可大于或等于约30％或者大于或等于约40％。

25、所述第一种光的最大发射峰可具有小于或等于约50nm、或者小于或等于约30nm的半宽度。

26、在所述纳米晶体颗粒中，镓可主要存在于所述颗粒内部。在所述纳米晶体颗粒中，在所述颗粒内部的镓含量可大于所述颗粒的外部。在所述纳米晶体颗粒中，镓可呈现出从所述颗粒的中心到表面降低的浓度梯度。

27、在实施方式中，所述纳米晶体颗粒可具有芯-壳结构，所述芯-壳结构具有芯和设置在所述芯上的壳。所述芯的镓含量可大于在所述壳中的镓含量。所述壳可包括或者可不包括镓。

28、所述壳可进一步包括锌、铝、或其组合。

29、所述壳可包括ii-vi族化合物(例如，锌硫属化物)。

30、所述壳可包括金属氧化物。

31、所述壳可包括硫化锌、氧化铝、或其组合。

32、所述壳可具有多层壳结构，所述多层壳结构包括在所述芯上(或直接在所述芯上)设置的第一壳层和在所述第一壳层上设置的第二壳层。

33、所述第一壳层可包括硫化锌。所述第二壳层可包括氧化铝。所述第二壳层可包括(构成)所述纳米晶体颗粒的表面。

34、在所述纳米晶体颗粒中，硫对镓的摩尔比率(s/ga)可大于或等于约1.5、大于或等于约1.8、或者大于或等于约1.85。

35、在所述纳米晶体颗粒中，所述硫对镓的摩尔比率可小于或等于约3.5、或者小于或等于约3。

36、所述纳米晶体颗粒可进一步包括锌，在所述纳米晶体颗粒中，锌对镓的摩尔比率可大于或等于约0.05、大于或等于约0.1且小于或等于约1.5、或者小于或等于约1。

37、当通过使用cukα辐射的x射线衍射分析时，所述纳米晶体颗粒可具有在约15度至约23度的范围内的衍射角2θ处的第一峰。所述第一峰可存在于约18度至约22度的2θ处。所述第一峰可具有大于或等于约1度、或者大于或等于约1.5度的半宽度。所述第一峰可具有小于或等于约10度、或者小于或等于约8度的半宽度。

38、所述纳米晶体颗粒可具有在约25度至约32度的范围内的2θ处的第二峰，如通过x射线衍射分析证实的。所述纳米晶体颗粒可具有在约33度至约39度的范围内的2θ处的第三峰，如通过x射线衍射分析证实的。

39、在uv吸收光谱中，所述纳米晶体颗粒可呈现出

40、大于或等于0.2的由以下方程定义的谷深度(vd)：

41、1-(abs谷/abs第一)＝vd

42、其中abs第一为在第一吸收峰处的吸收且abs谷为在与所述第一吸收峰相邻的谷的最低点处的吸收。

43、所述纳米晶体颗粒可具有大于或等于约2.6电子伏(ev)、大于或等于约3ev、或者大于或等于约3.3ev且小于或等于约3.5ev的带隙能量(例如，由uv吸收光谱计算的)。

44、当通过时间分辨光致发光光谱法分析时，所述纳米晶体颗粒可呈现出大于或等于约0.5纳秒(ns)、大于或等于约0.9ns、或者大于或等于约1ns的平均衰减时间或寿命(τ平均)。

45、当通过时间分辨光致发光光谱法分析时，所述纳米晶体颗粒可具有小于或等于约50ns、小于或等于约10ns、或者小于或等于约5ns的平均衰减时间或寿命(τ平均)。

46、在大气中放置7.5天之后，所述纳米晶体颗粒可具有初始量子效率的大于或等于约90％的量子效率保持力。

47、所述纳米晶体颗粒可具有大于或等于约1nm且小于或等于约12nm的尺寸或平均尺寸。

48、在实施方式中，用于制造所述纳米晶体颗粒的方法包括：将镓前体、硫前体、和添加剂在有机溶剂中接触(例如，混合)，和将所获得的混合物加热至大于约250℃的反应温度以形成镓硫化物(例如，以提供包括镓硫化物的反应体系和产生所述纳米晶体颗粒)，

49、其中每1摩尔的所述镓前体的所述硫前体的含量大于或等于约4摩尔。每1摩尔的所述镓前体的所述硫前体的含量可大于或等于约5摩尔、大于或等于约6摩尔或者大于或等于约7摩尔。每1摩尔的所述镓前体的所述硫前体的含量可小于或等于约50摩尔、或者小于或等于约20摩尔。

50、在一个方面中，制造纳米晶体颗粒的方法包括：

51、使镓前体、硫前体、和添加剂在有机溶剂中接触以提供包括镓硫化物的反应体系和产生所述纳米晶体，

52、其中每1摩尔的所述镓前体的所述硫前体的含量大于或等于约4摩尔且小于或等于约50摩尔，

53、其中所述添加剂包括膦化合物(例如，具有至少一个、两个或三个c1-c30烃基团例如烷基、烯基或炔基)；

54、其中所述纳米晶体颗粒包括：

55、包括镓和硫的iii-vi族化合物，

56、其中所述纳米晶体颗粒配置成发射第一种光，

57、当通过光致发光光谱法分析时，

58、所述第一种光的最大发射峰波长在大于或等于约300纳米且小于或等于约485纳米的范围内，

59、所述纳米晶体颗粒的绝对量子效率大于或等于约26％，和

60、所述第一种光的最大发射峰的半宽度大于或等于约10纳米且小于或等于约70纳米。

61、所述硫前体可包括硫粉末。

62、所述添加剂可包括由r3p表示的化合物，其中r各自独立地为氢或取代或未取代的c1-c30烃基团，并且至少一个r为取代或未取代的c1-c30烃基团。

63、所述有机溶剂可包括伯胺、仲胺、叔胺、含有氮的杂环化合物、取代或未取代的c4-50脂族烃溶剂、取代或未取代的c6-50芳族烃溶剂、取代或未取代的膦溶剂、取代或未取代的膦氧化物溶剂、芳族醚溶剂、或其组合。

64、所述方法可进一步包括向所述包括镓硫化物的反应体系任选连同有机配体一起添加锌前体、铝前体、或其组合。

65、所述有机配体可包括rcooh、rnh2、r2nh、r3n、rsh、rh2po、r2hpo、r3po、rh2p、r2hp、r3p、roh、rcoor'、rpo(oh)2、r2pooh、或其组合，其中r和r'可各自独立地包括取代或未取代的c1-40脂族烃基团、或取代或未取代的c6-40芳族烃基团、或其组合。

66、实施方式涉及包括本文中描述的纳米晶体颗粒的电子设备(例如，显示设备)。

67、实施方式涉及包括本文中描述的纳米晶体颗粒的发光器件。

68、在实施方式中，电致发光器件包括彼此间隔开的第一电极和第二电极；以及

69、在所述第一电极和所述第二电极之间的光发射层；

70、其中所述光发射层包括本文中描述的纳米晶体颗粒。

71、所述发光器件可进一步包括在所述光发射层和所述第一电极之间的空穴辅助层。

72、所述发光器件可进一步包括在所述光发射层和所述第二电极之间的电子辅助层。

73、所述发光器件可进一步包括在所述光发射层和所述第一电极之间的空穴辅助层，并且进一步包括在所述光发射层和所述第二电极之间的电子辅助层。

74、在实施方式中，所述空穴辅助层可包括空穴传输层，所述空穴传输层包括有机聚合物化合物。

75、在实施方式中，所述空穴辅助层和所述电子辅助层可包括锌镁金属氧化物纳米颗粒。

76、在实施方式中，光致发光器件包括光源(例如，发光面板)和颜色转换元件(例如，颜色转换面板)，其中所述光源配置成向所述颜色转换元件提供入射光，并且所述颜色转换元件包括所述纳米晶体颗粒。

77、所述颜色转换元件可包括纳米晶体颗粒复合物。所述复合物可包括基体(例如，聚合物基体)和分散在所述基体内的所述纳米晶体颗粒。

78、在另一实施方式中，所述显示设备可包括前述纳米晶体颗粒或发光器件。

79、在实施方式中，含有包括镓和硫的化合物(例如，镓硫化物)的纳米晶体颗粒可以改善的效率和较窄的半宽度发射在期望的波长范围内的光诸如蓝色光。在实施方式中，所述纳米晶体颗粒可呈现出改善的稳定性(化学稳定性)。在实施方式中，所述纳米晶体颗粒可呈现出低水平的毒性。