半导体纳米颗粒、其制造方法、墨组合物、复合物、设备、电致发光器件和显示设备与流程

提供半导体纳米颗粒、制造其的方法、包括所述半导体纳米颗粒的颜色转换面板、和包括其的电子设备。

背景技术：

1、半导体纳米颗粒可呈现出与具有基本上相同的组成的相应块体(本体)材料不同的方面，例如，在块体材料中固有的物理性质(例如，带隙能量、发光性质等)方面。半导体纳米颗粒可配置成在通过能源诸如入射光或施加的电压激发时发射光。发光纳米结构体可在多种设备(例如，显示面板或包括显示面板的电子设备)中找到适用性。从环境观点来看，开发如下发光纳米颗粒是合乎期望的：其不包括有害重金属诸如镉和/或铅并且仍呈现出合乎期望的用于电子设备的发光性质。

技术实现思路

1、一个方面涉及能够发射期望波长的光并且呈现出改善的光学性质的半导体纳米颗粒。

2、一个方面涉及制造所述半导体纳米颗粒的方法。

3、一个方面涉及包括所述半导体纳米颗粒的电子设备(电子器件)(例如电致发光器件或光致发光器件)。

4、在一个方面中，所述半导体纳米颗粒包括银、铟、镓、和硫，其中所述半导体纳米颗粒配置成发射蓝色光，

5、其中所述蓝色光具有大于或等于约400纳米(nm)且小于490nm的峰值发射波长，和

6、其中所述半导体纳米颗粒配置成具有大于或等于约40％的量子产率(例如，绝对量子产率)，和

7、其中所述半导体纳米颗粒配置成呈现出小于或等于约70nm的半宽度。

8、所述蓝色光的峰值发射波长可大于或等于约410nm且小于或等于约480nm。所述蓝色光的峰值发射波长可大于或等于约420nm且小于或等于约475nm。

9、所述半导体纳米颗粒的量子产率可大于或等于约45％。所述半导体纳米颗粒的量子产率可大于或等于约50％、大于或等于约60％、或者大于或等于约70％。所述半导体纳米颗粒的量子产率可接近100％。

10、所述半导体纳米颗粒的半宽度(fwhm)可小于或等于约55nm、小于或等于约50nm、或者小于或等于约45nm。所述半宽度可大于或等于约5nm、大于或等于约10nm、大于或等于约15nm、或者大于或等于约25nm。

11、在所述半导体纳米颗粒的光致发光光谱中，由方程1定义的陷阱发射值可小于约0.3：

12、方程1

13、陷阱发射值＝a2/a1

14、其中，在方程1中，

15、a1为在峰值发射波长处的强度，和

16、a2为在峰值发射波长+大于或等于约60nm的尾部波长范围内的最大强度。

17、在所述半导体纳米颗粒中，镓对铟与镓之和的摩尔比率[ga:(in+ga)]可大于或等于约0.85:1且小于或等于约0.995:1。镓对铟与镓之和的摩尔比率[ga:(in+ga)]可大于或等于约0.88:1、或者大于或等于约0.905:1且小于或等于约0.98:1、或者小于或等于约0.975:1。

18、在所述半导体纳米颗粒中，铟对硫的摩尔比率[in:s]可大于或等于约0.01:1且小于或等于约0.1:1、或者小于或等于约0.08:1。铟对硫的摩尔比率(in:s)可小于或等于约0.075:1。

19、在所述半导体纳米颗粒中，银对硫的摩尔比率[ag:s]可小于或等于约0.4:1、小于或等于约0.35:1、小于或等于约0.345:1、小于或等于约0.34:1、小于或等于约0.32:1、或者小于或等于约0.29:1且大于或等于约0.1:1。银对硫的摩尔比率[ag:s]可小于或等于约0.26:1。

20、在所述半导体纳米颗粒中，镓对硫的摩尔比率(ga:s)可大于或等于约0.55:1、大于或等于约0.6:1、或者大于或等于约0.77:1且小于或等于约2.5:1、小于或等于约2:1、或者小于或等于约1.2:1。

21、在所述半导体纳米颗粒中，铟与镓之和对硫的摩尔比率[(in+ga):s]可大于或等于约0.55:1、大于或等于约0.6:1、或者大于或等于约0.65:1且小于或等于约2.5:1、小于或等于约1.5:1、或者小于或等于约1.3:1。

22、在所述半导体纳米颗粒中，铟与镓之和对银的摩尔比率[(in+ga):ag]可大于或等于约1.9:1、或者大于或等于约2.1:1且小于或等于约10:1、小于或等于约7:1、小于或等于约6.3:1、小于或等于约3.5:1、或者小于或等于约3:1。

23、在所述半导体纳米颗粒中，银对银、铟和镓之和的摩尔比率[ag:(ag+in+ga)]可小于约0.38:1且大于或等于约0.09:1。

24、在所述半导体纳米颗粒中，硫对银、铟和镓之和的摩尔比率[s:(ag+in+ga)]可大于或等于约0.5:1、大于或等于约0.65:1、或者大于或等于约0.7:1且小于或等于约1.35:1。

25、在实施方式中，所述半导体纳米颗粒可不包括锂。在实施方式中，所述半导体纳米颗粒可不包括钠。在实施方式中，所述半导体纳米颗粒可不包括碱金属。

26、在所述半导体纳米颗粒的邻近于表面的部分中的铟量(或浓度)可小于在其中心部分(内部部分)中的铟量(或浓度)。所述半导体纳米颗粒或壳可进一步包括靠近其表面的包括锌硫属化物的无机层(例如，所述纳米颗粒的最外层)。

27、在实施方式中，所述半导体纳米颗粒可包括第一半导体纳米晶体、第二半导体纳米晶体、或其组合。在所述半导体纳米颗粒中，所述第二半导体纳米晶体可设置在所述第一半导体纳米晶体上或者可包围所述第一半导体纳米晶体的至少一部分。在所述半导体纳米颗粒中，所述第二半导体纳米晶体可设置在所述第一半导体纳米晶体和无机层之间。所述第一半导体纳米晶体可包括银、铟、镓、和硫。所述第二半导体纳米晶体可包括镓、硫、和任选地银。

28、所述半导体纳米颗粒的尺寸或平均尺寸(下文中，可称为“尺寸”)可大于或等于约5nm、大于或等于约6nm、或者大于或等于约6.1nm。所述半导体纳米颗粒的尺寸可小于或等于约20nm、或者小于或等于约15nm。例如，所述半导体纳米颗粒可具有大于或等于约5nm且小于或等于约20nm、或者大于或等于约6nm且小于或等于约15nm的尺寸。

29、在实施方式中，制造所述半导体纳米颗粒的方法可包括：将含有第一金属前体和第一硫前体的第一反应溶液加热至第一反应温度第一反应时间以获得半导体纳米晶体；以及使第二金属前体和第二硫前体在有机溶剂中在所述半导体纳米晶体的存在下反应以获得所述半导体纳米颗粒，其中所述第一金属前体包括第一银化合物、第一镓化合物、和第一铟化合物，并且所述第二金属前体包括第二镓化合物和任选地第二银化合物。在所述第一反应溶液中，镓对铟的摩尔比率(例如，由所述第一镓化合物和所述第一铟化合物确定的)大于或等于约3.5:1，并且所述第一反应温度大于或等于约240℃。

30、所述第一反应温度可大于或等于约250℃、或者大于或等于约255℃且小于或等于约300℃。

31、使所述第二金属前体与所述第二硫前体反应可包括：制备在所述有机溶剂中含有所述第二硫前体和所述有机配体的反应介质；将所述反应介质加热至添加温度；将所述半导体纳米晶体和所述第二金属前体添加至所述反应介质以获得反应混合物；将所述反应混合物加热至第二反应温度第二反应时间，其中以上添加温度可大于或等于约120℃且小于或等于约280℃，所述第二反应温度可大于或等于约180℃且小于或等于约380℃。

32、所述第一反应时间可大于或等于约10分钟且小于或等于约200分钟。所述第一镓化合物可包括乙酰丙酮镓，和所述第二镓化合物可包括卤化镓。所述第一银化合物可含有乙酸银。所述第一铟化合物可包括卤化铟。所述第一铟化合物可包括卤化铟，且所述第二镓化合物可包括卤化镓。

33、实施方式涉及包括液体媒介物(载体)和所述半导体纳米颗粒的墨组合物。所述半导体纳米颗粒可分散在所述液体媒介物中。所述液体媒介物可包括液体单体、有机溶剂、或其组合。墨组合物可进一步包括金属氧化物纳米颗粒。

34、实施方式涉及包括本文中描述的半导体纳米颗粒的电致发光器件。

35、在实施方式中，所述电致发光器件包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；以及

36、在所述第一电极和所述第二电极之间的光发射层；

37、其中所述光发射层包括本文中描述的半导体纳米颗粒。

38、所述电致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。

39、所述电致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。

40、所述电致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。

41、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。

42、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。

43、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半导体纳米颗粒。

44、所述颜色转换元件可包括半导体纳米颗粒复合物。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半导体纳米颗粒。

45、所述半导体纳米颗粒复合物可为片材的形式。所述半导体纳米颗粒复合物可为图案化的膜的形式。

46、所述入射光可包括蓝色光和任选地绿色光(例如，与蓝色光混合的绿色光)。所述蓝色光可具有约440nm至约460nm或约450nm至约455nm的峰值发射波长。所述光源(例如，发光面板)可包括有机发光二极管、微led(micro led)、迷你led(mini led)、包括纳米棒的led、或其组合。

47、在实施方式中，显示设备可包括所述半导体纳米颗粒或所述发光器件(例如，所述电致发光器件和所述光致发光器件)。

48、根据实施方式的半导体纳米颗粒可以改善的光学性质(例如，增加的发光效率和窄的半宽度)发射期望范围的光诸如蓝色光。实施方式的半导体纳米颗粒可在光致发光器件和电致发光器件中用作生态友好的(环境友好的)发光材料。实施方式的半导体纳米颗粒可用在多种设备诸如tv、监控器、移动设备、vr/ar、车载显示器等中，但实施方式不限于此。