一种量子点像素化薄膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及量子点技术领域，具体涉及一种量子点像素化薄膜及其制备方法。背景技术：2.量子点又叫纳米晶，通常是指由ⅱ-ⅳ族或ⅲ-ⅴ族元素组成的纳米颗粒，粒径1-10nm。量子点具有明显的量子限域效应，受到光电刺激时，会发出固定波长的光。由于量子点具有很窄的发光峰，可实现高色域显示，同时具有能耗低、超薄、易于实现柔性显示、易于制造等优势，因此qled(quantum dot light emitting diodes)被认为是更优于oled(organiclight-emitting diode)技术的下一代显示技术。3.实现qled也即实现量子点的像素化，现有的像素化技术无法实现对量子点跃迁偶极矩分布的控制，限制了量子点的发光效率。而喷墨打印作为一种非接触、非光刻的高分辨率印刷方式，对于实现量子点的像素化具有很大的潜力，但现有的喷墨打印技术难以避免咖啡环效应，使得打印出的量子点像素薄膜均匀性较差。技术实现要素：4.基于现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种量子点像素化薄膜，该薄膜具有发光取向，通过对基底进行表面预处理，使得图案化的片状/棒状量子点可在基底表面进行原位组装，从而在基底上打印出像素点直径在微米级的均匀薄膜，同时通过对基底进行处理以及合理的溶剂配置，可实现纳米晶体在基底上的自组装，从而控制纳米片状或纳米棒状量子点在基底上以一定形态分布，实现高效率发光，同时也可避免喷墨打印中会出现的咖啡环效应。5.根据本技术的一方面，提供了一种量子点像素化薄膜，所述量子点像素化薄膜包括量子点层和基底层；所述量子点层包括量子点；所述基底层包括基底；所述量子点自组装在所述基底的表面。6.可选地，所述量子点的表面包覆有配体；所述量子点选自钙钛矿量子点、核壳量子点、碳量子点中的至少一种；所述配体选自羧酸类配体、不饱和脂肪胺类配体中的至少一种。7.可选地，所述基底经由表面处理剂处理后使用；所述表面处理剂选自硅烷或烷基羧酸。8.可选地，所述羧酸类配体选自油酸、月桂酸、羊蜡酸中的至少一种；所述不饱和脂肪胺类配体选自油胺、辛胺中的至少一种。9.可选地，所述核壳量子点的核选自cds、cdte、cdse、znse、znte、pbs、pbse、inp、cuins中的至少一种；10.所述核壳量子点的壳选自cds、cdte、cdse、znse、znte、pbs、pbse、inp、cuins中的至少一种。11.可选地，所述核壳量子点选自cdse/cds量子点(核为cdse，壳为cds)、cdse/zns(核为cdse，壳为zns)、cdse/cdzns(核为cdse，壳为cdzns)中的至少一种。12.可选地，本技术中的钙钛矿量子点的化学式如式i所示：13.abx3式i14.其中，a包括cs+、rb+、ch3nh3+、hc(nh2)2+中的至少一种；15.b为金属离子；所述金属选自pb、sn、bi中的至少一种；16.x选自f-、cl-、br-、i-中的至少一种。17.可选地，所述硅烷选自全氟辛基三乙氧基硅烷、烷基氯硅烷、乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种；所述烷基羧酸选自硬脂酸。18.可选地，所述基底选自无机基底、金属氧化物、聚合物、含硅基底、led基板中的至少一种。19.可选地，所述led基板选自micro-led基板、mini-led基板中的至少一种。20.优选地，所述micro-led基板、mini-led基板为单色的蓝光或紫外光基板。21.可选地，所述基底选自石英、玻璃、带有像素槽的玻璃、硅片、聚合物、zno、micro-led基板、mini-led基板中至少一种。22.可选地，所述聚合物选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚醚砜、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷中的至少一种；23.所述金属氧化物选自zno、znmgo、mgo中的至少一种；24.所述含硅基底选自硅片；25.所述无机基底选自石英、玻璃中的至少一种。26.可选地，所述量子点选自片状、棒状中的任一种。27.可选地，所述量子点为片状；片状量子点的面法线与基底面法线平行。28.可选地，所述片状量子点的等效边长为1～100nm；厚度为0.2～20nm。29.可选地，所述片状量子点的等效边长上限独立地选自100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm、5nm，下限独立地选自1nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm、5nm。30.可选地，所述片状量子点的厚度上限独立地选自20nm、19nm、18nm、17nm、16nm、15nm、14nm、13nm、12nm、11nm、10nm、9nm、8nm、7nm、6nm、5nm、4nm、3nm、2nm、1nm、0.5nm，下限独立地选自0.2nm、19nm、18nm、17nm、16nm、15nm、14nm、13nm、12nm、11nm、10nm、9nm、8nm、7nm、6nm、5nm、4nm、3nm、2nm、1nm、0.5nm。31.本技术中，等效边长指的是纳米片面积的平方根。32.可选地，所述量子点为棒状；棒状量子点与基底面法线垂直。33.可选地，所述棒状量子点的长度为1～100nm。34.可选地，所述棒状量子点的长度上限独立地选自100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm、5nm，下限独立地选自1nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm、5nm。35.可选地，所述量子点像素化薄膜的厚度为5～50nm。36.根据本技术的另一方面，还提供了一种上述量子点像素化薄膜的制备方法，所述方法至少包括：37.将含有量子点的分散液转移至经由表面处理剂处理后的基底表面，即可得到所述量子点像素化薄膜。38.可选地，所述转移选自喷墨打印、喷涂、丝网印刷、气流喷印、转印、卷对卷图案化、微纳米压印、毛笔刷涂中的任一种。39.可选地，所述量子点在所述分散液中的质量含量为0.1～10％。40.可选地，所述量子点在所述分散液中的质量含量上限独立地选自10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％，下限独立地选自0.1％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％。41.可选地，所述分散液中还包括分散剂；所述分散剂选自饱和烷烃类化合物、饱和环烷烃类化合物、胺类化合物、醚类化合物、芳香烃类化合物中的任一种。42.可选地，所述分散剂选自饱和烷烃类化合物、饱和环烷烃类化合物、双环烷烃类化合物、多环烷烃类化合物、胺类化合物、醚类化合物、含单个以及多个苯环类烷烃类化合物的任意一种。43.可选地，所述分散剂选自正己烷、正辛烷、苯基环己烷、环己烷中的至少一种。44.可选地，基底经由表面处理剂处理的方法至少包括：45.将所述基底浸入含有表面处理剂的溶液中，即可得到经由表面处理剂处理后的基底。46.可选地，所述含有量子点的分散液的制备至少包括：将量子点溶于苯基环己烷/正己烷(苯基环己烷/正己烷体积比为5～8:2～5)中，即可得到。47.可选地，基底为金属氧化物基底、聚合物基底和led基板时，基底经由表面处理剂处理的方法至少包括：将金属氧化物基底浸入含有表面处理剂的溶液中6-12h，然后除去过量的表面处理剂，干燥即可。48.可选地，基底为玻璃片时，基底经由表面处理剂处理的方法至少包括：49.(a)将所述基底表面洁净处理，除去表面氧化层并使表面羟基化，得到初步处理后的基底；50.(b)将所述初步处理后的基底浸入含有表面处理剂的溶液中，烘烤，即可得到经由表面处理剂处理后的基底。51.可选地，基底经由表面处理剂处理的方法至少包括：52.对基底表面进行处理：将玻璃片用超纯水冲洗，用氮气枪吹干。然后将玻璃片浸入配制的甲醇/盐酸溶液以使其活化。再将其放入沸腾的超纯水中10～20分钟，这个步骤再重复两次，每次均更换使用的超纯水。使用氮气枪将玻璃片吹干，再将玻璃片短暂暴露于超纯水蒸汽中，再浸入含有表面处理剂的溶液(溶剂为甲醇)15分钟。最后，将玻璃片烘烤以形成强共价键，之后浸入氯仿溶液以去除多余的烷基硅烷。53.本技术中的cdse/cds核壳量子点材料的制备方法参考文献【1-3】制备得到(其中，制备核量子点cdse所需前体的制备参考文献【1】；核cdse的制备方法参考文献【2】，生长壳的制备方法参考文献【3】)；54.本技术中的钙钛矿量子点的制备方法参考文献【4】制备得到。55.[1]ithurria,s.；bousquet,g.；dubertret,b.continuous transition from 3d to 1d confinement observed during the formation of cdse nanoplatelets.j.am.chem.soc.2011,133,3070-3077.[0056][2]she,c.；fedin,i.；dolzhnikov,d.s.；demortière,a.；schaller,r.d.；pelton,m.；talapin,d.v.low-threshold stimulated emission using colloidal quantum wells.nano lett.2014,14,2772-2777.[0057][3]mahler,b.；nadal,b.；bouet,c.；patriarche,g.；dubertret,b.core/shell colloidal semiconductor nanoplatelets.j.am.chem.soc.2012,134,18591-18598.[0058][4]钟海政，黄鹏，黄胜.一种钙钛矿材料及其制备方法和应用:中国，201711431577.8[p].2017-12-26.[0059]本技术能产生的有益效果包括：[0060]1)本发明通过对基底进行处理，并合理配置溶剂，使得纳米片在基底上进行自组装，形成均匀的薄膜；[0061]2)当使用喷墨打印技术实现量子点像素化时，不会出现咖啡环效应；[0062]3)打印出的纳米片经过自组装后，呈现出纳米片的面与基底的面平行的微观结构，实现了对量子点跃迁偶极矩分布的控制，有效提高了量子点的发光效率。附图说明[0063]图1为本发明实施例1制备出的量子点薄膜的电镜图及像素微观结构示意图；[0064]图2为基于实施例1的荧光光谱对比图。具体实施方式[0065]下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。[0066]如无特别说明，本技术的实施例中的原料均通过商业途径购买。[0067]本技术实施例中的透射电子显微镜型号为fei tecnai t20。[0068]本技术实施例中的荧光光谱仪型号为flsp920。[0069]实施例1[0070](1)溶液的配制：将34mg等效边长为18nm，厚度为7nm的由配体包覆的核壳结构纳米片状cdse/cds量子点材料溶于100ml按体积比8:2配制的苯基环己烷/正己烷溶液。[0071](2)对基底表面进行处理：将玻璃片用超纯水冲洗，用氮气枪吹干。然后将玻璃片浸入以1:1比例配制的甲醇/盐酸溶液30分钟以使其活化。再将其放入沸腾的超纯水中10分钟，这个步骤再重复两次，每次均更换使用的超纯水。使用氮气枪将玻璃片吹干，再将玻璃片短暂暴露于超纯水蒸汽中，再浸入硅烷溶液(由25ml甲醇及100ul十八烷基三氯硅烷配制而成)15分钟。最后，将玻璃片在120℃下烘烤20分钟以形成强共价键，之后浸入氯仿溶液以去除多余的烷基硅烷。[0072](3)利用喷墨打印技术将(1)中制备的溶液打印至(2)中预处理后的基底上。[0073]本实施例打印出的像素点电镜图及微观结构如图1所示，打印出的薄膜厚度为7nm，由图可看出，纳米片状cdse/cds量子点材料的面法线与基底面法线垂直，这使得cdse/cds量子点材料有更高的发光效率。[0074]实施例2[0075](1)溶液的配制：将1mg由配体包覆的等效边长为1nm，厚度为0.2nm的核壳结构纳米片状cdse/cds量子点材料溶于1000ml按体积比8:2配制的苯基环己烷/正己烷溶液；[0076](2)对基底表面进行处理：将100mg硬脂酸添加到10ml甲苯中，并超声处理10分钟，作为表面处理溶液。然后将zno基底浸入溶液中12h。最后，用己烷冲洗底物以除去过量的硬脂酸，并用氮气枪干燥。[0077](3)利用喷墨打印技术将(1)中制备的溶液打印至(2)中预处理后的基底上。[0078]本实施例打印出的像素点电镜图及微观结构图与图1相似，打印出的薄膜厚度为5nm。[0079]实施例3[0080](1)溶液的配制：将10mg由配体包覆的等效边长为100nm，厚度为20nm纳米片状cspbbr3钙钛矿量子点材料溶于100ml按体积比8:2配制的苯基环己烷/正己烷溶液。[0081](2)对基底表面进行处理：将全氟辛基三乙氧基硅烷添加到异丙醇溶液中，超声处理10min，制成硅烷溶液。将聚甲基丙烯酸甲酯基底浸入溶液中5h。[0082](3)利用喷墨打印技术将(1)中制备的溶液打印至(2)中预处理后的基底上。[0083]本实施例打印出的像素点电镜图及微观结构图与图1相似，打印出的薄膜厚度为50nm。[0084]实施例4[0085]本实施例制备步骤与实施例2相同，所不同的地方是，采用的基底为led基板，在步骤(3)中，打印的像素点与led基板上的灯珠一一对应。[0086]本实施例打印出的像素点电镜图及微观结构图与图1相似，打印出的薄膜厚度为5nm。[0087]实施例5[0088]将实施例1至实施例4中得到的量子点像素化薄膜进行荧光光谱测试，并与以同等浓度打印的未进行自组装的量子点像素化薄膜(与实施例的量子点像素化薄膜制备过程区别在于基底未经表面处理剂处理)的荧光光谱进行对比。以实施例1为典型代表，图2为基于实施例1的荧光光谱对比图，同等浓度量子点在经过自组装前后，受到同样的紫外光源激发，可以看出，经过自组装的量子点像素化薄膜具有更高的荧光强度，相比于未经自组装的量子点像素化薄膜有更高的发光强度。图中实线为经过自组装的量子点像素化薄膜光谱，虚线为未经过自组装的量子点像素化薄膜光谱，其它实施例对比图与图2类似。[0089]以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。