包含半导体纳米晶体的复合物和其制备方法技术

一种在不显著降低半导体纳米晶体的量子产率的情况下制备半导体纳米晶体‑硅酸盐复合物的方法，由所述方法制备的复合物和包含所述复合物的膜和电子装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含半导体纳米晶体的复合物和其制备方法
本专利技术涉及包含半导体纳米晶体的复合物和其制备方法。
技术介绍
液晶显示器(LCD)在各种显示器应用中使用。传统LCD白色背光由蓝色发光二极管(LED)和黄色磷光体产生。RGB(红色、绿色、蓝色)色彩集通过相应彩色滤光器产生。彩色滤光器的光吸收限制引起在绿色和红色像素中的低色彩纯度；因此LCD显示器在色域方面仍具有改进空间。最近，出现与蓝色背光耦合的诸如量子点(QD)的半导体纳米晶体作为新型背光源。作为光发射体，QD具有多个优点，诸如高发射强度、宽并且强的吸收带和窄发射带。然而，QD对氧气、水分和其化学环境敏感，这使QD的搬运和储存复杂并且当将QD并入LCD背光时需要使用封装膜。QD的敏感性也限制其在其他应用中的利用，否则其将受益于它的光致发光特性。当在LED中使用QD作为下变频材料时，氧气可能通过LED密封剂迁移到QD表面，其可引起光氧化并且结果是量子产率(QY)下降。为了解决这个问题，已开发各种方法来将诸如QD的半导体纳米晶体{2并入到呈树脂、整料、玻璃、溶胶凝胶或其他主体材料形式的微米级或纳米级基质中。不利的是，所研究的大部分方法需要将QD暴露于含有酸、碱、自由基或危害性化学物质的环境的处理步骤，其可能对QD的完整性和/或光学性能造成损害。最近，已公开描述封装方法的报告，所述封装方法提供保持>80％的QD的初始QY的QD-二氧化硅复合物。举例来说，通过添加添加剂和后光处理，使用反相微乳液可以在没有QY的显著下降的情况下提供涂布二氧化硅的CdS型QD。这种方法的缺点是它可能不能适用于其他QD类型，诸如III-V型QD，和反相微乳液不适合于大规模生产。对于另一实例，已报道均质地掺杂有CdSe型QD的高度发光和光稳定性的QD-二氧化硅整料。丙胺用作二氧化硅溶胶凝胶缩合的催化剂，并且在溶胶凝胶加工期间未观察到此催化剂对QD光致发光的不利影响。然而，对于较不稳健并且较敏感的QD，诸如III-V型QD，此类过程会引起QY急剧下降。因此，开发用于半导体纳米晶体，尤其QD的经济可行的封装方法仍然存在相当大的挑战。这种方法应该也适用于不同QD类型，诸如III-V型QD，而保持>60％的QD的初始QY。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备半导体纳米晶体-硅酸盐复合物的新颖方法、由其所获得的复合物、包含所述复合物的膜和电子装置。在第一方面中，本专利技术提供一种制备半导体纳米晶体-硅酸盐复合物的方法。所述方法包含：(i)提供溶胶凝胶硅酸盐溶液，其中所述溶胶凝胶硅酸盐是以下的反应产物：具有结构Si(OR1)4的第一硅烷，其中R1选自经取代或未经取代的C1-C8烷基或经取代或未经取代的C1-C8杂烷基；和具有结构R2SiR3n(OR4)3-n的第二硅烷，其中n是选自0、1和2的整数；R2和R3各自独立地选自氢、经取代或未经取代的C1-C36烷基、经取代或未经取代的C1-C36杂烷基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的炔基、经取代或未经取代的烷氧基、经取代或未经取代的芳香基、脂肪族环基、杂环基或杂芳香基；并且R4选自经取代或未经取代的C1-C8烷基或经取代或未经取代的C1-C8杂烷基；其中所述溶胶凝胶硅酸盐的数均分子量是500或更高；(ii)将半导体纳米晶体与所述溶胶凝胶硅酸盐溶液混合以形成混合物；(iii)干燥所述混合物或使所述混合物干燥以提供所述复合物；以及(iv)任选地研磨所述复合物。在第二方面中，本专利技术提供一种通过第一方面所述的方法制备半导体纳米晶体-硅酸盐复合物的方法。在第三方面中，本专利技术提供一种包含第二方面所述的复合物的膜。在第四方面中，本专利技术提供一种包含第二方面所述的复合物的电子装置。附图说明图1是相比于比较实例A，在实例6的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜中的QD-硅酸盐1复合物和在实例7的PMMA膜中的QD-硅酸盐3复合物的QY保持(所有样品静置在露天下)。具体实施方式“电子装置”是指依赖于电子原理并使用电子流操作来运行的装置。“烷基”是指无环饱和单价烃基，并且包括其中氢未被取代或被卤素、羟基、巯基、氰基、磺基、硝基、烷基、全氟烷基或其组合取代的直链和支链基团。“杂烷基”是指具有直链或支链结构的饱和烃基，其中烷基内的一个或多个碳原子已由杂原子或含有至少一个杂原子的杂官能团替换。杂原子可以包括例如O、N、P、S和类似物。本文中含有至少一个杂原子的杂官能团可以包括例如COOR'、OCOOR'、OR'、NR'2、PR'2、P(＝O)R'2或SiR'3；其中每一R'为H、未经取代或经取代的C1-C30烃基或未经取代或经取代的C6-C30芳族基。“烯基”是指含有至少一个碳-碳双键的不饱和烃。经取代的烯基是指其中碳双键上的至少一个氢由除H以外的原子或基团替换的烯基。类似地，“炔基”是指含有至少一个碳-碳三键的不饱和烃。经取代的烯基是指其中碳双键上的至少一个氢由除H以外的原子或基团，例如C1-C30烷基或C6-C30芳香基替换的烯基。在烯基或炔基含有多于一个不饱和键的情况下，这些键通常不累积，但可以以交替顺序排列，如以--[CH＝CH-]x顺序，其中x可以在2-50的范围内。在没有另外定义的情况下，优选的烷基含有1-22个碳原子；优选的烯基和炔基含有2-22个碳原子。“烷氧基”是指与氧单键结合的烷基。烷氧基，如C1-C24烷氧基为直链或支链基团，例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、庚氧基、辛氧基、异辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十四烷氧基、十六烷氧基和十八烷氧基。经取代的烷氧基是指与氧单键结合的经取代的烷基。“脂肪族环基”是指脂肪族并且环状的有机基团。脂肪族环基含有可以是饱和或不饱和的一个或多个碳环。经取代的脂肪族环基可具有连接的一个或多个侧链，其中侧链可以是经取代或未经取代的烷基、经取代或未经取代的杂烷基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的炔基或经取代或未经取代的烷氧基。脂肪族环基的实例包括环丁基、环戊基、环己基、甲基环己基、二甲基环己基、三甲基环己基、1-金刚烷基和2-金刚烷基。“杂环基”是指具有至少两个不同元素的原子作为其环的成员的环状化合物。杂环基通常含有5个到7个环成员，其中至少1个，特别是1-3个杂部分通常选自O、S、NR'。实例包括被O、S或NR'中断的C4-C18环烷基，例如哌啶基、四氢呋喃基、哌嗪基和吗啉基。不饱和变体可以由这些结构衍生而来，通过抽取相邻环成员上的氢原子并且在它们之间形成双键；这样的部分的实例是环己烯基。经取代的杂环基可以具有一个或多个连接的侧链，其中侧链可以是经取代或未经取代的烷基、经取代或未经取代的杂烷基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的炔基、经取代或未经取代的烷氧基或直接连接在一起或通过连接基团的另一杂环基。“芳香基”是指具有σ键和在形成环的碳原子之间的离域pi电子的烃，通常是苯基或芳基。芳基被定义为含有1个到4个芳香环(每个环含有6个共轭碳原子并且无杂原子)的芳香或多芳香取代基，所述芳香环任选地彼此稠合或通过碳-碳单键彼此键合。经取代的芳香族基或芳基是指芳基环，所述芳基环具有替换环上的氢原子的一个或多个取代基。所述芳基是未经取代的或者任选和独立地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备半导体纳米晶体‑硅酸盐复合物的方法，所述方法包含：(i)提供溶胶凝胶硅酸盐溶液，其中所述溶胶凝胶硅酸盐是以下的反应产物：具有结构Si(OR1)4的第一硅烷，其中R1选自经取代或未经取代的C1‑C8烷基或经取代或未经取代的C1‑C8杂烷基；和具有结构R2SiR3n(OR4)3‑n的第二硅烷，其中n是选自0、1和2的整数；R2和R3各自独立地选自氢、经取代或未经取代的C1‑C36烷基、经取代或未经取代的C1‑C36杂烷基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的炔基、经取代或未经取代的烷氧基、经取代或未经取代的芳香基、脂肪族环基、杂环基或杂芳香基；并且R4选自经取代或未经取代的C1‑C8烷基或经取代或未经取代的C1‑C8杂烷基；其中所述溶胶凝胶硅酸盐的数均分子量是500或更高；(ii)将半导体纳米晶体与所述溶胶凝胶硅酸盐溶液混合以形成混合物；(iii)干燥所述混合物或使所述混合物干燥以提供所述复合物；以及(iv)任选地研磨所述复合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备半导体纳米晶体-硅酸盐复合物的方法，所述方法包含：(i)提供溶胶凝胶硅酸盐溶液，其中所述溶胶凝胶硅酸盐是以下的反应产物：具有结构Si(OR1)4的第一硅烷，其中R1选自经取代或未经取代的C1-C8烷基或经取代或未经取代的C1-C8杂烷基；和具有结构R2SiR3n(OR4)3-n的第二硅烷，其中n是选自0、1和2的整数；R2和R3各自独立地选自氢、经取代或未经取代的C1-C36烷基、经取代或未经取代的C1-C36杂烷基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的炔基、经取代或未经取代的烷氧基、经取代或未经取代的芳香基、脂肪族环基、杂环基或杂芳香基；并且R4选自经取代或未经取代的C1-C8烷基或经取代或未经取代的C1-C8杂烷基；其中所述溶胶凝胶硅酸盐的数均分子量是500或更高；(ii)将半导体纳米晶体与所述溶胶凝胶硅酸盐溶液混合以形成混合物；(iii)干燥所述混合物或使所述混合物干燥以提供所述复合物；以及(iv)任选地研磨所述复合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶胶凝胶硅酸盐溶液在与所述半导体纳米晶体混合之前中和到5到9的pH值。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述溶胶凝胶硅酸盐溶液由离子交换树脂中和。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述第一硅烷选自四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四戊氧基硅烷、四己氧基硅烷或其混合物。5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述第二硅烷选自1-萘亚甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷或其混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕博，王秀艳，黄焱，任小凡，J·朱，朱平，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯电子材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US