量子点、其制造方法、电致发光器件和显示设备技术

本发明专利技术涉及量子点、其制造方法、电致发光器件和显示设备。量子点包括：包括包含锌、碲和硒的第一半导体纳米晶体材料的芯；以及设置在所述芯上(例如，直接设置在所述芯上)并且包括锌、硒和硫的半导体纳米晶体壳，其中所述量子点不包括镉，其中所述量子点的尺寸大于或等于约10纳米(nm)且所述量子点包括至少四个突起。还公开了其制造方法和包括其的电子器件。

Quantum dots, their manufacturing methods, electroluminescent devices and display devices

【技术实现步骤摘要】
量子点、其制造方法、电致发光器件和显示设备相关申请的交叉引用本申请要求于2018年3月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0028319的优先权和权益、以及由其产生的所有权益，将其全部内容通过引用引入本文中。
公开了量子点。
技术介绍
与块状(本体)材料不同，纳米颗粒的物理特性(例如，能带隙和熔点)可通过改变纳米颗粒尺寸而控制。例如，半导体纳米晶体颗粒(也称为量子点)是具有几纳米的尺寸的结晶材料。半导体纳米晶体颗粒具有相对小的尺寸和相对大的每单位体积的表面积并且呈现量子限制(限域)效应，并因此可具有与拥有相同组成的块状材料不同的性质。量子点可吸收来自激发源的光以被激发，并且可发射对应于量子点的能带隙的能量。量子点可使用如下合成：气相沉积方法如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)等，包括将前体材料添加到有机溶剂以生长晶体的湿化学方法，等等。在所述湿化学方法中，有机化合物如配体/配位溶剂可配位于(例如键合至)纳米晶体的表面上以在晶体生产期间控制晶体生长。为了改善量子点的光致发光性质，可使用芯-壳结构，但具有改善的性质的芯-壳量子点可包括基于镉的材料。因此，仍然需要开发具有合乎期望的光致发光性质的无镉半导体纳米晶体颗粒。
技术实现思路
实施方式提供能够以改善的电致发光性质发射蓝光的无镉量子点。实施方式提供制造所述量子点的方法。实施方式提供包括所述量子点的电子器件。在实施方式中，量子点包括：包括包含锌、碲和硒的第一半导体纳米晶体材料的芯；以及设置在所述芯上(例如直接设置在所述芯上)并包括锌、硒和硫的半导体纳米晶体壳，其中所述量子点不包括镉，其中所述量子点的尺寸大于或等于约10纳米(nm)且所述量子点(例如半导体纳米晶体壳)具有至少四个突起。在所述量子点中，碲相对于硒的摩尔比可大于或等于约0.001:1。在所述量子点中，碲相对于硒的摩尔比可小于或等于约0.05:1。所述量子点的最大光致发光峰值波长可大于或等于约450纳米(nm)。所述量子点的最大光致发光峰值波长可小于或等于约470nm。所述量子点的光致发光峰可具有小于或等于约50nm、小于或等于约45nm、小于或等于约40nm、或者小于或等于约36nm的半宽度。所述芯可包括ZnTexSe1-x，其中x大于0且小于或等于约0.05。所述芯的尺寸可大于或等于约2nm。所述半导体纳米晶体壳可具有在从所述芯朝向所述量子点的最外表面的径向上变化的梯度组成。在所述半导体纳米晶体壳中，硫的量可在从所述芯朝向所述量子点的最外表面的径向上增加。所述半导体纳米晶体壳可包括直接设置在所述芯上的第一层以及设置在所述第一层上的外层。所述第一层可包括第二半导体纳米晶体。所述外层可包括具有与所述第二半导体纳米晶体的组成不同的组成的第三半导体纳米晶体。所述第二半导体纳米晶体可包括锌和硒以及任选地硫。所述外层可包括锌和硫。所述半导体纳米晶体壳的最外层可不包括硒。所述量子点的所述突起的至少一个可具有大于或等于约1nm、例如大于或等于约2nm、或者大于或等于约3nm的长度。在得自电子显微镜法分析的二维图像中，所述量子点相对于外接圆的面积比可大于或等于约0.4:1。所述外接圆可为完全包围所述量子点的最小圆且所述量子点的最外点可在所述外接圆的圆周上。在得自电子显微镜法分析的二维图像中，所述量子点的所述突起的至少一个可具有小于约70度的边缘点角。所述边缘点角可为在所述二维图像中限定所述荚(pod)的所述至少一个的所述量子点的两个表面之间的角度。所述量子点可具有大于或等于约70％的量子效率。所述量子点的最大光致发光峰的半宽度(FWHM)可小于约35nm。所述量子点可具有大于或等于约11nm的尺寸。在实施方式中，制造前述量子点的方法包括：制备包括包含锌、硒和碲的第一半导体纳米晶体的芯；以及在大于或等于约300℃的温度下在有机溶剂中在所述芯和有机配体的存在下使硒前体、硫前体、或其组合与锌前体以多个步骤反应以形成包括锌、硒和硫且具有至少四个突起的半导体纳米晶体壳。在包括所述第一半导体纳米晶体的所述芯中，碲相对于硒的比率可小于约0.05:1。所述半导体纳米晶体壳的形成可包括：使所述锌前体与所述硒前体反应，然后使所述锌前体与所述硫前体反应。在实施方式中，电致发光器件可包括：彼此面对的第一电极和第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间并包括多个量子点的发光层(即量子点发射层)，并且所述多个量子点可包括前述量子点。所述电致发光器件可进一步包括在所述第一电极和所述发光层之间、在所述第二电极和所述发光层之间、或在所述第一电极和所述发光层之间以及在所述第二电极和所述发光层之间的电荷辅助层。所述电荷辅助层可包括电荷注入层、电荷传输层或其组合。所述电致发光器件的峰值外量子效率(EQE)可大于或等于约4％。所述电致发光器件可被配置为发射具有在约450nm和约460nm之间的最大发光峰值波长以及小于或等于约25nm的半宽度的光。在实施方式中，显示设备包括前述电致发光器件。可提供能够发射蓝光的无镉量子点。所述量子点可应用于多种显示设备、生物标记(生物传感器、生物成像)、光(电)检测器、太阳能电池、混杂复合物等。当将实施方式的量子点应用于电致发光器件中时，它们可呈现改善的EQE和增加的最大(Max)亮度。实施方式的量子点可显示降低的FWHM和增加的量子效率。附图说明本公开内容的以上和其它优点和特征将通过参照附图进一步详细地描述其示例性实施方式而变得更明晰，其中：图1是根据实施方式的量子点的二维图像(例如，得自电子显微镜法分析)的示意图。图2是根据实施方式的量子点(QD)LED器件的示意性横截面图。图3是根据实施方式的QDLED器件的示意性横截面图。图4是根据实施方式的QDLED器件的示意性横截面图。图5是实施例1中合成的量子点(QD2)的透射电子显微镜法图像。图6是实施例2中合成的量子点(QD3)的透射电子显微镜法图像。图7是对比例1中合成的量子点(QD1)的透射电子显微镜法图像。图8显示说明实施例中合成的量子点各自的透射电子显微镜法图像及其外接圆的图。图9显示说明实施例中合成的量子点各自的透射电子显微镜法图像及其边缘点角的图。图10显示说明对比例中合成的量子点各自的透射电子显微镜法图像及其边缘点角的图。图11是EQE(百分数(％))对发光度(坎德拉/平方米(Cd/m2))的图，其说明实施例3、实施例4和对比例2的器件的电致发光性质。图12是电流密度(mA/cm2)对电压(V)的图，其说明实施例3、实施例4和对比例2的器件的电致发光性质。具体实施方式参照以下实例实施方式连同附于此的图，本公开内容的优点和特性、以及用于实现其的方法将变得清晰。然而，实施方式不应解释为限于本文中阐明的实施方式。除非另外定义，否则说明书中使用的所有术语(包括技术和科学术语)可以具有本领域普通知识的技术人员通常理解的含义使用。在常用词典中定义的术语不可理想化地或夸大地进行解释，除非清楚地定义。另外，除非明确地相反描述，否则词语“包括(包含)”将理解为意味着包括所述的要素，但不排除任何其它的要素。此外，单数包括复数，除非另外提及。在图中，为了清楚，放大层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.量子点，包括：包括包含锌、碲和硒的第一半导体纳米晶体材料的芯；以及设置在所述芯上并且包括锌、硒和硫的半导体纳米晶体壳，其中所述量子点不包括镉，其中所述量子点的尺寸大于或等于10纳米，且其中所述量子点包括至少四个突起。

【技术特征摘要】
2018.03.09 KR 10-2018-00283191.量子点，包括：包括包含锌、碲和硒的第一半导体纳米晶体材料的芯；以及设置在所述芯上并且包括锌、硒和硫的半导体纳米晶体壳，其中所述量子点不包括镉，其中所述量子点的尺寸大于或等于10纳米，且其中所述量子点包括至少四个突起。2.如权利要求1所述的量子点，其中在所述量子点中，碲相对于硒的摩尔比大于或等于0.001:1且小于或等于0.05:1。3.如权利要求1所述的量子点，其中所述量子点的最大光致发光峰值波长大于或等于450纳米且小于或等于470纳米，且所述量子点的最大光致发光峰具有小于或等于50纳米的半宽度。4.如权利要求1所述的量子点，其中所述芯包括ZnTexSe1-x，其中x大于0且小于或等于0.05。5.如权利要求1所述的量子点，其中所述半导体纳米晶体壳包括在从所述芯朝向所述量子点的最外表面的径向上变化的梯度组成。6.如权利要求1所述的量子点，其中在所述半导体纳米晶体壳中，硫的量在从所述芯朝向所述量子点的最外表面的径向上增加。7.如权利要求1所述的量子点，其中所述半导体纳米晶体壳包括直接设置在所述芯上的第一层、以及设置在所述第一层上的外层，并且所述第一层包括第二半导体纳米晶体，并且所述外层包括具有与所述第二半导体纳米晶体的组成不同的组成的半导体纳米晶体。8.如权利要求7所述的量子点，其中所述第二半导体纳米晶体包括锌和硒，且所述外层包括锌和硫。9.如权利要求1所述的量子点，其中所述量子点的所述突起的至少一个具有大于或等于1纳米的长度。10.如权利要求1所述的量子点，其中在得自电子显微镜法分析的二维图像中，所述量子点相对于外接圆的面积比大于或等于0.4:1。11.如权利要求1所述的量子点，其中在得自电子显微镜法分析的二维图像中，所述量子点的所述突起的至少一个具...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰亨，李晶姬，金星祐，JA金，元裕镐，张银珠，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR