量子点墨水、量子点层图案化方法和量子点光电器件技术

本公开实施例涉及一种量子点墨水、量子点层图案化方法和量子点光电器件。所述量子点墨水包含：量子点材料；交联剂和光致产酸剂，所述量子点材料包括量子点和在量子点表面的有机配体，所述有机配体含有交联单元和与量子点配位的配位官能团。所述量子点层图案化方法利用光致产酸剂光照产生氢离子，通过催化交联剂与量子点表面配体上的官能团发生交联反应，达到交联量子点的目的，再通过合适的显影液洗脱处理，除去未交联的量子点，最终得到图案化的量子点层。根据本发明专利技术的量子点层图案化方法避免了传统光刻方法中的去胶步骤，方法简单可靠，可用水作为显影液，加工工艺绿色环保，且量产上有低成本优势。上有低成本优势。

【技术实现步骤摘要】
量子点墨水、量子点层图案化方法和量子点光电器件


[0001]本公开涉及量子点图案化
，具体涉及一种量子点墨水、量子点层图案化方法和量子点光电器件。

技术介绍

[0002]胶体纳米晶体是在溶液合成的，具有纳米尺寸的无机纳米颗粒，其表面通常包覆有配体，从而为纳米晶体提供胶体稳定性。通常，纳米晶体的光电磁等物理化学性质由其无机内核决定，并且这些性质深受无机内核的组分，尺寸和形貌影响，而表面配体则赋予了纳米晶体溶液的可加工性，便于构筑复杂器件。这些性质使得胶体纳米晶体成为构建先进材料和器件的重要构筑基元。对纳米晶体的组分，尺寸，形貌，晶体结构和表面性质等方面更加精细地调控也会更大限度地发挥纳米材料的潜在应用。
[0003]根据经典的量子限域效应，当半导体纳米晶的几何半径小于其体相材料的激子波尔半径时，价带和导带的能级会呈现离散分布形式，此时纳米晶的性质变得与尺寸相关。半径尺寸小于或接近激子波尔半径的半导体纳米晶称之为量子点(通常尺寸为1
‑
10nm)。
[0004]由于量子限域效应，量子点具有宽带吸收、窄带发射且峰位连续可调等优异的发光性质。量子点作为新一代发光和光电材料，有望在显示和照明、激光、单光子源、生物医学成像等众多应用领域产生颠覆性的影响。其中，量子点在显示领域已崭露头角，已有商业化的量子点显示产品问世。
[0005]在许多器件应用中，胶体纳米晶体性能的发挥主要是通过具有多层纳米晶堆叠结构的器件单元的集成而实现的，而集成化器件的构建通常需要对器件单元薄膜或阵列进行图案化，例如，全色量子点显示器件的构建依赖于对红绿蓝发光器件单元进行精确的图案化排布。因此，胶体纳米晶体的图案化研究对低成本、大面积、高效薄膜光电器件的构建具有重要意义。
[0006]目前，面对量子点的光电应用需求，人们开发出多种图案化方法，如喷墨打印法，转印法和光刻法等等，这些方法有着各自的优缺点。光刻法由于低成本，易于量产和图案分辨率高清等特点，有望成为极具前景的量子点图案化技术。

技术实现思路

[0007]本公开专利技术人对现有量子点图案化技术的研究发现：传统的光刻法使用大量的光刻胶，并且在量子点层的图案化过程中需要使用大量的有机溶剂以溶解光刻胶进行涂布以及在曝光后进行显影，从而增加了成本并导致环境问题。因此，需要开发绿色环保的量子点层图案化方法。
[0008]为了解决上述技术问题，本公开提出了一种绿色环保的量子点图案化方法，主要原理是光致产酸剂光照产生氢离子，通过催化交联剂上的官能团(例如多羟基化合物上的羟基)与量子点表面配体上的官能团发生交联反应(例如缩合反应)，达到交联量子点的目的，再通过合适的显影液洗脱处理，除去未交联的量子点，最终得到图案化的量子点层。在
此基础上，专利技术人开发了适用于该方法的量子点墨水，并使用该方法制备了量子点层以及包含所述量子点层的量子点光电器件。
[0009]本公开一个实施例提供一种量子点墨水，其包含：
[0010](1)量子点材料，其包括量子点和在量子点表面的有机配体，所述有机配体含有：交联单元，以及与量子点配位的配位官能团；
[0011](2)交联剂；
[0012](3)光致产酸剂，
[0013]其中，有机配体中的交联单元可以在光致产酸剂在紫外光照下产生的氢离子催化下与交联剂发生交联反应。
[0014]本公开另一个实施例提供一种量子点层图案化的方法，所述方法包括如下步骤：
[0015]a.用根据本公开的量子点墨水形成量子点层；
[0016]b.在掩膜的遮挡下，将量子点层在紫外光照射下曝光，发生交联反应；
[0017]c.用显影液洗脱除去未曝光区域的量子点，得到图案化的量子点层。
[0018]本公开另一实施例涉及一种量子点层，其包括多个子像素，每个子像素的材料包括量子点材料，所述量子点材料表面连接有如上所述的有机配体和交联剂的交联产物。
[0019]本公开另一实施例涉及一种量子点光电器件，其包含如上所述的量子点层。
[0020]有益效果
[0021]根据本公开实施例的量子点层图案化的方法是一种无光刻胶光致图案化方法，可以避免传统光刻胶方法导致的工艺复杂、成本增加、溶剂兼容性差等问题。此外，多层图案化量子点层的构建仅需进行重复旋涂、曝光和显影步骤，易于构建红绿蓝全色的多量子点层图案化器件。在根据本公开的一些实施例中，采用多羟基化合物作为交联剂，以形成碳氧单键的共价键形式形成网络分子，共价键合作用较强，交联网络结构稳定；并且多羟基化合物与光致产酸剂与量子点材料的溶剂兼容，可直接进行旋涂、曝光和显影，避免了传统光刻方法中的去胶步骤，方法简单可靠。在根据本公开的一些实施例中，可用水作为显影液，加工工艺绿色环保，且量产上有低成本优势。
具体实施方式
[0022]以下，将通过实施例对本公开所提供的技术方案进行详细地示例性地描述。提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。这些示例性实施例所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中，从而能够以多种形式实施，因此不应被理解为限于在此阐述的范例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0023]除非另有定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在有冲突的情况下，以本说明书(包括定义)为准。
[0024]本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。可以理解，当
诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
[0025]本公开中，词语“包括”或其变化，如“包含”、“含有”、“具有”将会被理解为包括所陈述的元素、整数或步骤，或者元素、整数或步骤的组合，但并不排除添加其它的元素、整数或步骤，或者元素、整数或步骤的组合。
[0026]“A、B和C中的至少一个”与“A、B或C中的至少一个”具有相同含义，均包括以下A、B和C的组合：仅A，仅B，仅C，A和B的组合，A和C的组合，B和C的组合，及A、B和C的组合。“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。
[0027]本公开中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0028]本公开中，烃基指的是主体结构中不包含杂原子的碳氢化合物基团，例如烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基及其组合，烃基可以被取代基取代本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子点墨水，其特征在于，包含：量子点材料；交联剂；光致产酸剂，其中，所述量子点材料包括量子点和在量子点表面的有机配体，所述有机配体含有：交联单元；和与量子点配位的配位官能团，所述有机配体的交联单元具有下式I所示的结构：其中，R3为离去基团，所述交联剂为多羟基化合物，如下通式IV所示：R
‑
(OH)
m
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(IV)其中，R是一m价基团，m为≥2的整数。2.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，R3选自取代或未取代的C1
‑
C6烷基、取代或未取代的C3
‑
C6环烷基。3.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，R3选自C1
‑
C4烷基、苄基。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的量子点墨水，其特征在于，所述有机配体具有下式II所示的结构：其中，R1和R2各自独立地选自直链、支链或环状的饱和或不饱和的烃基和杂烃基，且R1和R2中的至少一个包含一个或多个配位官能团；R3定义如式I。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的量子点墨水，其特征在于，所述有机配体具有下式III所示的结构：其中，
R1、R2和R4各自独立地选自直链、支链或环状的饱和或不饱和的烃基和杂烃基，且R1、R2和R4中的至少一个包含一个或多个配位官能团；R3定义如式I。6.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，量子点材料中，量子点和有机配体的重量比为100：(1
‑
30)。7.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，R选自m价的取代或未取代的C1
‑
C6烷基、取代或未取代的C1
‑
C6烷氧基烷基、取代或未取代的C1
‑
C6烷硫基烷基、取代或未取代的C3
‑
C8环烷基、取代或未取代的C3
‑
C8环烯基、取代或未取代的C6
‑
C10芳基、取代或未取代的5
‑
10元杂芳基、取代或未取代的5
‑
10元杂环基、聚乙二醇链、聚丙二醇，m为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢少勇，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：