包含半导体颗粒的稳定的墨水及其用途制造技术

本发明专利技术涉及一种墨水，其包含至少一种颗粒的胶体分散体和至少一种金属卤化物黏合剂，其中黏合剂是金属和卤素的解离盐。本发明专利技术还涉及制备光敏材料的方法、可通过本发明专利技术方法获得的光敏材料以及包含至少一种本发明专利技术的光敏材料的器件。的器件。的器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含半导体颗粒的稳定的墨水及其用途


[0001]本专利技术涉及一种墨水，其包含颗粒例如半导体颗粒，进一步地包含颗粒的胶体分散体和至少一种金属卤化物黏合剂。本专利技术还涉及通过沉积本专利技术中的墨水所获得的光敏材料和光敏膜；以及包含所述光敏材料或光敏膜的载体、器件、系统及其用途。

技术介绍

[0002]自从90年代初报道了胶体纳米晶体的首次合成以来，人们对于将这种纳米晶体引入到光电器件中产生了很大兴趣。胶体量子点(CQD)确实提供了构建低成本光电器件的希望，这要归功于其工艺的简便性与无机性质的稳定性这二者的结合。早期的大部分努力都集中在可见光波长上，并迅速出现了将这些纳米材料用于光电和生物成像等应用的想法。
[0003]在2000年中期，铅的硫属化合物(PbS)等材料因其带隙非常适合吸收太阳光谱的近红外部分而受到欢迎。这种纳米晶体对于解决光伏应用中太阳光波中近红外范围的吸收具有重要意义。此后具有中红外光学特性的窄带隙材料才开始被合成。
[0004]然而，在光电应用中使用胶体纳米晶体不得不与现有的技术竞争，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)或砷化铟镓(InGaAs)，这些技术更加成熟并且已经具有成本效益。然而，纳米晶体可以提供一些感兴趣的特性来与现有技术竞争，特别是在智能手机和平板电脑的相机等高价值光电设备中。
[0005]事实上，面部识别是现代智能手机中的关键安全系统，可避免未经授权使用智能手机。高效的面部识别需要高质量的红外探测器，以便“零错误”可能地识别智能手机用户。
[0006]在红外范围内具有高吸收性的量子点(QD)是这类应用的理想选择。然而，包含QD的光吸收膜必须符合严格的规范。
[0007]事实上，光吸收膜必须在高温下具有工业加工耐受性，尤其是可以在60℃到250℃之间至少稳定三个小时。此外，光吸收膜必须可以在湿度应激下稳定储存，尤其是在高湿度(85％)条件下在60℃至150℃的温度范围下稳定4天。最后，即使最终器件在100℃至200℃的温度范围内进行了热处理，光吸收膜也必须在环境温度(20℃至60℃)下表现出相同的性能(光学和电学)。特别是，在最终设备的典型热处理之前和之后光吸收膜必须表现出相同的性能(光学和电学)。
[0008]光吸收材料还必须对光激发呈现出时间上可再现的响应，尤其是在以下条件下：应激电压为2V，温度在25℃至100℃之间，光发射范围为1W/m2至100W/m2，持续6小时。相同的时间上可再现的响应必须在120秒的60KW/m2的光发射条件下获得。
[0009]最后，光吸收膜必须是水稳定和氧稳定的。
[0010]作为一般条件，包含基于QD的光吸收膜的红外检测器必须呈现出高量子效率(高于20％，优选地高于50％)、低暗电流和时间快速响应。
[0011]此外，QD通常以墨水的形式应用，且这种墨水必须是稳定的，即在标准环境条件或在
‑
50
°
至30℃温度下吸收光谱不得随时间发生变化且墨水不得絮凝(尤其是在一两个月内)。
[0012]因此，确实需要符合上述规格的材料。
[0013]因此，本专利技术的目的是提供一种在红外范围内具有高吸收率并在红外传感器件中具有以下优点的材料：高稳定性、对于光激发的时间上可再现的响应、高量子效率、低暗电流和快速的时间响应。

技术实现思路

[0014]本专利技术涉及一种墨水，其包括：
[0015]a)至少一种颗粒的胶体分散体，所述颗粒包括式
[0016]M
x
Q
y
E
z
A
w
(I)
[0017]的材料，其中：
[0018]M选自Zn、Cd、Hg、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Co、Fe、Ru、Os、Mn、Tc、Re、Cr、Mo、W、V、Nd、Ta、Ti、Zr、Hf、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Cs或其混合物。
[0019]Q选自Zn、Cd、Hg、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Co、Fe、Ru、Os、Mn、Tc、Re、Cr、Mo、W、V、Nd、Ta、Ti、Zr、Hf、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Cs或其混合物。
[0020]E选自O、S、Se、Te、C、N、P、As、Sb、F、Cl、Br、I或其混合物。
[0021]A选自O、S、Se、Te、C、N、P、As、Sb、F、Cl、Br、I或其混合物。
[0022]x、y、z和w分别是0到5的十进制数；x、y、z和w不同时等于0；x和y不同时等于0；z和w不能同时等于0；和
[0023]b)至少一种可溶于胶体分散体a)的金属卤化物黏合剂。
[0024]在一个实施方案中，颗粒是半导体颗粒。在一个实施方案中，半导体颗粒是量子点。在一个实施方案中，量子点是核/壳量子点，核包含与壳不同的材料。在一个实施方案中，相对墨水的总重量，墨水中颗粒的量在1重量％至40重量％之间。在一个实施方案中，金属卤化物选自ZnX2、PbX2、CdX2、SnX2、HgX2、BiX3、CsPbX3、CsX、NaX、KX、LiX、HC(NH2)2PbX3、CH3NH3PbX3、或其混合物，其中，X选自Cl、Br、I、F、或其混合物。在一个实施方案中，颗粒的胶体分散体包含至少一种极性溶剂，该极性溶剂选自甲酰胺、二甲基甲酰胺、N
‑
甲基甲酰胺、1,2
‑
二氯苯、1,2
‑
二氯乙烷、1,4
‑
二氯苯、碳酸亚丙基酯、N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、二甲亚砜、2,6
‑
二氟吡啶、N,N
‑
二甲基乙酰胺、γ
‑
丁内酯、二甲基丙撑脲、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、二甲基亚乙基脲、四甲基脲、二乙基甲酰胺、邻氯苯胺、二丁基亚砜、二乙基乙酰胺、或其混合物。在一个实施方案中，颗粒的胶体分散体还包含至少一种溶剂和至少一种配体，其中：
[0025]墨水中颗粒的量为墨水总重量的1重量％至40重量％；
[0026]墨水中溶剂的量为墨水总重量的25重量％至97重量％；
[0027]墨水中配体的量为墨水总重量的0.1重量％至8重量％；和
[0028]墨水中金属卤化物黏合剂的量为墨水总重量的1重量％至60重量％。
[0029]本专利技术还涉及一种光敏材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030]a)将本专利技术的墨水沉积到基底上；
[0031]b)对沉积的墨水进行退火。
[0032]在一个实施方案中，在50℃至250℃的温度范围内对沉积的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种墨水，包括a)至少一种颗粒的胶体分散体，所述颗粒包含式M
x
Q
y
E
z
A
w
ꢀꢀ
(I)的材料，其中：M选自Zn、Cd、Hg、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Co、Fe、Ru、Os、Mn、Tc、Re、Cr、Mo、W、V、Nd、Ta、Ti、Zr、Hf、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Cs或其混合物；Q选自Zn、Cd、Hg、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Co、Fe、Ru、Os、Mn、Tc、Re、Cr、Mo、W、V、Nd、Ta、Ti、Zr、Hf、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Cs或其混合物；E选自O、S、Se、Te、C、N、P、As、Sb、F、Cl、Br、I、F或其混合物；和A选自O、S、Se、Te、C、N、P、As、Sb、F、Cl、Br、I、F或其混合物；x、y、z和w分别是0到5的十进制数；x、y、z和w不同时等于0；x和y不同时等于0；z和w不能同时等于0；和b)至少一种可溶于胶体分散体a)的金属卤化物黏合剂。2.根据权利要求1所述的墨水，其中颗粒是半导体颗粒。3.根据权利要求2所述的墨水，其中半导体颗粒是量子点。4.根据权利要求3所述的墨水，其中量子点是核/壳量子点，核包含与壳不同的材料。5.根据权利要求1至4中任一项所述的墨水，其中基于墨水的总重量，墨水中颗粒的含量为1重量％至40重量％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的墨水，其中金属卤化物选自ZnX2、PbX2、CdX2、SnX2、HgX2、BiX3、CsX、NaX、KX、LiX、CsPbX3、HC(NH2)2PbX3、CH3NH3PbX3或其混合物，其中X选自Cl、Br、I、F或其组合。7.根据权利要求1至6中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：奈科斯多特股份公司，
类型：发明
国别省市：