纳米晶复合物及其制备方法和应用与流程

本技术实施例涉及纳米晶薄膜制备，特别是涉及一种纳米晶复合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、未来ar(augmented reality，增强现实)眼镜、vr(virtual reality，虚拟现实)眼镜需要超高分辨率(≥3000ppi)的显示光机，需同时满足超高分辨、低功耗、高准直性发光、小体积等要求。量子点是一类新型显示材料，具有高发光效率、窄峰宽的特征，可以实现低功耗、高准直性发光、小体积要求。

2、然而，将量子点材料制备成超高分辨率的显示装置，需要对量子点发光器件(qled)的量子点(qd)层进行精细图案化处理以获得像素阵列(如图1所示)。目前，业界对量子点层进行精细图案化的方法主要有：(1)转印法，参见图2，转印法是利用图案化的模板将形成在基底a上的量子点层按照目标图案粘走，并转移至基底b上获得图案化的量子点层，该方法加工尺寸受限，加工良率具有很大挑战；(2)光刻胶刻蚀法，参见图3，光刻胶刻蚀法是在量子点层上涂覆一层光刻胶，再通过曝光、显影、刻蚀获得图案化的量子点层，该方法工艺步骤较多，而且显影液、刻蚀液对量子点层及功能层(如空穴传输层、空穴注入层、电子传输层)存在影响。为了更方便地获得高质量图案化的量子点层，业界开始尝试直接合成具有图案化功能的量子点材料，参见图4，具有图案化功能的量子点材料可以直接通过对量子点层进行曝光和溶剂显影两步获得图案化的量子点层。然而，现有开发的具有图案化功能的量子点材料有的光敏活性不高，所需曝光时间长、曝光剂量高；有的热交联活性太高，在加热的情况下也会发生交联，导致量子点层在曝光之前的退火步骤中容易发生部分交联，造成非曝光区的量子点层无法被完全显影洗脱，导致非曝光区的量子点层残留。

技术实现思路

1、鉴于此，本技术实施例提供一种纳米晶复合物，该纳米晶复合物具有较高的光交联活性，以及较高的热稳定性(即较低的热交联活性)，该纳米晶复合物可用于制备图案化薄膜。

2、具体地，本技术实施例第一方面提供一种纳米晶复合物，所述纳米晶复合物包括纳米晶颗粒和配位于所述纳米晶颗粒表面的配体，所述配体包括具有式(ⅰ)和/或式(ⅱ)所示结构的光敏配体，

3、

4、式(ⅰ)中，所述x为与所述纳米晶颗粒配位结合的配位基团，所述y为连接基团，所述a、b其中一者为-c＝o-，另一者为含有碳碳双键的基团，所述r、r’独立地为氢原子、卤素原子、硝基、羟基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的烷氧基、取代或非取代的烷基羰基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的芳香基、取代或非取代的芳氧基中的一种；

5、式(ⅱ)中，所述x为与所述纳米晶颗粒配位结合的配位基团，所述y、y’为连接基团，所述r、r’、r”独立地为氢原子、卤素原子、硝基、羟基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的烷氧基、取代或非取代的烷基羰基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的芳香基、取代或非取代的芳氧基中的一种；

6、n为1、2或3。

7、本技术实施例通过在纳米晶颗粒表面配位结合具有较高光交联活性，同时具有较低热交联活性的具有式(ⅰ)和/或式(ⅱ)所示结构的光敏配体，获得了具有高光敏感特性和高热稳定性的纳米晶复合物。该纳米晶复合物具有图案化功能，将该纳米晶复合物用于制备图案化纳米晶薄膜，可以直接通过曝光和溶剂显影实现图案化，在图案化过程中，纳米晶复合物可以在较小的曝光剂量和较短的曝光时间下实现光交联，具体通过光敏配体实现纳米晶复合物之间的交联，且实现光交联的过程无需额外使用光引发剂；而且该纳米晶复合物在经历加热退火工艺时不会发生热交联，从而可以避免显影过程中非曝光区域洗脱不完全的问题，提高图案化工艺的可靠性，有利于实现图案的精细化制备。

8、本技术一些实施方式中，纳米晶颗粒101表面的配体102可以是包括一种或多种具有式(ⅰ)所示结构的光敏配体；本技术一些实施方式中，纳米晶颗粒101表面的配体102可以是包括一种或多种具有式(ⅱ)所示结构的光敏配体；本技术一些实施方式中，纳米晶颗粒101表面的配体102可以是包括一种或多种具有式(ⅰ)所示结构的光敏配体，和/或一种或多种式(ⅱ)所示结构的光敏配体。本技术一些实施方式中，纳米晶颗粒101表面的配体102还可以包括具有其他结构或其他功能的配体。

9、本技术实施方式中，所述配位基团包括羧基、氨基、磷酸基、磷脂基团、巯基中的任意一种。

10、本技术实施方式中，所述连接基团y包括取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚芳基烷基、取代或非取代的亚烷基芳基、取代或非取代的亚烷氧基、取代或非取代的亚芳氧基、取代或非取代的亚烷基芳氧基、取代或非取代的亚芳基烷氧基、含羰基的基团、含酯基和/或醚氧键的基团、含亚胺基的基团中的一种或多种。

11、其中，所述含羰基的基团包括-c(＝o)-、-r1-c(＝o)-中的任意一种；所述含酯基和/或醚氧键的基团包括-r2-c(＝o)-o-、中的任意一种；所述含亚胺基的基团可以是-r3-ch2-nh-、-r3-c(＝o)-nh-中的任意一种，其中，r1、r2、r3为取代或非取代的亚烷基。

12、本技术实施方式中，所述连接基团y的碳原子数为1-30。连接基团y具有适合的碳原子数，能够较好地兼顾量子点的分散性、量子点层的导电性。

13、本技术实施方式中，所述连接基团y’包括氧原子、硫原子、取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚烷氧基、含酯基的基团、含酰胺键的基团中的一种或多种。其中，含酯基的基团可以是-r1-c(＝o)-o-，含酰胺键的基团可以是-r3-c(＝o)-nh-，其中，r1、r3为取代或非取代的亚烷基。

14、本技术实施方式中，所述连接基团y’的碳原子数为0-30。

15、本技术实施方式中，所述r、r’、r”中，所述取代或非取代的烷基为取代或非取代的c1-c20烷基，所述取代或非取代的烷氧基为取代或非取代的c1-c20烷氧基，所述取代或非取代的烷基羰基为取代或非取代的c1-c20烷基羰基，所述取代或非取代的环烷基为取代或非取代的c3-c20环烷基，所述取代或非取代的芳香基为取代或非取代的c6-c20芳香基，所述取代或非取代的芳氧基为取代或非取代c6-c20芳氧基。

16、本技术实施方式中，所述具有式(ⅰ)所示结构的光敏配体包括式(ⅰ-1)至式(ⅰ-14)所示的任意一种化合物：

17、

18、

19、式(ⅰ-1)至式(ⅰ-14)中，m为大于或等于0的整数。

20、本技术实施方式中，所述具有式(ⅱ)所示结构的光敏配体包括式(ⅱ-1)至式(ⅱ-12)所示的任意一种化合物：

21、

22、

23、式(ⅱ-1)至式(ⅱ-12)中，m为大于或等于0的整数。

24、本技术实施方式中，所述纳米晶颗粒包括ii-vi族化合物、iv-vi族化合物、iii-v族化合物、iii-vi族化合物、vib-via族化合物、viii-vi族化合物、i-vi族化合物、i族单质、iv族单质、i-iv-vii族化合物、钙钛矿化合物中的一种或多种。

25、本技术实施方式中，所述纳米晶颗粒的粒径为5nm-20nm。适合的纳米晶颗粒粒径尺寸有利于获得较好的发光性能。

26、本技术实施方式中，所述纳米晶颗粒表面的配体的总质量为所述纳米晶颗粒质量的1％-30％。适合的光敏配体配位量有利于使纳米晶复合物具有较高光敏感特性和较高热稳定性，同时能够较好地发挥纳米晶颗粒本身的性能。

27、本技术实施例第二方面提供一种第一方面所述的纳米晶复合物的制备方法，包括：

28、将表面配位有第一配体的纳米晶颗粒分散于溶剂中，再加入具有式(ⅰ)和/或式(ⅱ)所示结构的光敏配体，搅拌反应后，得到配体交换后的纳米晶颗粒，即得到所述纳米晶复合物。

29、本技术实施方式中，所述第一配体包括饱和或不饱和脂肪羧酸配体。

30、本技术实施方式中，所述溶剂包括氯仿、氯苯、苯甲酸乙酯中的一种或多种。

31、本技术实施例提供的纳米晶复合物的制备方法工艺简单，易实现量化生产。

32、本技术实施例第三方面提供一种纳米晶组合物，所述纳米晶组合物包括本技术实施例第一方面所述的纳米晶复合物和溶剂。

33、本技术实施方式中，所述纳米晶组合物中，纳米晶复合物的质量浓度为1mg/ml-100mg/ml。适合的纳米晶复合物浓度可以使采用该纳米晶组合物制备的纳米晶薄膜具有较好的综合性能。

34、本技术实施方式中，所述溶剂包括氯仿、氯苯、苯甲酸乙酯中的一种或多种。

35、本技术实施例第四方面提供一种图案化薄膜的制备方法，包括：

36、在基底上设置含本技术实施例第一方面所述纳米晶复合物的溶液或本技术实施例第三方面所述的纳米晶组合物，采用掩膜板进行曝光显影，经曝光的区域的纳米晶复合物发生光交联附着在所述基底上，未经曝光的区域的纳米晶复合物经显影去除，形成图案化薄膜。

37、本技术实施方式中，所述曝光采用紫外光照，光照强度为0.001mw/cm2-1000mw/cm2。

38、本技术实施方式中，所述曝光的时间为0.1秒-600秒。

39、本技术实施方式中，所述显影为溶剂显影，所述显影采用能够洗脱所述纳米晶复合物的有机溶剂。

40、本技术实施例的图案化薄膜的制备方法，可以通过较短的曝光时间实现良好的交联效果，采用溶剂显影即可，过程较简单，不仅可以节约能量和时间，且可以获得较高分辨率的图案。

41、本技术实施例第五方面提供一种由本技术实施例第一方面所述的纳米晶复合物经交联形成的图案化薄膜；或者由本技术实施例第四方面所述制备方法制得的图案化薄膜。

42、本技术实施例第六方面提供一种电子器件，所述电子器件包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的功能层，所述功能层包括本技术实施例第一方面所述的纳米晶复合物的交联产物；或者所述功能层包括本技术实施例第五方面所述的图案化薄膜。

43、本技术实施方式中，所述电子器件包括led、qled、mini-led、micro-led、nano-led、qd-oled中的任意一种。

44、本技术实施例第七方面还提供一种显示装置，所述显示装置包括本技术实施例第六方面所述的电子器件。

45、本技术实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括第七方面所述的显示装置。