CN107660240A - 利用离子液体的有机材料单结晶生长方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用离子液体的有机材料单结晶生长方法以及装置，包括：混合步骤，混合有机材料与离子液体；溶液化步骤，在第一条件下进行热处理将混合于所述离子液体的有机材料溶液化；成核步骤，在第二条件下在包含有所述溶液化的有机材料的离子液体投入晶种，并在所述晶种表面生成核；单结晶生长步骤，在第三条件下生长单结晶；以及分离步骤，从离子液体分离生长的有机材料单结晶；其中，在混合于离子液体之前得到提纯成高纯度的有机材料单结晶。根据本发明，具有通过简单的工艺并且以低成本能够生长高纯度的有机材料单结晶的效果。
Description
技术领域
本发明涉及利用离子液体的有机材料单结晶生长方法以及装置，尤其是涉及在离子液体混合有机材料之后生长单结晶的方法以及装置。
背景技术
一般地说，在有机电致发光(EL；Electroluminescence)器件、有机半导体元件、有机光电转换元件、有机传感器元件等电子元件使用有机材料的示例逐渐增加的同时对单结晶有机材料的关注也正在日益增长。但是，现实是因为有效的有机材料单结晶生长技术的缺乏，在有机电子元件大部分正在使用非结晶状态的有机材料。
现有的有机材料单结晶生长方方法是在溶剂溶解有机材料之后在预定温度下逐渐挥发溶剂来使单结晶生长的方法。但是，该方法不仅单结晶生长的所需时间过长，还存在很难控制用于生长高品质的单结晶的所需工艺的问题。该问题最终导致增加单结晶生长成本，因此成为有机材料单结晶商用化的绊脚石。
另外，现有的有机材料单结晶生长方法存在难以去除杂质的问题。因此，为了得到高纯度的单结晶，存在通过论文[H.J.Wagner,el al.,Journal of Materials Science,17,2781(1982)]公开的升华纯化法等的方法首先提纯高纯度有机材料，之后需生长单结晶的麻烦。
从而，正在要求解决现有技术的各种问题，并且利用低成本且简单的工艺提纯有机材料的同时生长单结晶的新方法。
发明内容
(要解决的问题)
本发明的目的在于提供能够解决如上所述现有的提纯方法的问题的新的有机材料单结晶生长方法以及装置。
具体地说，本发明的目的在于提供只以一次的工艺也能够生长99％以上，优选为99.5％以上，更加优选为99.9％以上的高纯度有机材料单结晶的单结晶生长方法以及装置。
另外，本发明的另一目的在于提供能够以低成本有效生长高纯度有机材料单结晶的单结晶生长方法以及装置。
另外，本发明的其他目的在于提供容易设计以及控制工艺，并且能够应对各种有机材料的单结晶生长方法以及装置。
(解决问题的手段)
根据用于达成上述目的的本发明一方面的有机材料单结晶生长方法包括：混合步骤，混合有机材料与离子液体；溶液化步骤，在第一条件下进行热处理将混合于所述离子液体的有机材料溶液化；成核步骤，在第二条件下在包含有所述溶液化的有机材料的离子液体投入晶种，并在所述晶种表面生成核；单结晶生长步骤，在第三条件下生长单结晶；以及
分离步骤S50，从离子液体分离生长的有机材料单结晶；其中，在混合于离子液体之前得到提纯成高纯度的有机材料单结晶。此时，所述第一条件、第二条件或者第三条件是随着时间变化的条件。
在本发明中，投入于离子液体的所述晶种可以是与有机材料(结晶化对象)相同物质的单结晶或者中空的微管，所述溶液化至少可以是溶解或者熔融中的一种。
另外，通过执行一次所述混合步骤、溶液化步骤、成核步骤、单结晶生长步骤以及分离步骤，可得到99％以上的高纯度单结晶有机材料；并且还可包括清洗以及干燥的步骤，清洗以及干燥从离子液体分离的所述有机材料单结晶。
在所述分离步骤之后，还可进行发汗工艺，用于去除所述分离的有机材料单结晶的表面杂质；在所述溶液化步骤以及所述成核步骤之间还可进行过滤步骤，用于过滤未溶液化的有机材料。
根据本发明另一方面的有机材料单结晶生长装置包括：平台；容器主体，被所述平台支持，并且容纳有机材料与离子液体的混合物；温度调节部，加热容纳于所述容器主体的有机材料与离子液体的混合物；晶种固定器，在端部固定晶种，其中所述晶种投入于由所述容器主体容纳的有机材料与离子液体的混合物中；其中，所述容器主体以及所述晶种固定器能相对移动。
在此，所述晶种可以是与所述有机材料相同物质的单结晶或者中空的微管，并且所述相对移动可以是上下移动以及旋转中的一个以上。
另外，还可包括：气体导入部，用于向所述容器主体内部导入气体；以及
气体排放部，用于从所述容器主体内部排放气体。
根据本发明其他一方面的有机材料单结晶可以是通过上述方法中的一种方法生长的有所述机材料单结晶，并且X线半宽度可在0.1o以下。(发明的效果)
根据本发明，使用将有机材料混合于离子液体来溶液化之后生长单结晶的方法，进而具有能够解决现有提纯方法的各种问题的效果。
具体地说，具有如下的效果：只通过一次工艺可生长99％以上，优选为99.5％以上，更优选为99.9％以上的高纯度有机材料单结晶。
另外，根据本发明，具有以低成本有效生长高纯度有机材料单结晶的效果。
根据本发明，具有容易设计以及控制工艺并且能够应对各种有机材料的效果。
附图说明
图1是根据本发明的利用离子液体的有机材料单结晶生长方法的主要流程图。
图2是用于进行根据本发明的有机材料单结晶生长方法的温度变化曲线的一示例。
图3是根据本发明的有机材料单结晶生长装置的概略性剖面图。
图4是使用用于形成自生晶种(self-seed)的微管的示例图。
图5(a)是根据本发明生长的NPB单结晶的XRD分析结果；图5(b)是NPB多结晶的XRD分析结果。
图6(a)是根据本发明生长的Alq3单结晶的XRD分析结果；图6(b)是Alq3多结晶的XRD分析结果。
图7(a)是根据本发明生长的Alq3单结晶的扫描电子显微镜照片；图7(b)是Alq3多结晶的扫描电子显微镜照片。
具体实施方法
以下，参照附图详细说明本发明。以下的说明包括具体实施例，但是不得被说明本发明的实施例限定或者限制。在说明本发明时，判断相关公知技术的具体说明使本发明要点不清楚的情况下，将省略详细说明。
根据本发明的有机材料单结晶生长方法的特征如下：在离子液体(ionic liquid)混合待生长单结晶的有机材料，之后在第一条件下进行热处理将有机材料溶液化，之后在第二条件下投入用于生长单结晶的晶种，生成单结晶核，接着通过在第三条件下生长单结晶的过程生长高纯度有机材料单结晶。在此，第一、二以及三条件意味着温度、压力、工艺环境等的工艺条件。
离子液体是指只由离子构成的液体，一般地说作为由巨大的阳离子与小的阴离子构成的广义的熔盐(molten salt)，不作特别限定，但是在构成离子液体的阳离子可使用以下(化学式1)的阳离子。在(化学式1)中R1、R2、R3以及R4可以是n个碳氢的直链或支链的烷基。
(化学式1)
与阳离子一同构成离子液体的阴离子可以是以下阴离子中的一个：Cl-、Br-、NO3-、BF4-、PF6-、AlCl4-、Al2Cl7-、AcO-、CH3COO-、CF3COO-、CH3SO3-、CF3SO3-、(CF3SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、(CF3CF2SO2)2N-、C4F9SO3-、C3F7COO-、(CF3SO2)(CF3CO)N-、C4F10N-、C2F6NO4S2-、C2F6NO6S2-、C4F10NO4S2-、CF3SO2-、C4F9SO2-、C2H6NO4S2-、C3F6NO3S-、CH3CH(OH)CO2-等。
离子液体因结构上的特征具有低熔点而且蒸气压非常低，因此具有在广泛的温度范围作为稳定的液体存在的特性。并且，热稳定性和离子导电性优秀，可融化亲水性以及疏水性的各种有机物、无机物、高分子物质，并且挥发性低具有阻燃性且爆发性也低，因此是相比于一般有机溶剂是环保的物质。
图1是根据本发明的利用离子液体的有机材料单结晶生长方法的主要流程图。
参照图1，说明根据本发明的有机材料单结晶生长方法，包括：混合步骤S10，将待生长单结晶的有机材料与离子液体混合；溶液化步骤S20，在第一条件下进行热处理以在离子液体内将有机材料溶液化；成核步骤S30，在第二条件下在包含溶液化的有机材料的离子液体投入晶种，并在晶种表面生成核；单结晶生长步骤S40，在第三条件下生长单结晶；以及分离步骤S50，从离子液体分离生长的有机材料单结晶。
更详细地说，首先将有机材料与离子液体混合的混合步骤S10是将待生长单结晶的有机材料放入离子液体内进行混合的步骤。此时，为使固体状态的有机材料可更加均匀地与离子液体混合，可通过机械搅拌、磁力搅拌等方法进行搅拌。有机材料作为使用本发明的方法待生长高纯度单结晶的有机材料，并不具体限制物质，但是优选为使用于有机电致发光器件的电子注入层、电子传输层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、有机光电转换元件的光吸收层、有机半导体器件的有机半导体层等导电性有机材料。并且，与离子液体混合的有机材料可以是含杂质的低纯度有机材料。
另外，根据混合的有机材料可适当的选择离子液体，尤其是基于具有长烷基取代基的咪唑的离子液体适合用作本发明的离子液体。例如，1-辛基-3-甲基咪唑鎓三氟甲基磺酰亚胺[l-octyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide](以下，简称为[Omim][TFSI])、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰亚胺[l-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide]、1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲基磺酰胺[(l-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide]、1-癸基-3-甲基咪唑鎓三氟甲基磺酰胺[1-Decyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide]、1-十二烷基-3-甲基咪唑鎓三氟甲基磺酰胺[1-Dodecyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide]等。
离子液体通过阳离子与阴离子的组合理论上能够实现达到1018的无数的组合，因此能够应对各种有机材料。即，根据要高纯度单结晶生长的有机材料，可选择使用具有适当特性的离子液体。尤其是，有机电致器件用导电性有机材料等商用的导电性有机材料大部分具有类似的基本结构以及极性，基于该基本结构构成一部分的反应器被替换的结构，体现类似的结晶动作，因此即使无需涉及各种粒子液体，通过利用[Omim][TFSI]等一部分离子液体将工艺条件最优化的方法，本发明的单结晶生长方法可使用于各种导电性有机材料。
在有机材料与离子液体混合之后执行在第一条件下进行热处理在离子液体内将有机材料溶液化的溶液化步骤S20。在此，溶液化可意味着溶解或者熔融，也可以是溶解与熔融混合的形态。在溶解与熔融中的一种是否是溶液化的主要机制，取决于一对(pair)有机材料与离子液体以及第一条件。第一条件是指第一温度、第一压力以及第一环境条件等热处理工艺条件，并且也可以是根据时间变化的条件，而非某一固定的条件。例如，在混合有机材料与离子液体之后第一温度保持固定时间的同时也可将有机材料溶液化，但是以固定速度改变温度的同时也可将有机材料溶液化。另外，第一条件并非是根据位置要求温度均匀。假设，也可根据位置生成固定的温度梯度来对混合有机材料与离子液体的容器进行热处理。
为了单结晶生长，在离子液体内应该首先将有机材料溶液化，因此为了高工艺产量，在将离子材料内混合的有机材料的80％以上，优选为90％以上，更加优选为实际上将全部溶液化的条件来设定第一条件，这时可通过将第一温度设置成高温达成有机材料全部溶液化。
在溶液化步骤S20之后执行成核步骤S30，该成核步骤S30在包含溶液化的有机材料的离子液体投入晶种并在晶种表面生成核。在此，投入晶种并非是指晶种完全浸渍在离子液体内，而是应该理解为晶种的至少一部分与离子液体接触。
成核步骤在第二条件下执行，第二条件可以是在晶种表面容易生成有机材料结晶的核的条件。例如，在溶液化的主要机制为溶解的情况下，第二条件可以是温度比第一条件低的条件。在低温下溶解度降低的有机材料的情况，在温度低于第一条件的第二条件下增加用于结晶化的驱动力(Driving force)，因此容易在晶种表面生成核。另外，溶液化的主要机制为熔融的情况下，第二条件可以是温度比第一条件高的条件。根据一对有机材料-离子液体，在比熔融温度高的高温下可增加用于结晶化的驱动力，因此在温度比第一条件高的第二条件下容易在晶种表面生成核。
另一方面，第二条件并不是指必须固定的条件，而是可随着时间变化的条件。即，在第一条件下进行热处理之后也保持比第一热处理低或者高的温度的同时诱发核的生成，但是也可逐渐降低或者提高温度的同时生成核。另外，第二条件并非是根据位置要求均匀的温度。假设，根据晶种投入方向可生成固定温度的梯度。
晶种可以是与熔融的有机材料相同物质的高纯度单结晶，为了形成自生晶种(Self-seed)也可使用中空的微管。若使用微管，则熔融的有机材料通过毛细现象向微管的中空部分上升的同时结晶化，进而可起到晶种的作用，为此微管的中空区域直径可以是800μm以下。
在成核步骤S30之后执行在第三条件下生长单结晶的单结晶生长步骤S40。在此，第三条件是指第三温度、第三压力以及第三环境条件等，意味着生长在离子液体内溶液化的有机材料的单结晶的工艺条件，并且也可以是随着时间变化的条件，并非在某一固定的条件。并且，第三条件并非根据位置要求温度均匀。假设，可根据晶种投入方向生成固定的温度梯度。
第三条件可以是温度、压力、环境中的至少一种与第一条件以及/或者第二条件不同的条件，并且优选为压力以及环境相同温度不同的条件。在溶液化的主要机制为溶解的情况下，第三温度可以比第一温度或者第二温度低；在溶液化的主要机制为熔融的情况下，第三温度可以比第一温度或者第二温度高。
另一方面，在成核步骤S20以及/或者单结晶生长步骤S30中，可使投入的晶种对于容纳有机材料与离子液体的容器进行相对移动。在此，相对移动可包括旋转或者上下移动。例如，以9rph以下的速度旋转晶种的同时以每小时以2mm以下的速度向上移动，在这一过程中可诱导从晶种生长单结晶。
另一方面，在以上的说明中举例说明改变温度将有机材料溶液化来生长单结晶，但是也可通过改变压力来代替温度或者将温度与压力全部改变诱导有机材料的溶液化以及单结晶化。
在单结晶生长步骤S30中析出增在离子液体内溶解或者熔融的有机材料生成去除杂质的状态下的高纯度单结晶，因此若从含有杂质的离子液体分离有机材料单结晶，则可得到提纯的高纯度有机材料单结晶S50。
在图1只示出到50s步骤，但是还可执行清洗从离子液体分离的有机材料单结晶之后进行干燥的工艺，并且为了去除在有机材料但结晶表面包含的杂质，还执行用适当温度加热或者只在表面的一部分稍微进行熔融等的发汗工艺。另外，若混合于离子液体的有机材料在溶液化步骤S20并未全部溶液化，而是在一部分溶解或者熔融的状态下生长单结晶，则在分离步骤S50中低纯度有机材料可与高纯度有机材料混合，因此还可在溶液化步骤S20以及成核步骤S30之间还可进行过滤未溶液化的有机材料的过滤步骤。
在大量的有机材料溶解或者熔融程度的高温下，一般有机溶剂挥发性强，进而大部分并不以稳定的液体状存在，而是即使液体，未与有机材料保持预定比例，并且因为与有机材料的反应等，存在混入杂质等的问题。相反，离子液体以液体状态存在的温度范围广，能够热处理到相对的高的温度，因此能够溶解或者熔融大量的有机材料，在该高温下特性变化也少。溶解或者熔融的有机材料的量最终影响单结晶工艺产量，因此根据利用离子液体生长单结晶的本发明能够以低成本生长有机材料单结晶。
尤其是，本发明利用离子液体生长单结晶，进而即使未提前经过提纯工艺，也能够生长高纯度单结晶。根据后述的实施例，只通过一次的工艺可生长99.9％以上的高纯度的有机材料单结晶，其中所述工艺是在离子液体内将低纯度有机材料溶液化之后生长的单结晶。
另外，离子液体蒸气压非常低，因此即使高温热处理，也可与有机材料保持预定的比例，因此容易设计以及控制工艺，并且化学性稳定，因此在有机材料结晶内混入杂质的量也在可忽视的水准。该效果是在使用一般有机溶剂的现有的单结晶生长方法无法期待的特征。
图2是用于进行根据本发明的有机材料单结晶生长方法的温度变化曲线的一示例。参照图2，在离子液体混合有机材料之后以固定的速度升温到第一温度T1并保持预定时间(t2-t1)，进而将有机材料溶液化。第一温度是根据有机材料以及离子液体的组合，尽可能设置成能够将有机材料全部溶液化程度的温度，通过使用离子液体能够大幅度降低有机材料溶液化温度。另外，在混合的有机材料也可包含有低品质的初期结晶，因此应优选为使保持第一温度T1的时间设定为能够使包含初期结晶的有机材料全部溶液化的充分的时间。
在第一温度T1下的保持时间结束时候投入晶种，之后以固定速度降温至单结晶生长温度的第二温度T2，并且在第二温度T2下保持预定时间(t4-t3)，根据第二温度T2单结晶生长速度以及生长的单结晶品质可分别不同，结晶的纯度也可存在差异。为了形成高纯度的单结晶，优选为使第二温度尽可能高。另一方面，在第一温度T1降温到第二温度T2或者在保持第二温度T2的期间进行核生成以及单结晶生长，因此优选为在第二温度T2保持的时间设定为可将溶液化的有机材料大部分结晶化程度的充分的时间。
第二温度T2进行单结晶生长之后以固定的速度降低温度进行分离步骤S50。
图2的温度变化曲线只是示例，本发明并不限定于此。例如，为了有机材料的溶液化，代替在第一温度保持预定时间，也可在以固定速度升温到第一温度的过程中进行溶液化，在这一情况下优选为升温速度相对较慢。另外，在图2中示出第二温度低于第一温度，但是第二温度也可高于第一温度，代替第二温度保持预定时间，在以固定速度变化温度的过程中也可使单结晶生长，在进行混合步骤S10以及分离步骤S500的温度也并不是限定在常温，例如也可在第一温度T1下在离子液体混合有机材料。
通过以上说明的本发明的有机材料单结晶生长方法，只要在离子液体混合有机材料来溶液化之后投入晶种进行单结晶生长即可，因此能够以低成本的简单工艺生长高纯度的有机材料单结晶。尤其是，参照实施例的说明，通过本发明的方法只以一次的工艺也能够生长达到99.9％以上的程度的高纯度单结晶。
另外，利用离子液体的如上所述的工艺可在常压或者低真空下在短时间内进行，而且几乎没有原材料损失，因此工艺产量高，并且相比于现有的单结晶生长或者提纯方法在所需费用方面具有优点。
在工艺条件的设计以及控制的容易度方面本发明具有非常有利的效果。即，一般的有机溶剂挥发性大，因此很难适用于需要高温溶液化的有机材料，并且在热处理过程中有机溶剂挥发生成不均匀的核等工艺未按照设计执行，相反与此离子液体能够对应于大部分的有机材料，不仅能够在广泛的温度范围以液体的状态存在，而且化学性温度，因此在离子液体与有机材料的混合比在热处理过程中实际上保持一致。
图3是根据本发明的有机材料单结晶生长装置的概略性剖面图。参照图3进行说明，根据本发明的有机材料单结晶生长装置100包括：平台110；被所述平台支撑并容纳有机材料与离子液体的混合物200的容器主体
120；设置在所述容器主体120周围并加热有机材料与离子液体混合物200的温度调节部130；用于向所述容器主体120内部导入气体的气体导入部140；用于从所述容器主体120内部排放气体的气体排放部150；用于覆盖并密封所述容器主体120的容器盖160；用于固定晶种310的晶种固定器300。
更详细地说，平台110作为支撑容器主体120的结构，能够上下移动以及/或者旋转移动。容器主体120内部容纳混合待生长单结晶的有机材料的离子液体。容器主体120可由陶瓷等耐热性优秀的材质形成，优选为在高温加热时可由不与离子液体以及有机材料反应的材质形成。温度调节部130用于加热有机材料以使在离子液体内将有机材料溶液化的结构，可以是电阻加热器。在图3示出温度调节部10包围容器主体120周围的线圈形状加热器，但是温度调节部130的形状或者种类、设置位置并不限定于此。温度调节部130可以是能够升温到400℃以上的加热器，并且形成预定的容器主体120的所有方向的温度梯度。
气体导入部140以及气体排放部150是用于调节容器主体140内部的气体环境的结构。例如，将气体导入部140连接于氮、氩等惰性气体供应源，使容器主体140内部保持惰性气体环境的状态下可进行工艺。在气体排放部150连接真空泵，在容器主体140内部保持真空环境的状体下也可执行工艺。为了保持容器主体140内部环境或者压力需形成密封空间，容器盖160就是覆盖容器主体140上部以形成密封空间。
在晶种固定器300端部固定晶种310以用于向离子液体投入晶种的结构，并且可上下移动以及/或者旋转移动。晶种310可以是与待单结晶待生长的有机材料相同物质的高纯度单结晶。
另一方面，在晶种固定器300端部代替晶种310可固定用于形成自生晶种(self-seed)的微管并且也可投入于离子液体，并且已在图4示出。如图4所示，在晶种固定器300端部代替晶种310固定中空的微管320，并且中空区域的直径可以是800μm以下。若将该微管投入于有机材料溶液化的离子液体，则通过毛细现象有机材料溶液向微管的中空区域上升的同时通过细微的温度差而结晶化形成晶种330。与此相同，若使用微管，则无需另外的单结晶晶种310也能够生长有机材料单结晶。
在单结晶生长步骤中可将容器主体12与晶种固定器300能够以上下或者旋转方向相对移动，上下移动速度为每小时2mm以下，旋转速度可以是9rph以下。在图3示出平台110以及晶种固定器300都可上下移动以及旋转移动，但是也可根据需要只有一个上下移动或者旋转移动。
图3的装置是示例性的，应该理解为不得由图3的结构限制本发明的有机材料单结晶生长装置。图3的一部分结构可省略或者改变，或者可增加未在图3示出的结构。例如，在容器主体120或者容器盖160可设置测量温度、压力等工艺条件的测量部，并且可具有控制装置接收所述测量部测量结果来控制温度调节部130等。
以下，根据本发明，通过实施例说明里离子液体生长高纯度有机材料单结晶的结构。
(实施例1)
实施例1是利用[Omim][TFSI]离子液体对用作有机电致发光器件的材料的导电性有机材料的N，N'-双-(1-萘基)-N,N'-二苯基-1,1'-联苯-4,4'-二胺(以下，简称“NPB”)进行单结晶生长的示例。NPB的化学式在以下的(化学式2)示出。
(化学式1)
扫描电子显微镜(SEM；Scanning Electron Microscope)观察结果如下：在与离子液体混合之前NPB离子为1～2μm左右的无定形的形状，
HPLC(High Performance Liquid Chromatography，高效液相色谱)纯度分析结果为82.4％的低纯度。
粉碎提纯前的低纯度NPB以10wt％的混合比混合于[Omim][TFSI]离子液体，之后在保持氩(Ar)气环境的热处理炉以5℃/min的速度从常温升温到260℃的同时将NPB溶液化。之后，投入微管之后以10℃/h的速度缓冷到230℃的同时诱导核的生成，中在230℃下等温热处理12小时生长单结晶。从离子液体分离形成的NPB单结晶，之后用异丙醇(IPA)进行清洗，之后在60℃烤箱干燥24小时，进而得到最终NPB结晶。对于如此得到的结晶的结晶度利用X射线衍射法(XRD；X-ray Diffractometry)进行分析，并用HPLC确认纯度。
图5(a)是通过实施例1生长的NPB单结晶的XRD分析结果，为了比较，在图5(b)示出NPB多结晶的XRD分析结果。从图5中可以确认，通过本发明的方法生长了X线半宽为0.1o以下的优秀的NPB单结晶。另外，HPLC纯度分析结果中确认到生长的NPB单结晶为99.92％的高纯度。即，本发明的方法只通过一次简单的热处理工艺得到99.9％以上的高纯度NPB单结晶。
(实施例2)
实施例2是利用[Omim][TFSI]离子液体提纯用作有机电致发光器件的材料的导电性有机材料的三(8-羟基喹啉)铝(以下，简称为“Alq3”)的示例。与实施例1比较，只有改变有机材料，从NPB换成Alq3，其余工艺条件相同。Alq3的化学式在以下(化学式3)示出。
(化学式2)
图6(a)是通过实施例2生长的Alq3单结晶的XRD分析结果，并且为了比较，在图6(b)示出Alq3多结晶的XRD分析结果。可以从图6中能够确认，通过本发明的方法生长了X线半宽为0.1o以下的优秀的Alq3单结晶。另外，HPLC纯度分析结果为，确认到生长的Alq3单结晶纯度也是与NPB单结晶类似水准的高纯度。
图7(a)以及图7(b)是分别通过实施例2生长的Alq3单结晶以及Alq3多结晶的扫描电子显微镜照片。从图7确认到Alq3多结晶为数μm以下大小的床层，与此相反本发明的多结晶生长工艺之后生长数百μm以上大小的结晶。
从以上的结果中，若使用在本发明的公开的利用离子液体的单结晶生长方法，则将有机材料只通过一次简单且低成本的工艺大致能够生长达到99.9％左右的高纯度单结晶，对此在克服现有方法的根本局限性的这点上具有重要意义。在实施例中，只公开了NPB以及Alq3的提纯结果，但是这不过是示例性的，根据本发明的单结晶生长方法大部分可有效适用于有机电致发光器件、有机光电转换元件、有机半导体元件等有机材料。虽然并未完全明确对于通过利用离子液体的单结晶生长方法体现出所述优秀的效果的理由，但是使用于有机电致发光器件等的导电性有机材料组成成分以及分子量与离子液体类似，因此容易混合，在溶液内在动力学(kinetics)方面非常有利，在结晶化中体现出优秀的动作。
以上，参照限定的实施例以及图面进行了说明，但是说明的不过是实施例，并且可在本发明技术思想范围内进行各种变形实施，这对所属技术人员使显而易见的。例如，本发明并未排除混合多种离子液体用作离子液体或者与其他溶剂混合使用。因此，本发明的保护范围应该由专利权利要求范围的记载以及同等范围决定。
Claims (14)
1.一种有机材料单结晶生长方法，其特征在于，包括：
混合步骤，混合有机材料与离子液体；
溶液化步骤，在第一条件下进行热处理将混合于所述离子液体的有机材料溶液化；
成核步骤，在第二条件下在包含有所述溶液化的有机材料的离子液体投入晶种，并在所述晶种表面生成核；
单结晶生长步骤，在第三条件下生长单结晶；以及
分离步骤(S50)，从离子液体分离生长的有机材料单结晶；
其中，在混合于离子液体之前得到提纯成高纯度的有机材料单结晶。
2.根据权利要求1所述的有机材料单结晶生长方法，其特征在于，
所述晶种为与所述有机材料相同物质的单结晶或者中空的微管。
3.根据权利要求1所述的有机材料单结晶生长方法，其特征在于，
所述溶液化至少是溶解或者熔融中的一种。
4.根据权利要求1所述的有机材料单结晶生长方法，其特征在于，
通过执行一次所述混合步骤、溶液化步骤、成核步骤、单结晶生长步骤以及分离步骤，得到99％以上的高纯度单结晶有机材料。
5.根据权利要求1所述的有机材料单结晶生长方法，其特征在于，还包括：清洗以及干燥的步骤，清洗以及干燥从离子液体分离的所述有机材料单结晶。
6.根据权利要求1所述的有机材料单结晶生长方法，其特征在于，
所述第一条件、第二条件或者第三条件是随着时间变化的条件。
7.根据权利要求1所述的有机材料单结晶生长方法，其特征在于，
在所述分离步骤之后，还进行发汗工艺，用于去除所述分离的有机材料单结晶的表面杂质。
8.根据权利要求1所述的有机材料单结晶生长方法，其特征在于，
在所述溶液化步骤以及所述成核步骤之间还进行过滤步骤，用于过滤未溶液化的有机材料。
9.一种有机材料单结晶生长装置，其特征在于，包括：
平台；
容器主体，被所述平台支持，并且容纳有机材料与离子液体的混合物；
温度调节部，加热容纳于所述容器主体的有机材料与离子液体的混合物；
晶种固定器，在端部固定晶种，其中所述晶种投入于由所述容器主体容纳的有机材料与离子液体的混合物中；
其中，所述容器主体以及所述晶种固定器能相对移动。
10.根据权利要求9所述的有机材料单结晶生长装置，其特征在于，
所述晶种为与所述有机材料相同物质的单结晶或者中空的微管。
11.根据权利要求9所述的有机材料单结晶生长装置，其特征在于，
所述相对移动为上下移动以及旋转中的一个以上。
12.根据权利要求9所述的有机材料单结晶生长装置，其特征在于，还包括：气体导入部，用于向所述容器主体内部导入气体；以及
气体排放部，用于从所述容器主体内部排放气体。
13.一种有机材料单结晶，其特征在于，
通过权力要求1至8中的任意一项的方法生长有所述机材料单结晶。
14.根据权利要求13所述的有机材料单结，其特征在于，
X线半宽度在0.1o以下。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180202 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |