CN112912341B - 组合物、膜、层叠结构体、发光装置和显示器 - Google Patents
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Abstract
一种组合物,其含有(1)成分和(2)成分。(1)成分:发光性半导体材料;(2)成分:选自由叔胺、叔铵阳离子和由叔铵阳离子形成的盐组成的组中的至少一种化合物或离子。
Description
技术领域
本发明涉及组合物、膜、层叠结构体、发光装置和显示器。
背景技术
人们正在开发具备蓝色LED(发光二极管)和具有发光性的组合物的LED背光源。近年来,作为上述组合物中所含的具有发光性的化合物,对发光性半导体材料的关注逐渐增加(非专利文献1)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:L.Protesescu,S.Yakunin,M.I.Bodnarchuk,F.Krieg,R.Caputo,C.H.Hendon,R.X.Yang,A.Walsh,and M.V.Kovalenko,Nano Letters,15,p.3692-3696(2015)
发明内容
发明要解决的课题
但是,将上述非专利文献1中记载的含有发光性半导体材料的组合物用作发光材料时,进一步要求耐热性的提高。
本发明是鉴于上述课题而完成的,课题为提供包含发光性半导体材料的耐热性高的组合物、使用上述组合物的膜、使用上述膜的层叠结构体、具备上述层叠结构体的发光装置和显示器。
解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明具有以下的实施方式。
[1]一种组合物,其含有(1)成分和(2)成分。
(1)成分:发光性半导体材料
(2)成分:选自叔胺、叔铵阳离子和由叔铵阳离子形成的盐组成的组中的至少一种化合物或离子
[2]根据[1]中所述的组合物,其中,(1)成分为以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物。
(A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的六面体的各顶点的成分,是1价阳离子。
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的八面体的各顶点的成分,是选自由卤素离子和硫氰酸根离子构成的组中的至少一种阴离子。
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的六面体和将X配置在顶点的八面体的中心的成分,是金属离子。)
[3]根据[1]或[2]中所述的组合物,其中,所述组合物进一步地含有(5)成分。
(5)成分:选自由硅氮烷、硅氮烷改性体、下述式(C1)表示的化合物、下述式(C1)表示的化合物的改性体、下述式(C2)表示的化合物、下述式(C2)表示的化合物的改性体、下述式(A5-51)表示的化合物、下述式(A5-51)表示的化合物的改性体、下述式(A5-52)表示的化合物、下述式(A5-52)表示的化合物的改性体、硅酸钠和硅酸钠的改性体组成的组中的1种以上的化合物。
【化1】
(式(C1)中,Y5表示单键、氧原子或硫原子。
Y5为氧原子时,R30和R31分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基、或碳原子数为2~20的不饱和烃基。
Y5为单键或硫原子时,R30表示碳原子数1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基、或碳原子数为2~20的不饱和烃基,R31表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基、或碳原子数为2~20的不饱和烃基。
式(C2)中,R30,R31和R32分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基、或碳原子数为2~20的不饱和烃基。
式(C1)和式(C2)中,
R30、R31和R32表示的烷基、环烷基和不饱和烃基中所含的氢原子可以分别独立地被卤原子或氨基取代。
a为1~3的整数。
a为2或3时,存在多个的Y5可以相同,也可以不同。
a为2或3时,存在多个的R30可以相同,也可以不同。
a为2或3时,存在多个的R32可以相同,也可以不同。
a为1或2时,存在多个的R31可以相同,也可以不同。)
【化2】
(式(A5-51)和式(A5-52)中,AC为2价烃基,Y15为氧原子或硫原子。R122和R123分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基或碳原子数3~30的环烷基,R124表示碳原子数1~20的烷基或碳原子数3~30的环烷基,R125和R126分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基或碳原子数3~30的环烷基。R122~R126表示的烷基和环烷基中所含的氢原子可以分别独立地被卤原子或氨基取代。)
[4]根据[1]~[3]中的任一项所述的组合物,其中,所述组合物进一步地包含选自由(3)成分、(4)成分和(4-1)成分组成的组中的至少一种。
(3)成分:溶剂
(4)成分:聚合性化合物
(4-1)成分:聚合物
[5]一种膜,其以[1]~[4]中的任一项所述的组合物为形成材料。
[6]一种层叠结构体,其含有[5]中所述的膜。
[7]一种发光装置,其具备[6]中所述的层叠结构体。
[8]一种显示器,其具备[6]中所述的层叠结构体。
发明效果
根据本发明,可以提供含有发光性半导体材料的耐热性高的组合物、使用了上述组合物的膜、使用了上述膜的层叠结构体、具备上述层叠结构体的发光装置和显示器。
附图说明
【图1】是表示本发明所涉及的层叠结构体的一个实施方式的截面图。
【图2】是表示本发明所涉及的显示器的一个实施方式的截面图。
符号说明
1a…第1层叠结构体,1b…第2层叠结构体,10…膜,20…第1基板,21…第2基板,22…密封层,2…发光装置,3…显示器,30…光源,40…液晶面板,50…棱镜片,60…导光板
具体实施方式
<组合物>
本实施方式的组合物中所含的(1)的发光性半导体材料具有发光性。“发光性”是指发出光的性质。发光性优选为通过电子的激发而发光的性质,更优选为通过激发光引起的电子的激发而发光的性质。
激发光的波长例如可以为200nm~800nm,也可以为250nm~750nm,也可以为300nm~700nm。
本实施方式的组合物包含(1)成分和(2)成分。
(1)成分:发光性半导体材料
(2)成分:选自叔胺、叔铵阳离子和由叔铵阳离子形成的盐组成的组中的至少一种化合物或离子
以下的说明中,有时将(1)成分记载为“(1)半导体材料”,有时仅将(2)成分称为“(2)表面修饰剂”。
详细内容将后述,(2)表面修饰剂是具有吸附于(1)半导体材料的表面、使(1)半导体材料在组合物中稳定而分散的作用的化合物或离子。
本实施方式的组合物只要是含有(1)半导体材料和(2)表面修饰剂的组合物即可,可以进一步地含有(1)半导体材料和(2)表面修饰剂以外的成分。
本实施方式的组合物含有(1)半导体材料和(2)表面修饰剂,进一步地可以含有选自由(3)成分、(4)成分和(4-1)成分组成的组中的至少一种。
(3)成分:溶剂
(4)成分:聚合性化合物
(4-1)成分:聚合物
以下的说明中,有时将(3)溶剂、(4)聚合性化合物、(4-1)聚合物统称为“分散介质”。本实施方式的组合物可以分散在这些分散介质中。
本实施方式的组合物可以分散在分散介质中。
本说明书中,“分散”是指(1)半导体材料漂浮在分散介质中的状态或(1)半导体材料悬浮在分散介质中的状态。(1)半导体材料分散在分散介质时,(1)半导体材料的一部分也可以沉淀。
组合物中,分散介质相对于组合物的总质量的含有比例无特别限定。从提高(1)半导体材料的分散性的观点和提高耐久性的观点考虑,分散介质相对于组合物的总质量的含有比例优选为99.99质量%以下,更优选为99.9质量%以下,进一步优选为99质量%以下。
此外,从提高耐久性的观点考虑,分散剂相对于组合物的总质量的含有比例优选为0.1质量%以上,更优选为1质量%以上,进一步优选为10质量%以上,进一步优选为50质量%以上,进一步优选为80质量%以上,最优选为90质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意地组合。
作为上述上限值和下限值的组合的一例,可列举0.1~99.99质量%、1~99.9质量%、1~99质量%、10~99质量%、20~99质量%、50~99质量%、90~99质量%。
本实施方式的组合物可以进一步地含有(5)成分。另外,对于(5)成分的详细情况如后所述。
(5)成分:选自由硅氮烷、硅氮烷改性体、上述式(C1)表示的化合物、上述式(C1)表示的化合物的改性体、上述式(C2)表示的化合物、上述式(C2)表示的化合物的改性体、上述式(A5-51)表示的化合物、上述式(A5-51)表示的化合物的改性体、上述式(A5-52)表示的化合物和上述式(A5-52)表示的化合物的改性体、硅酸钠和硅酸钠的改性体组成的组中的1种以上的化合物。
以下的说明中,将(5)成分称为“(5)改性体组”。
组合物中,(1)半导体材料相对于组合物的总质量的含有比例无特别限定。从难以使发光性半导体材料凝聚的观点和防止浓度消光的观点考虑,(1)半导体材料相对于组合物的总质量的含有比例优选为50质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.3质量%以下。此外,从得到良好的发光强度的观点考虑,(1)半导体材料相对于组合物的总质量的含有比例优选为0.0001质量%以上,更优选为0.0005质量%以上,进一步优选为0.001质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意地组合。
作为上述上限值和下限值的组合的一例,可列举0.0001~50质量%、0.0005~1质量%、0.001~0.3质量%。
在难以产生(1)半导体材料凝聚,发光性也可以良好地发挥方面,优选(1)半导体材料相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物凝聚。
组合物中,(2)表面修饰剂相对于组合物的总质量的含有比例无特别限定。从提高耐久性的观点考虑,(2)表面修饰剂相对于组合物的总质量的含有比例,优选为30质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下。此外,从提高(1)半导体材料的耐热性的观点考虑,优选为0.0001质量%以上,更优选为0.001质量%以上,进一步优选为0.01质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意地组合。
作为上述上限值和下限值的组合的一例,可列举0.0001~30质量%、0.001~1质量%、0.01~0.5质量%。
从(1)半导体材料的耐热性优异的角度考虑,优选(2)表面修饰剂相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物。
组合物中,(5)改性体组相对于组合物的总质量的含有比例无特别限定。从提高(1)半导体材料的分散性的观点和提高耐久性的观点考虑,(5)改性体组相对于组合物的总质量的含有比例优选为30质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为7.5质量%以下。此外,从提高耐久性的观点考虑,(1)半导体材料相对于组合物的总质量的含有比例优选为0.001质量%以上,更优选为0.01质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意地组合。
作为上述上限值和下限值的组合的一例,可列举0.001~30质量%、0.001~10质量%、0.1~7.5质量%。
从耐久性的观点考虑,优选(5)改性体组相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物。
本实施方式的组合物可以具有上述(1)~(5)以外的其他成分。
本实施方式的组合物例如可以具有(6)成分。另外,关于(6)成分的详细情况如下述。
(6)选自由羧酸、羧酸根离子和羧酸盐组成的组中的至少1种化合物或离子
以下的说明中,将(6)成分称为“(6)其他表面修饰剂”。
组合物中,(6)其他表面修饰剂相对于组合物的总质量的含有比例无特别限定。从提高耐久性的观点考虑,(6)其他表面修饰剂相对于组合物的总质量的含有比例优选为30质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下。此外,从提高(1)半导体材料的耐热性的观点考虑,优选为0.0001质量%以上,更优选为0.001质量%以上,进一步优选为0.01质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意地组合。
作为上述上限值和下限值的组合的一例,可列举0.0001~30质量%、0.001~1质量%、0.01~0.5质量%。
从(1)半导体材料的耐热性优异的角度考虑,优选(6)其他表面修饰剂相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物。
此外,例如本实施方式的组合物可以进一步地包含若干杂质、具有由构成(1)半导体材料的元素形成的非晶结构的化合物、聚合引发剂。
相对于组合物的总质量,本实施方式的组合物中的若干杂质、具有由构成(1)半导体材料的元素构成的非晶结构的化合物、聚合引发剂的含有比例优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为1质量%以下。
以下,对本实施方式的组合物中所含的(1)半导体材料、(2)表面修饰剂、(3)溶剂、(4)聚合性化合物、(4-1)聚合物、(5)改性体组等进行说明。
<<(1)半导体材料>>
作为本实施方式的组合物中所含的(1)半导体材料,可列举下述(i)~(viii)。
(i)含有II族-VI族化合物半导体的半导体材料
(ii)含有II族-V族化合物半导体的半导体材料
(iii)含有III族-V族化合物半导体的半导体材料
(iv)含有III族-IV族化合物半导体的半导体材料
(v)含有III族-VI族化合物半导体的半导体材料
(vi)含有IV族-VI族化合物半导体的半导体材料
(vii)含有过渡金属-p区化合物半导体的半导体材料
(viii)含有具有钙钛矿结构的化合物半导体的半导体材料
<(i)含有II族-VI族化合物半导体的半导体材料>
作为II族-VI族化合物半导体,可列举含有周期表的第2族元素和第16族元素的化合物半导体、以及含有周期表的第12族元素和第16族元素的化合物半导体。
另外,本说明书中,“周期表”是指长周期型周期表。
以下的说明中,有时将含有第2族元素和第16族元素的化合物半导体称为“化合物半导体(i-1)”,有时将含有第12族元素和第16族元素的化合物半导体称为“化合物半导体(i-2)”。
化合物半导体(i-1)中,作为二元系的化合物半导体,可列举例如MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe或BaTe。
此外,作为化合物半导体(i-1),可以为
(i-1-1)含有1种第2族元素、2种第16族元素的三元系的化合物半导体
(i-1-2)含有2种第2族元素、1种第16族元素的三元系的化合物半导体
(i-1-3)含有2种第2族元素、2种第16族元素的四元系的化合物半导体。
化合物半导体(i-2)中,作为二元系的化合物半导体,可列举例如ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe或HgTe。
此外,作为化合物半导体(i-2),可以为
(i-2-1)含有1种第12族元素、2种第16族元素的三元系的化合物半导体(i-2-2)含有2种第12族元素、1种第16族元素的三元系的化合物半导体(i-2-3)含有2种第12族元素、2种第16族元素的四元系的化合物半导体。
II族-VI族化合物半导体可以含有第2族元素、第12族元素和第16族元素以外的元素作为掺杂元素。
<(ii)含有II族-V族化合物半导体的半导体材料>
II族-V族化合物半导体含有第12族元素和第15族元素。
II族-V族化合物半导体中,作为二元系的化合物半导体,可列举例如Zn3P2、Zn3As2、Cd3P2、Cd3As2、Cd3N2或Zn3N2。
此外,作为II族-V族化合物半导体,可以为
(ii-1)含有1种第12族元素、2种第15族元素的三元系的化合物半导体
(ii-2)含有2种第12族元素、1种第15族元素的三元系的化合物半导体
(ii-3)含有2种第12族元素、2种第15族元素的四元系的化合物半导体。
II族-V族化合物半导体可以含有第12族元素和第15族元素以外的元素作为掺杂元素。
<(iii)含有III族-V族化合物半导体的半导体材料>
III族-V族化合物半导体含有第13族元素和第15族元素。
III族-V族化合物半导体中,作为二元系的化合物半导体,可列举例如BP、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN或BN。
此外,作为III族-V族化合物半导体,可以为
(iii-1)含有1种第13族元素、2种第15族元素的三元系的化合物半导体
(iii-2)含有2种第13族元素、1种第15族元素的三元系的化合物半导体
(iii-3)含有2种第13族元素、2种第15族元素的四元系的化合物半导体。
III族-V族化合物半导体可以含有第13族元素和第15族元素以外的元素作为掺杂元素。
<(iv)含有III族-IV族化合物半导体的半导体材料>
III族-IV族化合物半导体含有第13族元素和第14族元素。
III族-IV族化合物半导体中,作为二元系的化合物半导体,可列举例如B4C3、Al4C3、Ga4C3。
此外,作为III族-IV族化合物半导体,可以为
(iv-1)含有1种第13族元素、2种第14族元素的三元系的化合物半导体
(iv-2)含有2种第13族元素、1种第14族元素的三元系的化合物半导体
(iv-3)含有2种第13族元素、2种第14族元素的四元系的化合物半导体。
III族-IV族化合物半导体可以含有第13族元素和第14族元素以外的元素作为掺杂元素。
<(v)含有III族-VI族化合物半导体的半导体材料>
III族-VI族化合物半导体含有第13族元素和第16族元素。
III族-VI族化合物半导体中,作为二元系的化合物半导体,可列举例如Al2S3、Al2Se3、Al2Te3、Ga2S3、Ga2Se3、Ga2Te3、GaTe、In2S3、In2Se3、In2Te3或InTe。
此外,作为III族-VI族化合物半导体,可以为
(v-1)含有1种第13族元素、2种第16族元素的三元系的化合物半导体
(v-2)含有2种第13族元素、1种第16族元素的三元系的化合物半导体
(v-3)含有2种第13族元素、2种第16族元素的四元系的化合物半导体。
III族-VI族化合物半导体可以含有第13族元素和第16族元素以外的元素作为掺杂元素。
<(vi)含有IV族-VI族化合物半导体的半导体材料>
IV族-VI族化合物半导体含有第14族元素和第16族元素。
IV族-VI族化合物半导体中,作为二元系的化合物半导体,可列举例如PbS、PbSe、PbTe、SnS、SnSe或SnTe。
此外,作为IV族-VI族化合物半导体,可以为
(vi-1)含有1种第14族元素、2种第16族元素的三元系的化合物半导体
(vi-2)含有2种第14族元素、1种第16族元素的三元系的化合物半导体
(vi-3)含有2种第14族元素、2种第16族元素的四元系的化合物半导体。
III族-VI族化合物半导体可以含有第14族元素和第16族元素以外的元素作为掺杂元素。
<(vii)含有过渡金属-p区化合物半导体的半导体材料>
过渡金属-p区化合物半导体含有过渡金属元素和p区元素。“p区元素”是指属于周期表的第13族~第18族的元素。
过渡金属-p区化合物半导体中,作为二元系的化合物半导体,可列举例如NiS、CrS。
此外,作为过渡金属-p区化合物半导体,可以为
(vii-1)含有1种过渡金属元素、2种p区元素的三元系的化合物半导体
(vii-2)含有2种过渡金属元素、1种p区元素的三元系的化合物半导体
(vii-3)含有2种过渡金属元素、2种p区元素的四元系的化合物半导体。
过渡金属-p区化合物半导体可以含有过渡金属元素和p区元素以外的元素作为掺杂元素。
作为上述三元系的化合物半导体、四元系的化合物半导体的具体例子,可列举ZnCdS、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、ZnCdSSe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs、CuInS2或InAlPAs等。
本实施方式的组合物中,上述化合物半导体中,优选含有作为第12族元素的Cd的化合物半导体和含有作为第13族元素的In的化合物半导体。此外,本实施方式的组合物中,上述化合物半导体中,优选含有Cd和Se的化合物半导体以及含有In和P的化合物半导体。
含有Cd和Se的化合物半导体优选为二元系的化合物半导体、三元系的化合物半导体、四元系的化合物半导体中的任意种。其中,特别优选作为二元系的化合物半导体的CdSe。
含有In和P的化合物半导体优选为二元系的化合物半导体、三元系的化合物半导体、四元系的化合物半导体中的任意种。其中,特别优选作为二元系的化合物半导体的InP。
<(viii)含有具有钙钛矿结构的化合物半导体的半导体材料>
具有钙钛矿结构的化合物半导体具有以A、B和X为构成成分的钙钛矿型晶体结构。以下的说明中,有时将具有钙钛矿结构的化合物半导体简称为“钙钛矿化合物”。
A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的六面体的各顶点的成分,是1价阳离子。
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的八面体的各顶点的成分,是选自由卤素离子和硫氰酸根离子构成的组中的至少一种阴离子。
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的六面体和将X配置在顶点的八面体的中心的成分,是金属离子。
作为以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物,无特别限定,可以为具有三维结构、二维结构、准二维结构(quasi-2D)中的任意的结构的化合物。
为三维结构时,钙钛矿化合物的组成式,以ABX(3+δ)表示。
为二维结构时,钙钛矿化合物的组成式,以A2BX(4+δ)表示。
此处,δ是能够根据B的电荷平衡适当变更的数,为-0.7以上0.7以下。例如,A为1价阳离子,B为2价阳离子,X为1价的阴离子时,可以选择δ以使钙钛矿化合物成为电中性。钙钛矿化合物为电中性是指钙钛矿化合物的电荷为0。
钙钛矿化合物包含以B为中心、以顶点为X的八面体。八面体以BX6表示。
钙钛矿化合物具有三维结构时,钙钛矿化合物中所含的BX6通过以晶体中相邻的2个八面体(BX6)共有在八面体(BX6)中位于顶点的1个X,构成三维网络。
钙钛矿化合物具有二维结构时,钙钛矿化合物中所含的BX6,通过以晶体中相邻的2个八面体(BX6)共有在八面体(BX6)中位于顶点的2个X,从而共有八面体的棱线,构成二维地连续的层。钙钛矿化合物中,具有由二维地连续的BX6形成的层和由A形成的层相互层叠的结构。
本说明书中,钙钛矿化合物的晶体结构可以通过X射线衍射图案来确认。
钙钛矿化合物具有三维结构的钙钛矿型晶体结构时,通常在X射线衍射图案中,在2θ=12~18°的位置可以确认到来自于(hkl)=(001)的峰。或在2θ=18~25°的位置可以确认到来自于(hkl)=(110)的峰。
钙钛矿化合物具有三维结构的钙钛矿型晶体结构时,优选在2θ=13~16°的位置可以确认到来自于(hkl)=(001)的峰或在2θ=20~23°的位置可以确认到来自于(hkl)=(110)的峰。
钙钛矿化合物具有二维结构的钙钛矿型晶体结构时,通常在X射线衍射图案中,在2θ=1~10°的位置可以确认到来自于(hkl)=(002)的峰。此外,优选在2θ=2~8°的位置可以确认到来自于(hkl)=(002)的峰。
钙钛矿化合物优选具有三维结构。
(构成成分A)
构成钙钛矿化合物的A为1价阳离子。作为A,可列举铯离子、有机铵离子或脒鎓离子。
(有机铵离子)
作为A的有机铵离子,具体地,可列举下述式(A3)表示的阳离子。
【化3】
式(A3)中,R6~R9分别独立地表示氢原子、烷基或环烷基。但是,R6~R9中的至少一个为烷基或环烷基,R6~R9不会全部同时为氢原子。
R6~R9表示的烷基可以分别独立地为直链状,也可以为支链状。此外,R6~R9表示的烷基可以分别独立地具有氨基作为取代基。
R6~R9为烷基时,碳原子数通常分别独立地为1~20,优选为1~4,更优选为1~3,进一步优选为1。
R6~R9表示的环烷基可以分别独立地具有氨基作为取代基。
R6~R9表示的环烷基的碳原子数通常分别独立地为3~30,优选为3~11,更优选为3~8。碳原子数也包括取代基的碳原子数。
作为R6~R9表示的基团,优选分别独立地为氢原子或烷基。。
钙钛矿化合物含有上述式(A3)表示的有机铵离子作为A时,式(A3)中可以含有的烷基和环烷基的数量少为宜。此外,式(A3)中可以含有的烷基和环烷基的碳原子数少为宜。由此,可以得到发光强度高的三维结构的钙钛矿化合物。
式(A3)表示的有机铵离子中,R6~R9表示的烷基和环烷基中所含的碳原子数的总数量优选为1~4。此外,式(A3)表示的有机铵离子中,R6~R9中的1个为碳原子数1~3的烷基,更优选R6~R9中的3个为氢原子。
作为R6~R9的烷基,可以例示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基、正辛基、异辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基。
作为R6~R9的环烷基,可分别独立地列举以R6~R9的烷基中例示的碳原子数3以上的烷基形成环后的基团。作为一例,可以例示环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、降冰片基、异冰片基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、三环癸基等。
作为A表示的有机铵离子,优选为CH3NH3 +(也称为甲基铵离子。)、C2H5NH3 +(也称为乙基铵离子。)或C3H7NH3 +(也称为丙基铵离子。),更优选为CH3NH3 +或C2H5NH3 +,进一步优选为CH3NH3 +。
(脒鎓离子)
作为A表示的脒鎓离子,可列举例如下述式(A4)表示的脒鎓离子。
(R10R11N=CH-NR12R13)+…(A4)
式(A4)中,R10~R13分别独立地表示氢原子、可以具有氨基作为取代基的烷基或可以具有氨基作为取代基的环烷基。
R10~R13表示的烷基可以分别独立地为直链状,也可以为支链状。此外,R10~R13表示的烷基可以分别独立地具有氨基作为取代基。
R10~R13表示的烷基的碳原子数通常分别独立地为1~20,优选为1~4,更优选为1~3。
R10~R13表示的环烷基可以分别独立地具有氨基作为取代基。
R10~R13表示的环烷基的碳原子数通常分别独立地为3~30,优选为3~11,更优选为3~8。碳原子数包括取代基的碳原子数。
作为R10~R13的烷基的具体例子,分别独立地可列举与R6~R9中例示的烷基相同的基团。
作为R10~R13的环烷基的具体例子,分别独立地可列举与R6~R9中例示的环烷基相同的基团。
作为R10~R13表示的基团,分别独立地优选氢原子或烷基优选。
通过减少式(A4)中所含的烷基和环烷基的数量,以及减少烷基和环烷基的碳原子数,从而可以得到发光强度高的三维结构的钙钛矿化合物。
脒鎓离子中,R10~R13表示的烷基和环烷基中所含的碳原子数的总数优选为1~4,更优选R10为碳原子数1~3的烷基,R11~R13为氢原子。
钙钛矿化合物中,A为铯离子、碳原子数为3以下的有机铵离子或碳原子数为3以下的脒鎓离子时,通常钙钛矿化合物具有三维结构。
钙钛矿化合物中,A为碳原子数4以上的有机铵离子或碳原子数4以上的脒鎓离子时,钙钛矿化合物具有二维结构和准二维(quasi-2D)结构中的任一种或两种。此时,钙钛矿化合物的晶体的一部分或整体中可以具有二维结构或准二维结构。
当二维的钙钛矿型晶体结构多个层叠时,变得与三维的钙钛矿型晶体结构等同(参考文献:P.PBoix等,J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898-907等)。
钙钛矿化合物中的A优选铯离子或脒鎓离子。
(构成成分B)
构成钙钛矿化合物的B可以为选自由1价金属离子、2价金属离子和3价金属离子组成的组中的1种以上的金属离子。B优选包含2价金属离子,更优选包含选自由铅和锡组成的组中的1种以上的金属离子,进一步优选包含铅。
(构成成分X)
构成钙钛矿化合物的X可以为选自由卤素离子和硫氰酸离子构成的组中的至少一种离子。
作为卤素离子,可列举氯化物离子、溴化物离子、氟化物离子、碘化物离子。X优选含有溴化物离子或碘化物离子,更优选含有溴化物离子,进一步优选含有溴化物离子和碘化物离子。
X为2种以上的卤素离子时,卤素离子的含有比率可以根据发光波长适当地选择。例如,可以为溴化物离子和氯化物离子的组合,或溴化物离子和碘化物离子的组合。
X优选为溴化物离子和碘化物离子的组合。
可以根据期望的发光波长适当地选择X。
X为溴化物离子的钙钛矿化合物可以发出通常在480nm以上、优选在500nm以上、更优选在520nm以上的波长范围具有强度最大的峰的荧光。
此外,X为溴化物离子的钙钛矿化合物可以发出通常在700nm以下、优选在600nm以下、更优选在580nm以下的波长范围具有强度最大的峰的荧光。
上述波长范围的上限值和下限值可以任意地组合。
钙钛矿化合物中的X为溴化物离子时,发出的荧光的峰通常为480~700nm,优选为500~600nm,更优选为520~580nm。
X为碘化物离子的钙钛矿化合物可以发出通常在520nm以上、优选为530nm以上、更优选为540nm以上的波长范围具有强度最大的峰的荧光。
此外,X为碘化物离子的钙钛矿化合物可以发出通常在800nm以下、优选为750nm以下、更优选为730nm以下的波长范围具有强度最大的峰的荧光。
上述波长范围的上限值和下限值可以任意地组合。
钙钛矿化合物中的X为碘化物离子时,发出的荧光的峰通常为520~800nm,优选为530~750nm,更优选为540~730nm。
X为氯化物离子的钙钛矿化合物可以发出通常在300nm以上、优选在310nm以上、更优选在330nm以上的波长范围具有强度最大的峰的荧光。
此外,X为氯化物离子的钙钛矿化合物可以发出通常在600nm以下、优选在580nm以下、更优选在550nm以下的波长范围具有强度最大的峰的荧光。
上述波长范围的上限值和下限值可以任意地组合。
钙钛矿化合物中的X为氯化物离子时,发出的荧光的峰通常为300~600nm,优选为310~580nm,更优选为330~550nm。
(三维结构的钙钛矿化合物的例示)
作为ABX(3+δ)表示的三维结构的钙钛矿化合物的优选例,可列举CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CH3NH3PbBr(3-y)Cly(0<y<3)、(H2N=CH-NH2)PbBr3、(H2N=CH-NH2)PbCl3、(H2N=CH-NH2)PbI3。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举CH3NH3Pb(1-a)CaaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)SraBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)LaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)BaaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)DyaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举CsPb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、CsPb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举CsPbBr3、CsPbCl3、CsPbI3、CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CsPbBr(3-y)Cly(0<y<3)。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr3(0<a≦0.7)。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举CsPb(1-a)ZnaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)AlaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)、CsPb(1-a)CoaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)MnaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)MgaBr3(0<a≦0.7)。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,0<δ≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,0<δ≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)。
作为三维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(H2N=CH-NH2)ZnaBr3(0<a≦0.7)、(H2N=CH-NH2)MgaBr3(0<a≦0.7)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)。
上述的三维结构的钙钛矿化合物的其中,更优选CsPbBr3、CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)、(H2N=CH-NH2)PbBr3,进一步优选(H2N=CH-NH2)PbBr3。
(二维结构的钙钛矿化合物的例示)
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,可列举(C4H9NH3)2PbBr4、(C4H9NH3)2PbCl4、(C4H9NH3)2PbI4、(C7H15NH3)2PbBr4、(C7H15NH3)2PbCl4、(C7H15NH3)2PbI4、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)。
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(C7H15NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)。
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)。
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)。
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(C4H9NH3)2PbBr4、(C7H15NH3)2PbBr4。
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(C4H9NH3)2PbBr(4-y)Cly(0<y<4)、(C4H9NH3)2PbBr(4-y)Iy(0<y<4)。
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr4(0<a≦0.7)。
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(C7H15NH3)2Pb(1-a)ZnaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)MgaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)CoaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)MnaBr4(0<a≦0.7)。
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<4)。
作为二维结构的钙钛矿化合物的优选例,也可列举(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<4)。
(半导体材料的粒径)
组合物中所含的(1)半导体材料为粒子状时,粒子状的(1)半导体材料(以下称为半导体粒子)的平均粒径,只要具有本发明的效果,就无特别限定。为了可以良好地维持晶体结构,半导体粒子的平均粒径优选为1nm以上。半导体粒子的平均粒径更优选为2nm以上,进一步优选为3nm以上。
此外,为了使半导体材料难以沉降,或者为了易于维持所期望的发光特性,半导体粒子的平均粒径优选为10μm以下。半导体粒子的平均粒径更优选为1μm以下,进一步优选为500nm以下。另外,“发光特性”是指,对发光性半导体粒子照射激发光而得到的变换光的量子产率、发光强度、色纯度等光学物性。色纯度可以用变换光的光谱的半值宽度评价。
半导体粒子的平均粒径的上限值和下限值可以任意地组合。
例如,半导体粒子的平均粒径优选为1nm以上10μm以下,更优选为2nm以上1μm以下,进一步优选为3nm以上500nm以下。
本说明书中,可以通过例如透射型电子显微镜(以下也称为TEM)或扫描型电子显微镜(以下也称为SEM)测定半导体粒子的平均粒径。具体而言,可以通过TEM或SEM测定20个半导体粒子的最大费雷特直径,通过计算作为测定值的算术平均值的平均最大费雷特直径,从而可以求得平均粒径。
本说明书中“最大费雷特直径”是指TEM或SEM照片中夹持半导体粒子的2根平行直线的最大距离。
半导体的粒子的中值粒径(D50),只要具有本发明的效果,就无特别限定。为了可以良好地维持晶体结构,优选为3nm以上。半导体粒子的中值粒径更优选为4nm以上,进一步优选为5nm以上。
此外,为了使半导体材料难以沉降,此外为了易于维持所期望的发光特性,半导体粒子的中值粒径(D50)优选为5μm以下。半导体粒子的中值粒径更优选为500nm以下,进一步优选为100nm以下。
半导体粒子的中值粒径(D50)的上限值和下限值可以任意地组合。
例如,半导体粒子的中值粒径(D50)优选为3nm以上5μm以下,更优选为4nm以上500nm以下,进一步优选为5nm以上100nm以下。
本说明书中,半导体粒子的粒度分布例如可以通过TEM、SEM测定。具体地,通过TEM或SEM观察20个半导体粒子的最大费雷特直径,从最大费雷特直径的分布求得中值粒径(D50)。
本实施方式中,上述(1)半导体材料可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
<<(2)表面修饰剂>>
(2)表面修饰剂是选自由叔胺、叔铵阳离子和由叔铵阳离子形成的盐组成的组中的至少一种化合物或离子,组合物中,位于(1)半导体材料的表面,作为(1)半导体材料的表面修饰剂(也称为封端配体)发挥作用。更具体而言,(2)表面修饰剂优选包覆(1)半导体材料的至少一部分表面。(2)表面修饰剂通过作为表面修饰剂包覆(1)半导体材料的至少一部分表面,由此(1)半导体材料的耐热性提高。
本实施方式中,包覆(1)半导体材料的至少一部分表面的(2)表面修饰剂,例如可以通过使用SEM或TEM等观察组合物来确认。进一步地,可以通过使用了SEM或TEM的能量色散型X射线分析(EDX)测定,解析详细的元素分布。
<叔胺>
作为叔胺,可列举例如下述式(A5)表示的叔胺。
【化4】
式(A5)中,R41~R43分别独立地表示烷基、环烷基、芳基、烯基或炔基,可以分别独立地具有取代基。作为上述取代基,作为例子可列举烃基、氨基、氰基、巯基、硝基等。R41~R43中所含的氢原子可以分别独立地被卤原子取代。
R41~R43的有机基团,无特别限制,但优选分别独立地为20以下的碳原子数的有机基团。另外,碳原子数为包括取代基的碳原子数的数。
作为R41~R43的烷基,作为例子可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基、正辛基、异辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等。此外,上述正烷基可以进一步地具有烷基作为侧链,成为支链状。
作为R41~R43的环烷基,如果碳原子数的合计在20以下的范围,作为例子可列举可以被烃基取代、也可以具有取代基的环丁基;可以具有取代基的环戊基;可以具有取代基的环己基等。
作为R41~R43的芳基,可列举可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的萘基、可以具有取代基的蒽基、可以具有取代基的芴基等。此处,取代基为烃基,且可在烃基整体的碳原子数为20以下的范围内在任意取代位置处取代,取代位置可以为多个。作为作为取代基的烃基,作为例子可列举可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的芳基等。
作为R41~R43的烯基,作为例子可列举乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基等。
作为R41~R43的炔基,作为例子可列举乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基、辛炔基、壬炔基、癸炔基、十一炔基、十二炔基、十三炔基、十四炔基、十五炔基、十六炔基、十七炔基、十八炔基、十九炔基、二十炔基等。
其中,R41、R42的有机基团优选碳原子数分别独立地为10以下,更优选为3以下,特别优选为1。R43的有机基团优选碳原子数为3以上,更优选为8以上,更优选为16以上。
进一步地R41~R43的有机基团的碳原子数的和优选为50以下,更优选为30以下,进一步优选为25以下。R41~R43的有机基团的碳原子数的和在上述上限值以下时,叔胺的尺寸成为在包覆(1)半导体材料方面合适的尺寸,作为结果,(1)半导体材料的耐热性提高。
特别优选R41~R43为直链的烷基。即,R41、R42的有机基团分别独立地优选为碳原子数为10以下的正烷基,更优选为碳原子数为3以下的正烷基,特别优选为甲基。此外,R43的有机基团优选为碳原子数为3以上的正烷基,更优选为碳原子数为8以上的正烷基,进一步优选为碳原子数为16以上的正烷基。
作为这样的R41、R42、R43的组合,优选R41、R42分别独立地为选自由甲基、乙基、正丙基组成的组中的烷基,R43为选自由正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基组成的组中的烷基。
作为式(A5)的化合物,可列举N-正辛基二甲基胺、N,N-二甲基癸胺、N,N-二甲基月桂胺、N,N-二甲基肉豆蔻胺、N,N-二甲基十六烷胺、N,N-二甲基硬脂胺、N,N-二甲基-正十八烷基胺、二癸基甲基胺、N,N-二-正辛基甲基胺、三庚基胺、N-甲基双十二烷胺、三正辛胺、三壬基胺,从提高耐久性的观点考虑,优选N-正辛基二甲基胺、N,N-二甲基癸胺、N,N-二甲基月桂胺、N,N-二甲基肉豆蔻胺、N,N-二甲基十六烷胺、N,N-二甲基硬脂胺、N,N-二甲基-正十八烷基胺,最优选N,N-二甲基-正十八烷基胺。
<叔铵阳离子、由叔铵阳离子形成的盐>
作为叔铵阳离子,可列举例如下述式(A6)表示的叔铵阳离子。但是,本实施方式的组合物中,上述(1)半导体材料为钙钛矿化合物时,钙钛矿化合物的构成成分A与作为(2)表面修饰剂的叔铵阳离子不同。
【化5】
上述式(A6)中,R41~R43表示与上述式(A5)具有的R41~R43相同的基团。
上述式(A6)表示的叔铵阳离子形成盐时,作为抗衡阴离子,无特别限制。作为抗衡阴离子,优选卤素离子、羧酸根离子等。作为卤素离子,可列举溴化物离子、氯化物离子、碘化物离子、氟化物离子。
本实施方式中,上述(2)表面修饰剂可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
<<(6)其他表面修饰剂>>
(6)其他表面修饰剂为选自由羧酸、羧酸根离子和羧酸盐组成的组中的至少1种化合物或离子。
(6)其他表面修饰剂为上述(2)表面修饰剂以外的表面修饰剂,在本实施方式的组合物中,位于(1)半导体材料的表面,作为(1)半导体材料的表面修饰剂发挥作用。更具体而言,优选地,(6)其他表面修饰剂包覆(1)半导体材料的至少一部分表面。通过(6)其他表面修饰剂作为表面修饰剂包覆(1)半导体材料的至少一部分表面,由此(1)半导体材料的耐热性提高。
本实施方式中,包覆(1)半导体材料的至少一部分表面的(6)其他表面修饰剂,例如可以通过使用SEM或TEM等观察组合物来确认。进一步地,可以通过使用了SEM或TEM的EDX测定,解析详细的元素分布。
<羧酸、羧酸根离子、羧酸盐>
作为表面修饰剂的羧酸根离子以下述式(A2)表示。作为表面修饰剂的羧酸盐为含有下述式(A2)表示的离子的盐。
R5-CO2 -…(A2)
作为表面修饰剂的羧酸,可列举在上述(A2)表示的羧酸根阴离子上键合有质子的羧酸。
式(A2)表示的离子中,R5表示一价烃基。R5表示的烃基可以为饱和烃基,也可以为不饱和烃基。
作为饱和烃基,可列举烷基或环烷基。
R5表示的烷基可以是直链状也可以是支链状。
R5表示的烷基的碳原子数通常为1~20,优选为5~20,更优选为8~20。
环烷基的碳原子数通常为3~30,优选为3~20,更优选为3~11。碳原子数也包括取代基的碳原子数。
R5表示的不饱和烃基可以为直链状,也可以为支链状。
R5表示的不饱和烃基的碳原子数通常为2~20,优选为5~20,更优选为8~20。
R5优选为烷基或不饱和烃基。作为不饱和烃基,优选烯基。
作为R5的烷基的具体例子,可列举R6~R9中例示的烷基。
作为R5的环烷基的具体例子,可列举R6~R9中例示的环烷基。
作为R5的烯基的具体例子,可列举乙烯基、丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基、2-壬烯基、2-十二烯基、9-十八烯基。
式(A2)表示的羧酸根阴离子优选油酸根阴离子。
羧酸根阴离子形成盐时,作为抗衡阳离子,无特别限制,但作为优选例可列举碱金属阳离子、碱土金属阳离子、铵阳离子等。
作为表面修饰剂的羧酸,优选油酸。
<<(3)溶剂>>
本实施方式的组合物具有的(3)溶剂,如果是可以使(1)半导体材料分散的介质就无特别限定。本实施方式的组合物具有的溶剂优选难以溶解(1)半导体材料的溶剂。
本说明书中“溶剂”是指,在1个大气压下、25℃中为液体状态的物质。但是,溶剂中不包含下述的聚合性化合物和聚合物。
作为溶剂,可列举下述(a)~(k)。
(a):酯
(b):酮
(c):醚
(d):醇
(e):二醇醚
(f):具有酰胺基的有机溶剂
(g):具有腈基的有机溶剂
(h):具有碳酸酯基的有机溶剂
(i):卤化烃
(j):烃
(k):二甲基亚砜
作为(a)酯,可列举例如甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯等。
作为(b)酮,可列举γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、甲基环己酮等。
作为(c)醚,可列举二乙醚、甲基叔丁基醚、二异丙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基甲烷、1,4-二恶烷、1,3-二氧杂戊环、4-甲基二氧杂戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、苯甲醚、苯乙醚等。
作为(d)醇,可列举甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-甲基-2-丁醇、甲氧基丙醇、双丙酮醇、环己醇、2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-四氟-1-丙醇等。
作为(e)二醇醚,可列举乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、三乙二醇二甲醚等。
作为(f)具有酰胺基的有机溶剂,可列举N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等。
作为(g)具有腈基的有机溶剂,可列举乙腈、异丁腈、丙腈、甲氧基乙腈等。
作为(h)具有碳酸酯基的有机溶剂,可列举碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等。
作为(i)卤化烃,可列举二氯甲烷、氯仿等。
作为(j)烃,可列举正戊烷、环己烷、正己烷、1-十八碳烯、苯、甲苯、二甲苯等。
这些溶剂中,(a)酯、(b)酮、(c)醚、(g)具有腈基的有机溶剂、(h)具有碳酸酯基的有机溶剂、(i)卤化烃和(j)烃,极性低,被认为难以溶解(1)半导体材料,因此优选。
进一步地,作为本实施方式的组合物中使用的溶剂,更优选(i)卤化烃、(j)烃。
本实施方式的组合物中,上述溶剂可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
<<(4)聚合性化合物>>
本实施方式的组合物具有的(4)聚合性化合物,优选在制造本实施方式的组合物的温度下难以溶解本实施方式的(1)半导体材料的化合物。
本说明书中“聚合性化合物”是指具有聚合性基团的单体化合物(monomer,单体)。例如聚合性化合物可列举在1个大气压、25℃下为液体状态的单体。
例如,在室温、常压下制造组合物时,作为聚合性化合物,没有特别限制,例如可列举苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈等公知的聚合性化合物。其中,作为聚合性化合物,优选作为丙烯酸系树脂的单体的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一种或两种。
本实施方式的组合物中,聚合性化合物可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
本实施方式的组合物中,丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的总量相对于所有(4)聚合性化合物的比例可以为10mol%以上。该比例可以为30mol%以上,可以为50mol%以上,可以为80mol%以上,也可以为100mol%。
<<(4-1)聚合物>>
本实施方式的组合物中所含的聚合物,优选在制造本实施方式的组合物的温度下本实施方式的(1)半导体材料的溶解度低的聚合物。
例如,在室温、常压下制造组合物时,作为聚合物,没有特别限制,例如可以举出聚苯乙烯、丙烯酸系树脂、环氧树脂等公知的聚合物。其中,作为聚合物,优选丙烯酸系树脂。丙烯酸系树脂含有来源于丙烯酸酯的结构单元或来源于甲基丙烯酸酯的结构单元中的任一种或两种结构单元。
本实施方式的组合物中,来源于丙烯酸酯的结构单元和来源于甲基丙烯酸酯的结构单元的总量相对于(4-1)聚合物中所含的所有的结构单元的比例,可以为10mol%以上。该比例可以为30%mol以上,可以为50mol%以上,可以为80mol%以上,也可以为100mol%。
(4-1)聚合物的重均分子量优选为100~1200000,更优选为1000~800000,进一步优选为5000~150000。
本说明书中“重均分子量”是指通过凝胶渗透色谱(GPC)法测定的聚苯乙烯换算值。
本实施方式中,上述(4-1)聚合物可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
<<(5)改性体组>>
(5)改性体组为选自由硅氮烷、硅氮烷改性体、下述的式(C1)表示的化合物、式(C1)表示的化合物的改性体、下述的式(C2)表示的化合物、式(C2)表示的化合物的改性体、下述的式(A5-51)表示的化合物、式(A5-51)表示的化合物的改性体、下述的式(A5-52)表示的化合物、式(A5-52)表示的化合物的改性体、硅酸钠和硅酸钠的改性体组成的组中的1种以上的化合物。
组合物中,(5)改性体组优选以被(2)表面修饰剂包覆的(1)半导体材料为核形成壳结构。具体而言,(5)改性体组优选包覆在(2)表面修饰剂的至少一部分表面,该(2)表面修饰剂的至少一部分表面包覆在(1)半导体材料表面,也可以包覆在未包覆有(2)表面修饰剂的(1)半导体材料的至少一部分表面。
本实施方式中,包覆(1)半导体材料或(2)表面修饰剂的至少一部分表面的(5)改性体组,例如可以通过使用SEM或TEM等观察组合物来确认。进一步地,可以通过使用了SEM或TEM的EDX测定,解析详细的元素分布。
本说明书中“改性”是指,具有Si-N键、Si-SR键(R为氢原子或有机基团)或Si-OR键(R为氢原子或有机基团)的硅化合物水解,产生具有Si-O-Si键的硅化合物。Si-O-Si键可以由分子间的缩合反应生成,也可以由分子内的缩合反应生成。
本说明书中,“改性体”是指通过对具有Si-N键、Si-SR键或Si-OR键的硅化合物改性而得到的化合物。
(1.硅氮烷)
硅氮烷为具有Si-N-Si键的化合物。硅氮烷可以为直链状、支链状或环状中的任意种。
硅氮烷可以为低分子硅氮烷,也可以为高分子硅氮烷。本说明书中,有时将高分子硅氮烷记载为聚硅氮烷。
本说明书中“低分子”是指数均分子量小于600。
此外,本说明书中“高分子”是指,数均分子量为600以上2000以下。
本说明书中“数均分子量”是指通过渗透凝胶色谱(GPC)法测定的聚苯乙烯换算值。
(1-1.低分子硅氮烷)
作为硅氮烷,例如优选是作为低分子硅氮烷的下述式(B1)表示的二硅氮烷。
【化6】
式(B1)中,R14和R15分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烯基、碳原子数3~20的环烷基、碳原子数6~20的芳基或碳原子数1~20的烷基甲硅烷基。
R14和R15可以具有氨基等取代基。存在多个的R15可以相同,也可以不同。
作为式(B1)表示的低分子硅氮烷,可列举1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氮烷、1,3-二苯基四甲基二硅氮烷和1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷。
(1-2.低分子硅氮烷)
作为硅氮烷,也优选例如下述式(B2)表示的低分子硅氮烷。
【化7】
式(B2)中,R14和R15与上述式(B1)中的R14和R15相同。
存在多个的R14可以相同,也可以不同。
存在多个的R15可以相同,也可以不同。
式(B2)中,n1表示1以上20以下的整数。n1可以为1以上10以下的整数,也可以为1或2。
作为式(B2)表示的低分子硅氮烷,可列举八甲基环四硅氮烷,2,2,4,4,6,6-六甲基环三硅氮烷和2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷。
作为低分子的硅氮烷,优选八甲基环四硅氮烷和1,3-二苯基四甲基二硅氮烷,更优选八甲基环四硅氮烷。
(1-3.高分子硅氮烷)
作为硅氮烷,优选例如下述式(B3)表示的高分子硅氮烷(聚硅氮烷)。
聚硅氮烷为具有Si-N-Si键的高分子化合物。式(B3)表示的聚硅氮烷的结构单元可以为一种也可以为多种。
【化8】
式(B3)中,R14和R15与上述式(B1)中的R14和R15相同。
式(B3)中,*表示键合位置。分子链末端的N原子的键合位置处键合有R14。
在分子链末端的Si原子的键合位置处键合有R15。
存在多个的R14可以相同,也可以不同。
存在多个的R15可以相同,也可以不同。
m表示2以上10000以下的整数。
式(B3)表示的聚硅氮烷可以为例如R14和R15全部为氢原子的全氢聚硅氮烷。
此外,式(B3)表示的聚硅氮烷也可以为例如至少一个R115为氢原子以外的基团的有机聚硅氮烷。可以根据用途适当地选择全氢聚硅氮烷和有机聚硅氮烷,也可以混合使用。
(1-4.高分子硅氮烷)
作为硅氮烷,例如也优选具有下述式(B4)表示的结构的聚硅氮烷。
聚硅氮烷可以在分子内的一部分具有环结构,例如也可以具有式(B4)表示的结构。
【化9】
式(B4)中,*表示键合位置。
式(B4)的键合位置可以与式(B3)表示的聚硅氮烷的键合位置或式(B3)表示的聚硅氮烷的结构单元的键合位置键合。
此外,聚硅氮烷在分子内含有多个式(B4)表示的结构时,式(B4)表示的结构的键合位置可以与其他式(B4)表示的结构的键合位置直接键合。
在与式(B3)表示的聚硅氮烷的键合位置、式(B3)表示的聚硅氮烷的结构单元的键合位置和其他式(B4)表示的结构的键合位置中的任一个均未键合的N原子的键合位置处键合有R14。
在与式(B3)表示的聚硅氮烷的键合位置、式(B3)表示的聚硅氮烷的结构单元的键合位置和其他式(B4)表示的结构的键合位置中的任一个均未键合的Si原子的键合位置处键合有R15。
n2表示1以上10000以下的整数。n2可以为1以上10以下的整数,也可以为1或2。
通常的聚硅氮烷例如具有存在直链结构及6员环或8员环等环结构的结构,即具有上述(B3)、(B4)表示的结构。通常的聚硅氮烷的分子量,以数均分子量(Mn)计为600~2000左右(聚苯乙烯),根据分子量可以为液体或固体的物质。
聚硅氮烷可以使用市售品,作为市售品,可列举NN120-10、NN120-20、NAX120-20、NN110、NAX120、NAX110、NL120A、NL110A、NL150A、NP110、NP140(AZElectronic Materials株式会社制造)以及AZNN-120-20、Durazane(注册商标)1500Slow Cure、Durazane1500 RapidCure、Durazane1800和Durazane1033(默克功能性材料(Merck Performance Materials)株式会社制造)等。
聚硅氮烷优选为AZNN-120-20、Durazane1500 Slow Cure、Durazane1500RapidCure,更优选为Durazane1500 Slow Cure、Durazane1500 Rapid Cure,进一步地优选为Durazane1500 Rapid Cure。
对于式(B2)表示的低分子硅氮烷的改性体,未与氮原子键合的硅原子的比例,相对于全部硅原子,优选为0.1~100%。此外,未与氮原子键合的硅原子的比例,优选为10~98%,进一步优选为30~95%。
另外,使用下述的测定值,以((Si(摩尔)-(SiN键中的N(摩尔))/Si(摩尔)×100求得“未与氮原子键合的硅原子的比例”。考虑改性反应时,“未与氮原子键合的硅原子的比例”是指“改性处理中产生的硅氧烷键中所含的硅原子的比例”。
对于式(B3)表示的聚硅氮烷的改性体,未与氮原子键合的硅原子的比例,相对于全部硅原子,优选为0.1~100%。此外,未与氮原子键合的硅原子的比例更优选为10~98%,进一步优选为30~95%。
具有式(B4)表示的结构的聚硅氮烷的对于改性体,未与氮原子键合的硅原子的比例,相对于全部硅原子,优选为0.1~99%。此外,未与氮原子键合的硅原子的比例更优选为10~97%,进一步优选为30~95%。
改性体中的Si原子数、SiN键的数量可以通过X射线光电子能谱法(XPS)测定。
对于改性体,使用基于上述方法的测定值求出“未与氮原子键合的硅原子的比例”优选为0.1~99%,更优选为10~99%,进一步优选为30~95%。
作为(5)改性体组中所含的硅氮烷或其改性体,无特别限制,但从提高分散性、可以抑制凝聚的观点考虑,优选有机聚硅氮烷或其改性体。
作为有机聚硅氮烷,例如可以为由式(B3)表示且R14和R15中的至少1个可以为碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烯基、碳原子数3~20的环烷基、碳原子数6~20的芳基或碳原子数1~20的烷基甲硅烷基的有机聚硅氮烷。
此外,作为有机聚硅氮烷,例如可以为包含式(B4)表示的结构、至少1个键合位置与R14或R15键合、上述R14和R15中的至少1个为碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烯基、碳原子数3~20的环烷基、碳原子数6~20的芳基或碳原子数1~20的烷基甲硅烷基的有机聚硅氮烷。
有机聚硅氮烷优选为由式(B3)且R14和R15中的至少1个为甲基的有机聚硅氮烷、或包含式(B4)表示的结构、至少1个键合位置与R14或R15键合、上述R14和R15中的至少1个为甲基的聚硅氮烷。
(2.式(C1)表示的化合物、式(C2)表示的化合物)
作为(5)改性体组,可以为下述式(C1)表示的化合物、下述式(C2)表示的化合物。
【化10】
式(C1)中,Y5表示单键、氧原子或硫原子。
Y5为氧原子时,R30、R31分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基或碳原子数为2~20的不饱和烃基。
Y5为单键或硫原子时,R30表示碳原子数1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基、或碳原子数为2~20的不饱和烃基,R31表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基或碳原子数为2~20的不饱和烃基。
式(C2)中,R30、R31、R32分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基或碳原子数为2~20的不饱和烃基。
式(C1)、(C2)中,R30、R31、R32表示的烷基、环烷基、不饱和烃基中所含的氢原子可以分别独立地被卤原子或氨基取代。
作为可以取代R30、R31、R32表示的烷基、环烷基、不饱和烃基中所含的氢原子的卤原子,可列举例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,从化学稳定性的观点考虑,优选氟原子。
式(C1)、(C2)中,a为1~3的整数。
a为2或3时,存在多个的Y5可以相同,也可以不同。
a为2或3时,存在多个的R30可以相同,也可以不同。
a为2或3时,存在多个的R32可以相同,也可以不同。
a为1或2时,存在多个的R31可以相同,也可以不同。
R30和R31表示的烷基可以为直链状,也可以为支链状。
式(C1)表示的化合物中,Y5为氧原子时,R30表示的烷基的碳原子数,从改性迅速进行的角度考虑,优选为1~20。此外,R30表示的烷基的碳原子数更优选为1~3,进一步优选为1。
式(C1)表示的化合物中,Y5为单键或硫原子时,R30表示的烷基的碳原子数优选为5~20,更优选为8~20。
式(C1)表示的化合物中,从改性迅速进行的角度考虑,Y5优选氧原子。
式(C2)表示的化合物中,R30和R32表示的烷基的碳原子数,从改性迅速进行的角度考虑,优选分别独立地为1~20。此外,R30和R32表示的烷基的碳原子数更优选分别独立地为1~3,进一步优选为1。
式(C1)表示的化合物和式(C2)表示的化合物两者的R31表示的烷基的碳原子数优选为1~5,更优选为1~2,进一步优选为1。
作为R30、R31和R32表示的烷基的具体例子,可列举R6~R9表示的基团中例示的烷基。
R30、R31和R32表示的环烷基的碳原子数优选为3~20,更优选为3~11。碳原子数包括取代基的碳原子数。
当R30、R31和R32表示的环烷基中的氢原子分别独立地被烷基取代时,环烷基的碳原子数为4以上。环烷基中的氢原子可以被取代的烷基的碳原子数为1~27。
作为R30、R31和R32表示的环烷基的具体例子,可列举R6~R9表示的基团中例示的环烷基。
R30、R31和R32表示的不饱和烃基可以为直链状,可以为支链状,也可以为环状。
R30、R31和R32表示的不饱和烃基的碳原子数优选为5~20,更优选为8~20。
作为R30、R31和R32表示的不饱和烃基,优选烯基,更优选为碳原子数8~20的烯基。
作为R30、R31和R32表示的烯基,可例示R6~R9表示的基团中例示的直链状或支链状的烷基中,任一个碳原子间的单键(C-C)被双键(C=C)取代的烯基。烯基中,双键的位置并无限定。
作为这样的烯基的优选例子,可列举例如乙烯基、丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基、2-壬烯基、2-十二烯基、9-十八烯基。
R30和R32优选为烷基或不饱和烃基,更优选为烷基。
R31优选为氢原子、烷基或不饱和烃基,更优选为烷基。
R31表示的烷基、环烷基和不饱和烃基具有上述碳原子数时,式(C1)表示的化合物、式(C2)表示的化合物易于被水解,易于产生改性体。因此,式(C1)表示的化合物的改性体和式(C2)表示的化合物的改性体易于包覆(1)半导体材料的表面。认为:其结果,即使在热环境下,(1)半导体材料也难以劣化,可以得到耐久性高的(1)半导体材料。
作为式(C1)表示的化合物,具体而言,可列举四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基苯基硅烷、乙氧基三乙基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、甲氧基二甲基(苯基)硅烷、五氟苯基乙氧基二甲基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、3-氯丙基二甲氧基甲基硅烷、(3-氯丙基)二乙氧基(甲基)硅烷、(氯甲基)二甲氧基(甲基)硅烷、(氯甲基)二乙氧基(甲基)硅烷、二乙氧基二甲基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、二甲氧基二苯基硅烷、二甲氧基甲基苯基硅烷、二乙氧基二苯基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、二乙氧基(甲基)苯基硅烷、二甲氧基(甲基)(3,3,3-三氟丙基)硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、(3-溴丙基)三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、(氯甲基)三乙氧基硅烷、(氯甲基)三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、三乙氧基乙基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、三甲氧基(甲基)硅烷、三乙氧基甲基硅烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十七氟癸基)硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-正辛基硅烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)硅烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷等。
其中,作为式(C1)表示的化合物,优选三甲氧基苯基硅烷、甲氧基二甲基(苯基)硅烷、二甲氧基二苯基硅烷、二甲氧基甲基苯基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十七氟癸基)硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-正辛基硅烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)硅烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四异丙氧基硅烷,更优选四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四异丙氧基硅烷,最优选四甲氧基硅烷。
进一步地,作为式(C1)表示的化合物,也可以为十二烷基三甲氧基硅烷、三甲氧基苯基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)硅烷。
(3.式(A5-51)表示的化合物、式(A5-52)表示的化合物)
作为(5)改性体组,也可以为下述式(A5-51)表示的化合物、下述式(A5-52)表示的化合物。
【化11】
式(A5-51)和式(A5-52)中,AC为2价烃基,Y15为氧原子或硫原子。
式(A5-51)和式(A5-52)中,R122和R123分别独立地表示氢原子、烷基或环烷基。
式(A5-51)和式(A5-52)中,R124表示烷基或环烷基。
式(A5-51)和式(A5-52)中,R125和R126分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基或环烷基。
R122~R126为烷基时,可以为直链状也可以为支链状。烷基的碳原子数通常为1~20,优选为5~20,更优选为8~20。
R122~R126为环烷基时,环烷基可以具有烷基作为取代基。环烷基的碳原子数通常为3~30,优选为3~20,更优选为3~11。碳原子数包括取代基的碳原子数。
R122~R126表示的烷基、环烷基中所含的氢原子可以分别独立地被卤原子或氨基取代。
作为可以取代R122~R126表示的烷基、环烷基中所含的氢原子的卤原子,可列举例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,从化学稳定性的观点考虑,优选氟原子。
作为R122~R126的烷基的具体例子,可列举R6~R9中例示的烷基。
作为R122~R126的环烷基的具体例子,可列举R6~R9中例示的环烷基。
作为R125、R126的烷氧基,可例示R6~R9中例示的直链状或支链状的烷基与氧原子键合的1价基团。
R125、R126为烷氧基时,可列举甲氧基、乙氧基、丁氧基等,优选为甲氧基。
AC表示的2价烃基只要是从烃化合物中去除2个氢原子的基团即可,上述烃化合物可以为脂肪族烃,可以为芳香族烃,也可以为饱和脂肪族烃。AC为亚烷基时,可以为直链状也可以为支链状。亚烷基的碳原子数通常为1~100,优选为1~20,更优选为1~5。
作为式(A5-51)表示的化合物,优选三甲氧基[3-(甲基氨基)丙基]硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、3-氨基丙基二乙氧基甲基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
作为式(A5-51)表示的化合物,优选R122和123为氢原子,R124为烷基,R125和R126为烷氧基的化合物。更优选例如3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
作为式(A5-51)表示的化合物,进一步优选3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
作为式(A5-52)表示的化合物,进一步优选3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷。
(硅酸钠)
作为(5)改性体组,也可以为硅酸钠(Na2SiO3)。
硅酸钠可以通过用酸处理从而进行水解,被改性。
本实施方式中,上述(5)改性体组可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
<关于各成分的混合比>
本实施方式的组合物中,可以根据构成组合物的成分的种类等,适当地确定(1)半导体材料和(2)表面修饰剂的混合比。
本实施方式的组合物中,(1)半导体材料和(2)表面修饰剂的摩尔比[(1)半导体材料/(2)表面修饰剂]可以为0.0001~1000,也可以为0.01~100。
在难以产生(1)半导体材料凝聚、也可以良好地发挥发光性方面,优选(1)半导体材料和(2)表面修饰剂的混合比所涉及的范围在上述范围内的树脂组合物。
本实施方式的组合物中,(1)半导体材料为钙钛矿化合物时,作为钙钛矿化合物的B成分的金属离子与(2)叔胺的N元素的摩尔比[N/B]可以为0.001~100,可以为0.01~10,也可以为0.1~1。
本实施方式的组合物中,(1)半导体材料和(5)改性体组的混合比,只要是能发挥(5)改性体组带来的耐久性提高的作用的程度即可,可以根据(1)半导体材料和(5)改性体组的种类等而适当地确定。
本实施方式的组合物中,(1)半导体材料为钙钛矿化合物时,作为(1)半导体材料的B成分的金属离子与(5)改性体组的Si元素的摩尔比[Si/B]可以为0.001~2000,也可以为0.01~500。
本实施方式的组合物中,(5)改性体组为式(B1)或(B2)表示的硅氮烷和其改性体,(1)半导体材料为钙钛矿化合物时,作为(1)半导体材料的B成分的金属离子与(5)改性体组的Si的摩尔比[Si/B],可以为1~1000,可以为10~500,也可以为20~300。
本实施方式的组合物中,(5)改性体组为具有式(B3)表示的结构的聚硅氮烷,(1)半导体材料为钙钛矿化合物时,作为(1)半导体材料的B成分的金属离子与(5)改性体组的Si元素的摩尔比[Si/B],可以为0.001~2000,可以为0.01~2000,可以为0.1~1000,可以为1~500,也可以为2~300。
在特别良好地发挥(5)改性体组带来的耐久性提高的作用方面,(1)半导体材料和(5)改性体组的混合比所涉及的范围在上述范围内的组合物优选。
作为上述钙钛矿化合物的B成分的金属离子和改性体的Si元素的摩尔比[Si/B],可以根据以下的方法求出。
通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定作为B成分的金属的质量,将测定值换算为物质量,从而求出作为钙钛矿化合物的B成分的金属离子的物质量(B)(单位:摩尔)。
从将使用的改性体的原料化合物的质量换算为物质量后的值和单位质量的原料化合物中所含的Si量(物质量),求出改性体的Si元素的物质量(Si)。如果原料化合物为低分子化合物,则原料化合物的单位质量是指原料化合物的分子量,如果原料化合物为高分子化合物,则原料化合物的单位质量是指原料化合物的重复单元的分子量。
可以根据Si元素的物质量(Si)和作为钙钛矿化合物的B成分的金属离子的物质量(B)计算摩尔比[Si/B]。
<组合物的制造方法>
以下,关于本发明中的组合物的制造方法,示出实施方式进行说明。此外,本实施方式的组合物并不限定于通过以下的实施方式的组合物的制造方法制造的组合物。
<(1)半导体材料的制造方法>
((i)~(vii)的半导体材料的制造方法)
(i)~(vii)的半导体材料可以用对混合了构成半导体材料的元素的单体或构成半导体材料的元素的化合物以及脂溶性溶剂的混合液加热的方法制造。
作为包含构成半导体材料的元素的化合物的例子,无特别限制,可列举氧化物、乙酸盐、有机金属化合物、卤化物、硝酸盐等。
作为脂溶性溶剂,可列举例如具有碳原子数4~20的烃基的含氮化合物、具有碳原子数4~20的烃基的含氧化合物等。
作为碳原子数4~20的烃基,可列举饱和脂肪族烃基、不饱和脂肪族烃基、脂环式烃基、芳香族烃基。
作为碳原子数4~20的饱和脂肪族烃基,可列举正丁基、异丁基、正戊基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基等。
作为碳原子数4~20的不饱和脂肪族烃基,可列举油基。
作为碳原子数4~20的脂环式烃基,可列举环戊基、环己基等。
作为碳原子数4~20的芳香族烃基,可列举苯基、苄基、萘基、萘甲基等。
作为碳原子数4~20的烃基,优选饱和脂肪族烃基和不饱和脂肪族烃基。
作为含氮化合物,可列举胺类、酰胺类。
作为含氧化合物,可列举脂肪酸类。
这样的脂溶性溶剂中,优选具有碳原子数4~20的烃基的含氮化合物。作为这样的含氮化合物,优选例如正丁胺、异丁胺、正戊胺、正己胺、辛胺、癸胺、十二烷胺、十六烷胺、十八烷胺等烷基胺;油胺等烯基胺。
这样的脂溶性溶剂能够键合在通过合成生成的半导体材料的表面。作为脂溶性溶剂键合于半导体材料的表面时的键,可列举例如共价键、离子键、配位键、氢键、范德华键等化学键。
上述混合液的加热温度,只要根据使用的原料(单体、化合物)的种类适当设定即可。混合液的加热温度,例如优选130~300℃,更优选240~300℃。加热温度在上述下限值以上时,晶体结构易于单一化,因此优选。加热温度在上述上限值以下时,产生的半导体材料的晶体结构难以裂开,易于得到目标物,因此优选。
混合液的加热时间,只要根据使用的原料(单体、化合物)的种类、加热温度适当设定即可。混合液的加热时间,例如优选数秒~数小时,更优选1~60分钟。
上述半导体材料的制造方法中,通过对加热后的混合液冷却,从而得到含有作为目标物的半导体材料的沉淀物。通过分离沉淀物并适当地洗涤,从而得到作为目标物的半导体材料。
对于分离了沉淀物的上清液,也可以添加合成的半导体材料所不溶或难溶的溶剂,使上清液中的半导体材料的溶解度降低并生成沉淀物,回收上清液中所含的半导体材料。作为“半导体材料所不溶或难溶的溶剂”,可列举例如甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等。
上述半导体材料的制造方法中,也可以将分离的沉淀物加入到有机溶剂(例如氯仿、甲苯、己烷、正丁醇等)中作为含有半导体材料的溶液。
((viii)的半导体材料的制造方法)
(viii)的半导体材料的制造方法,可以参考已知文献(Nano Lett.2015,15,3692-3696,ACSNano,2015,9,4533-4542),通过以下所述的方法制造。
(第1制造方法)
作为钙钛矿化合物的制造方法,可列举包括将含有构成钙钛矿化合物的A成分的化合物、含有B成分的化合物和含有X成分的化合物溶解于第1溶剂而得到溶液的工序,以及将得到的溶液和第2溶剂混合的工序的制造方法。
第2溶剂为相对于钙钛矿化合物的溶解度比第1溶剂低的溶剂。
另外,溶解度是指,进行将得到的溶液和第2溶剂混合的工序的温度下的溶解度。
作为第1溶剂和第2溶剂,可列举选自作为上述(a)~(k)列举的有机溶剂的组中的至少2种。
例如,在室温(10℃~30℃)下进行混合溶液和第2溶剂的工序时,作为第1溶剂,可列举上述(d)醇、(e)二醇醚、(f)具有酰胺基的有机溶剂、(k)二甲基亚砜。
此外,在室温(10℃~30℃)下进行混合溶液和第2溶剂的工序时,作为第2溶剂,可列举上述(a)酯、(b)酮、(c)醚、(g)具有腈基的有机溶剂、(h)具有碳酸酯基的有机溶剂、(i)卤化烃、(j)烃。
以下具体说明第1制造方法。
首先,将含有A成分的化合物、含有B成分的化合物和含有X成分的化合物溶解于第1溶剂中,得到溶液。“含有A成分的化合物”可以含有X成分。“含有B成分的化合物”也可以含有X成分。
接着,将得到的溶液和第2溶剂混合。将溶液和第2溶剂混合的工序可以为(I)将溶液加入第2溶剂中,也可以为(II)将第2溶剂加入到溶液中。为了使第1制造方法产生的钙钛矿化合物的粒子容易地分散于溶液中,(I)将溶液加入到第2溶剂为宜。
将溶液和第2溶剂混合时,将一种加入到另一种中为宜。此外,也可以边搅拌边混合溶液和第2溶剂。
混合溶液和第2溶剂的工序中,溶液和第2溶剂的温度无特别限制。为了使得到的钙钛矿化合物易于析出,优选为-20℃~40℃的范围,更优选为-5℃~30℃的范围。溶液的温度和第2溶剂的温度可以相同,也可以不同。
第1溶剂和第2溶剂相对于钙钛矿化合物的溶解度的差优选为100μg/溶剂100g~90g/溶剂100g,更优选为1mg/溶剂100g~90g/溶剂100g。
作为第1溶剂和第2溶剂的组合,优选第1溶剂为N,N-二甲基乙酰胺等具有酰胺基的有机溶剂、二甲基亚砜,第2溶剂为卤化烃、烃。第1溶剂和第2溶剂为这些溶剂的组合时,例如进行在室温(10℃~30℃)下混合的工序时,易于控制第1溶剂和第2溶剂相对于钙钛矿化合物的溶解度的差在100μg/溶剂100g~90g/溶剂100g,因此优选。
通过混合溶液和第2溶剂,得到的混合液中钙钛矿化合物的溶解度降低,钙钛矿化合物析出。由此,得到含有钙钛矿化合物的分散液。
对于得到的含有钙钛矿化合物的分散液进行固液分离,从而可以回收钙钛矿化合物。作为固液分离的方法,可列举过滤、利用溶剂的蒸发进行的浓缩等。通过进行固液分离,可以仅回收钙钛矿化合物。
另外,上述的制造方法中,由于得到的钙钛矿化合物的粒子在分散液中易于稳定而分散,因此优选包括加入上述表面修饰剂的工序。
添加表面修饰剂的工序优选在混合溶液和第2溶剂的工序之前进行。具体而言,表面修饰剂可以添加在第1溶剂中,也可以添加在溶液中,还可以添加在第2溶剂中。此外,表面修饰剂可以添加在第1溶剂和第2溶剂两者中。
此外,上述的制造方法中,混合溶液和第2溶剂的工序之后,优选包括通过离心分离、过滤等手段去除粗大粒子的工序。通过除去工序除去的粗大粒子的尺寸优选为10μm以上,更优选为1μm以上,进一步地优选为500nm以上。
(第2制造方法)
作为钙钛矿化合物的制造方法,可列举包括将含有构成钙钛矿化合物的A成分的化合物、含有B成分的化合物和含有X成分的化合物溶解于高温的第3溶剂并得到溶液的工序,以及将溶液冷却的工序的制造方法。
以下具体说明第2制造方法。
首先,将含有A成分的化合物、含有B成分的化合物和含有X成分的化合物溶解于高温的第3溶剂得到溶液。“含有A成分的化合物”可以含有X成分。
“含有B成分的化合物”也可以含有X成分。
本工序可以设为,向高温的第3溶剂中添加各化合物使其溶解得到溶液。
此外,本工序也可以设为,向第3溶剂中添加各化合物之后,通过升温得到溶液。
作为第3溶剂,可列举可以溶解作为原料的含有A成分的化合物、含有B成分的化合物和含有X成分的化合物的溶剂。具体而言,作为第3溶剂,可列举例如上述第1溶剂、第2溶剂。
所谓“高温”只要是各原料溶解的温度的溶剂即可。例如,作为高温的第3溶剂的温度,优选为60~600℃,更优选为80~400℃。
接着,使得到的溶液冷却。
作为冷却的温度,优选为-20~50℃,更优选为-10~30℃。
作为冷却速度,优选为0.1~1500℃/分钟,更优选为10~150℃/分钟。
通过使高温溶液冷却,基于溶液的温度差引起的溶解度的差,可以使钙钛矿化合物析出。由此,得到包含钙钛矿化合物的分散液。
对于得到的含有钙钛矿化合物的分散液,通过进行固液分离,可以回收钙钛矿化合物。作为固液分离的方法,可列举第1制造方法中例示的方法。
另外,上述的制造方法中,得到的钙钛矿化合物的粒子在分散液中易于稳定而分散,因此优选包括加入上述表面修饰剂的工序。
添加表面修饰剂的工序,优选在冷却工序之前进行。具体而言,表面修饰剂可以添加入到第3溶剂中,也可以添加入到包含含有A成分的化合物、含有B成分的化合物和含有X成分的化合物中的至少1种的溶液中。
此外,上述的制造方法中,优选包括在冷却工序之后通过第1制造方法中例示的离心分离、过滤等手段去除粗大粒子的工序。
(第3制造方法)
作为钙钛矿化合物的制造方法,可列举包括得到使含有构成钙钛矿化合物的A成分的化合物和含有B成分的化合物溶解的第1溶液的工序;得到使构成钙钛矿化合物的含有X成分的化合物溶解的第2溶液的工序;混合第1溶液和第2溶液得到混合液的工序;以及使得到的混合液冷却的工序的制造方法。
以下具体说明第3制造方法。
首先,使含有A成分的化合物和含有B成分的化合物溶解于高温的第4溶剂得到第1溶液。
作为第4溶剂,可列举可以使含有A成分的化合物和含有B成分的化合物溶解的溶剂。具体而言,作为第4溶剂,可列举上述第3溶剂。
所谓“高温”只要是含有A成分的化合物和含有B成分溶解的化合物的温度即可。例如,作为高温的第4溶剂的温度,优选为60~600℃,更优选为80~400℃。
此外,使含有X成分的化合物溶解于第5溶剂得到第2溶液。含有X成分的化合物可以含有B成分。
作为第5溶剂,可列举可以溶解含有X成分的化合物的溶剂。
具体而言,作为第5溶剂,可列举上述第3溶剂。
接着,将得到的第1溶液和第2溶液混合而得到混合液。混合第1溶液和第2溶液时,将一种溶液滴加到另一种中为宜。此外,边搅拌边混合第1溶液和第2溶液为宜。
接着,使得到的混合液冷却。
作为冷却的温度,优选为-20~50℃,更优选为-10~30℃。
作为冷却速度,优选为0.1~1500℃/分钟,更优选为10~150℃/分钟。
通过使混合液冷却,基于混合液的温度差引起的溶解度的差,可以使钙钛矿化合物析出。由此,可以得到包含钙钛矿化合物的分散液。
对于含有得到的钙钛矿化合物的分散液,通过进行固液分离,可以回收钙钛矿化合物。作为固液分离的方法,可列举第1制造方法例示的方法。
另外,上述的制造方法中,得到的钙钛矿化合物的粒子在分散液中易于稳定而分散,因此优选包括加入上述表面修饰剂的工序。
添加表面修饰剂的工序,优选在冷却工序之前进行。具体而言,表面修饰剂可以添加入第4溶剂、第5溶剂、第1溶液、第2溶液、混合液中的任意种中。
此外,上述的制造方法中,优选包括在冷却工序之后通过第1制造方法中例示的离心分离、过滤等手段去除粗大粒子的工序。
<<组合物的制造方法1>>
以下,为了使组合物的性状易于理解,将组合物的制造方法1中得到的组合物称为“液状组合物”。
本实施方式的液状组合物,可以通过在(1)半导体材料和(2)表面修饰剂中,进一步混合(3)溶剂和(4)聚合性化合物中的任意一种或两种从而制造。
在混合(1)半导体材料和(2)表面修饰剂,以及(3)溶剂和(4)聚合性化合物中的任一种或两种时,优选边搅拌边混合。
混合(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(4)聚合性化合物时,对混合时的温度无特别限制。为了易于均匀地混合(1)半导体材料和(2)表面修饰剂,优选为0℃~100℃的范围,更优选为10℃~80℃的范围。
(含有(3)溶剂的液状组合物的制造方法)
作为含有(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(3)溶剂的组合物的制造方法,例如可以为下述制造方法(a1),也可以为下述制造方法(a2)。
制造方法(a1):包括混合(1)半导体材料和(3)溶剂的工序,以及将得到的混合物和(2)表面修饰剂混合的工序的组合物的制造方法。
制造方法(a2):包括混合(1)半导体材料和(2)表面修饰剂的工序,以及将得到的混合物和(3)溶剂混合工序的组合物的制造方法。
制造方法(a1)、(a2)中使用的(3)溶剂优选难以溶解上述的(1)半导体材料的溶剂。使用这样的(3)溶剂时,制造方法(a1)中得到的混合物和制造方法(a1)、(a2)中得到的组合物成为分散液。
本实施方式的组合物含有(5)改性体组时,作为组合物的制造方法,可以为使用下述(5A)的制造方法(a3),也可以为制造方法(a4)。
(5A):选自由硅氮烷、式(C1)表示的化合物、式(C2)表示的化合物、式(A5-51)表示的化合物、式(A5-52)表示的化合物和硅酸钠组成的组中的1种以上的化合物
以下的说明中,将上述(5A)称为“(5A)原料化合物”。通过对(5A)原料化合物实施改性处理,使其成为(5)改性体组。
制造方法(a3):包括混合(1)半导体材料和(3)溶剂的工序;将得到的混合物、(2)表面修饰剂和(5A)原料化合物混合的工序,以及对得到的混合物实施改性处理的工序的组合物的制造方法。
制造方法(a4):包括混合(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(5A)原料化合物的工序;将得到的混合物和(3)溶剂混合的工序,以及对得到的混合物实施改性处理的工序的组合物的制造方法。
(3)溶剂中可以溶解或分散有(4-1)聚合物。
上述的制造方法中所含的混合工序中,从提高分散性的观点考虑,优选进行搅拌。
在上述制造方法中所含的混合工序中,对温度没有特别限制,但从均匀混合的观点出发,优选为0℃以上100℃以下的范围,更优选为10℃以上80℃以下的范围。
从提高(1)半导体材料的分散性的观点考虑,组合物的制造方法优选是制造方法(a1)或制造方法(a3)。
(实施改性处理的方法)
改性处理的方法可列举对(5A)原料化合物照射紫外线的方法和使(5A)原料化合物与水蒸气反应的方法等公知的方法。以下的说明中,有时将使(5A)原料化合物和水蒸气反应的处理称为“加湿处理”。
其中,从在(1)半导体材料的附近形成牢固的保护区域的观点考虑,优选实施加湿处理。
照射紫外线的方法中使用的紫外线的波长通常为10~400nm,优选为10~350nm,更优选为100~180nm。作为产生紫外线的光源,例如可以举出金属卤化物灯、高压水银灯、低压水银灯、氙弧灯、碳弧灯、准分子灯、UV激光等。
实施加湿处理时,例如可以在下述的温度和湿度条件下静置化合物一定时间,也可以搅拌化合物。
加湿处理中的温度,只要是充分地进行改性的温度即可。加湿处理中的温度例如优选为5~150℃,更优选为10~100℃,进一步优选为15~80℃。
加湿处理中的湿度只要是可以向组合物中的(5A)原料化合物充分地供给水分的湿度即可。加湿处理中的湿度例如优选为30%~100%,更优选为40%~95%,进一步优选为60%~90%。上述湿度是指进行加湿处理的温度中的相对湿度。
加湿处理所需要的时间只要是充分进行改性的时间即可。加湿处理所需要的时间,例如优选为10分钟以上1周以下,更优选为1小时以上5天以下,进一步优选为2小时以上3天以下。
从提高组合物中所含的(5A)原料化合物的分散性的观点考虑,优选搅拌。
加湿处理中的水的供给,可以通过使含有水蒸气的气体在反应容器中流通从而进行,也可以通过在含有水蒸气的气氛中搅拌,从而从表面供给水分。
由于使含有水蒸气的气体在反应容器中流通时,得到的组合物的耐久性提高,因此含有水蒸气的气体流量优选为0.01L/分钟以上100L/分钟以下,更优选为0.1L/分钟以上10L/分钟以下,进一步优选为0.15L/分钟以上5L/分钟以下。作为含有水蒸气的气体,可列举例如含有饱和量的水蒸气的氮。
(1)半导体材料为钙钛矿化合物时,本实施方式的组合物的制造方法中(2)表面修饰剂、(3)溶剂和(5)改性体组可以用上述的(1)半导体材料的制造方法中所包括的任一个工序混合。例如,可以为下述制造方法(a5),也可以为下述制造方法(a6)。
制造方法(a5):可列举包括将构成钙钛矿化合物的含有B成分的化合物、含有X成分的化合物和含有A成分的化合物,以及(2)表面修饰剂和(5)改性体组溶解于第1溶剂得到溶液的工序,及将得到的溶液和第2溶剂混合工序的制造方法。
第1溶剂、2溶剂与上述的溶剂相同。
制造方法(a6):可列举包括将构成钙钛矿化合物的含有B成分的化合物、含有X成分的化合物和含有A成分的化合物,以及(2)表面修饰剂和(5)改性体组溶解于高温的第3溶剂得到溶液的工序,及使溶液冷却的工序的制造方法。
第3溶剂与上述的溶剂相同。
这些制造方法中所含的各工序的条件,与上述(viii)的半导体材料的制造方法中的第1制造方法和第2制造方法中的条件相同。
(含有(4)聚合性化合物的液状组合物的制造方法)
含有(1)半导体材料、(2)表面修饰剂、(4)聚合性化合物和(5)改性体组的组合物的制造方法可列举例如下述制造方法(c1)~(c3)。
制造方法(c1):包括使(1)半导体材料分散在(4)聚合性化合物中得到分散体的工序,以及将得到的分散体、(2)表面修饰剂和(5)改性体组混合的工序的制造方法。
制造方法(c2):包括使(2)表面修饰剂和(5)改性体组分散在(4)聚合性化合物得到分散体的工序,以及将得到的分散体和(1)半导体材料混合的工序的制造方法。
制造方法(c3):包括将(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(5)改性体组的混合物分散在(4)聚合性化合物中的工序的制造方法。
制造方法(c1)~(c3)中,从提高(1)半导体材料的分散性的观点考虑优选为制造方法(c1)。
制造方法(c1)~(c3)中,得到各分散体的工序中,可以将(4)聚合性化合物滴加入各材料中,也可以将各材料滴加入(4)聚合性化合物中。
为了易于均匀地分散,优选将(1)半导体材料、(2)表面修饰剂、(5)改性体组中的至少一个滴加入(4)聚合性化合物中。
制造方法(c1)~(c3)中,在各混合工序中,可以将分散体滴加入各材料中,也可以将各材料滴加入分散体中。
为了易于均匀地分散,优选将(1)半导体材料、(2)表面修饰剂、(5)改性体组中的至少一个滴加入分散体中。
可以将(3)溶剂和(4-1)聚合物中的至少一种溶解或分散在(4)聚合性化合物中。
使(4-1)聚合物溶解或分散的溶剂,无特别限定。作为溶剂,优选难以溶解(1)半导体材料的溶剂。
作为溶解(4-1)聚合物的溶剂,可列举例如与上述第3溶剂相同的溶剂。
其中,第2溶剂的极性低,被认为难以溶解(1)半导体材料,因此优选。
第2溶剂中,更优选卤化烃和烃。
此外,本实施方式的组合物的制造方法可以为下述制造方法(c4),也可以为制造方法(c5)。
制造方法(c4):具有使(1)半导体材料分散在(3)溶剂而得到分散液的工序;将(4)聚合性化合物混合入得到的分散液中,得到混合液的工序,以及将得到的混合液、(2)表面修饰剂和(5)改性体组混合的工序的组合物的制造方法。
制造方法(c5):具有使(1)半导体材料分散在(3)溶剂而得到分散液的工序;将得到的分散液、(2)表面修饰剂和(5A)原料化合物混合,得到混合液的工序;对于得到的混合液实施改性处理,得到含有(5)改性体组的混合液的工序,以及将得到的混合液和(3)聚合性化合物混合的工序的组合物的制造方法。
组合物的制造方法1中,使用(6)其他表面修饰剂时,也可以与(2)表面修饰剂一起添加。
<<组合物的制造方法2>>
作为本实施方式的组合物的制造方法,可列举包括混合(1)半导体材料、(2)表面修饰剂、(4)聚合性化合物和(5)改性体组的工序,以及使(4)聚合性化合物聚合的工序的制造方法。
组合物的制造方法2中得到的组合物,优选(1)半导体材料、(2)表面修饰剂、(4-1)聚合物、(5)改性体组的合计,相对于组合物的总质量,为90质量%以上。
此外,作为本实施方式的组合物的制造方法,也可列举包括将(1)半导体材料和(2)表面修饰剂、溶解在(3)溶剂中的(4-1)聚合物以及(5)改性体组混合的工序,及去除(3)溶剂的工序的制造方法。
上述的制造方法中所包括的混合工序中,可以使用与上述组合物的制造方法1中所示的方法相同的混合方法。
组合物的制造方法可列举例如下述(d1)~(d6)的制造方法。
制造方法(d1):包括使(1)半导体材料分散在(4)聚合性化合物中得到分散体的工序;将得到的分散体、(2)表面修饰剂和(5)改性体组混合的工序,以及使(4)聚合性化合物聚合的工序的制造方法。
制造方法(d2):包括使(1)半导体材料分散在使(4-1)聚合物溶解的(3)溶剂中,得到分散体的工序;将得到的分散体、(2)表面修饰剂和(5)改性体组混合的工序,以及除去溶剂的工序的制造方法。
制造方法(d3):包括使(2)表面修饰剂和(5)改性体组分散在(4)聚合性化合物,得到分散体的工序;将得到的分散体和(1)半导体材料混合的工序,以及使(4)聚合性化合物聚合的工序的制造方法。
制造方法(d4):包括使(2)表面修饰剂和(5)改性体组分散在使(4-1)聚合物溶解的(3)溶剂中,得到分散体的工序;将得到的分散体和(1)半导体材料混合的工序及除去溶剂的工序的制造方法。
制造方法(d5):包括使(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(5)改性体组的混合物分散在(4)聚合性化合物中的工序,及使(4)聚合性化合物聚合的工序的制造方法。
制造方法(d6):包括使(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(5)改性体组的混合物分散在使(4-1)聚合物溶解的(3)溶剂中的工序,以及除去溶剂的工序的制造方法。
制造方法(d2)、(d4)和(d6)中所含的、去除(3)溶剂的工序可以为在室温下静置使其自然干燥的工序,也可以为使用真空干燥机的减压干燥,也可以为通过加热使(3)溶剂蒸发的工序。
去除(3)溶剂的工序中,例如可以通过在0℃以上300℃以下干燥1分钟以上7天以下,从而去除(3)溶剂。
制造方法(d1)、(d3)和(d5)中所含的、使(4)聚合性化合物聚合的工序,可以适宜地使用自由基聚合等公知的聚合反应从而进行。
例如自由基聚合的情况时,可以通过将自由基聚合引发剂添加入(1)半导体材料、(2)表面修饰剂、(4)聚合性化合物和(5)改性体组的混合物中,使之产生自由基,从而进行聚合反应。
对自由基聚合引发剂没有特别限定,例如可以举出光自由基聚合引发剂等。
作为上述光自由基聚合引发剂,例如可以举出双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦等。
组合物的制造方法2中,使用(6)其他表面修饰剂时,可以与(2)表面修饰剂一起添加。
<<组合物的制造方法3>>
此外,本实施方式的组合物的制造方法,也可以采用下述(d7)的制造方法。
制造方法(d7):包括熔融混炼(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(4-1)聚合物的工序的制造方法。
制造方法(d8):包括熔融混炼(1)半导体材料、(2)表面修饰剂、(4-1)聚合物和(5A)原料化合物的工序,及在(4-1)聚合物为熔融的状态下实施改性处理的工序的制造方法。
制造方法(d9):包括制造含有(1)半导体材料和(2)表面修饰剂的液状组合物的工序;从得到的液状组合物取出固体成分的工序,及将得到的固体成分和(4-1)聚合物熔融混炼的工序的制造方法。
制造方法(d10):包括制造(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(5)改性体组的液状组合物的工序;从得到的液状组合物取出固体成分的工序,及将得到的固体成分和(4-1)聚合物熔融混炼的工序的制造方法。
制造方法(d11):包括制造含有(1)半导体材料和(2)表面修饰剂的液状组合物的工序;从得到的液状组合物取出固体成分的工序,及将得到的固体成分、(5)改性体组和(4-1)聚合物熔融混炼的工序的制造方法。
制造方法(d7)~(d11)的熔融混炼工序中,可以将(4-1)聚合物和其他材料的混合物熔融混炼,也可以将其他材料添加入熔融的(4-1)聚合物中。“其他材料”是指除了(4-1)聚合物以外在各制造方法中使用的材料,具体而言,是指(1)半导体材料、(2)表面修饰剂、(5A)原料化合物和(5)改性体组。
制造方法(d11)的熔融混炼工序中添加的(5)改性体组,可以通过对(5A)原料化合物进行改性处理从而得到。
作为制造方法(d7)~(d11)中将(4-1)聚合物熔融混炼的方法,作为聚合物的混炼方法可以使用公知的方法。可以采用例如使用单轴挤出机或双轴挤出机的挤出加工。
制造方法(d8)的实施改性处理的工序,可以使用上述的方法。
制造方法(d9)和(d11)的制造液状组合物的工序,可以采用上述的制造方法(a1)或(a2)。
制造方法(d10)的制造液状组合物的工序,可以采用上述的制造方法(a3)或(a4)。
制造方法(d9)~(d11)的取出固体成分的工序,例如通过加热、减压、送风和它们的组合,由此从液状组合物中去除构成液状组合物的(3)溶剂和(4)聚合性化合物从而进行。
组合物的制造方法3中,使用(6)其他表面修饰剂时,可以与(2)表面修饰剂一起添加。
《钙钛矿化合物的测定》
本实施方式的组合物中所含的钙钛矿化合物的量可以使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS(例如PerkinElmer公司制造,ELAN DRCII)和离子色谱仪(例如ThermalFischer Scientific株式会社制造,Integrion)测定。
使用N,N-二甲基甲酰胺等良溶剂溶解钙钛矿化合物后,进行测定。
《(5)改性体组中所含的Si元素的浓度测定》
本实施方式的组合物中所含的(5)改性体组含有的Si元素的浓度(μg/g),使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS(例如PerkinElmer公司制造,ELAN DRCII)测定。
使用N,N-二甲基甲酰胺等良溶剂和(5)改性体组的溶液进行各个测定。
《发光光谱的测定》
使用绝对PL量子产率测定装置(例如浜松光子学株式会社制造,C9920-02),在激发光450nm、室温、大气下测定本实施方式的组合物的发光光谱。
《量子产率的测定》
使用绝对PL量子产率测定装置(例如浜松光子学株式会社制造,C9920-02),在激发光450nm、室温、大气下测定本实施方式的组合物的量子产率。
《耐热性的评价》
将本实施方式的组合物在热板上在260℃下加热2分钟,测定加热前后的量子产率,使用下述式评价维持率。
维持率(%)=耐热性试验后的量子产率÷耐热性试验前的量子产率×100
上述各个测定方法中,实施方式的组合物的维持率可以为20%以上,可以为40%以上,可以为60%以上,可以为80%以上,也可以为85%以上。由于组合物的耐热性的作用高,因此维持率高为宜。
<<膜>>
本实施方式所涉及的膜以上述组合物为形成材料。例如,本实施方式所涉及的膜含有(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(4-1)聚合物,相对于膜的总质量,(1)半导体材料、(2)表面修饰剂和(4-1)聚合物的合计为90质量%以上。
膜形状没有特别限定,可以是片状、棒状等任意形状。本说明书中“棒状的形状”是指例如在一个方向上延伸的俯视时为带状的形状。作为俯视时为带状的形状,可例示各边的长度不同的板状的形状。
膜的厚度可以为0.01μm~1000mm,可以为0.1μm~10mm,也可以为1μm~1mm。
本说明书中上述膜的厚度是指,设膜的纵、横、高之中最小值的边为“厚度方向”时的、膜的厚度方向的正面和背面间的距离。具体地,使用千分尺在膜的任意3处测定膜的厚度,将3处的测定值的平均值为膜的厚度。
膜可以是单层,也可以是多层。为多层时,各层可以使用相同种类的组合物,也可以使用互不相同种类的组合物。
<<层叠结构体>>
本发明的层叠结构体具有多层,至少一层是上述的膜。
层叠结构体所具有的多个层中,作为上述膜以外的层,可以举出基板、阻隔层、光散射层等任意的层。
被层叠的膜的形状没有特别限定,可以是片状、棒状等任意的形状。
(基板)
基板无特别限定,可以为膜。基板优选具有透光性的基板。具备具有透光性的基板的层叠结构体,易于提取(1)半导体材料发出的光,因此优选。
作为基板的形成材料,可以使用例如聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物、玻璃等公知的材料。
例如,在层叠结构体中,可以在基板上设置上述膜。
图1是示意性地表示本实施方式的层叠结构体的构成的截面图。第1层叠结构体1a中,在第1基板20和第2基板21之间设置有本实施方式的膜10。膜10被密封层22密封。
本发明的一个侧面为,具有第1基板20、第2基板21、位于第1基板20和第2基板21之间的本实施方式所涉及的膜10和密封层22的层叠结构体,其为特征为密封层22配置在不与膜10的第1基板20和第2基板21接触的面上的层叠结构体1a。
(阻隔层)
作为本实施方式所涉及的层叠结构体可以具有的层,无特别限制,可列举阻隔层。从保护上述组合物免受外界空气的水蒸气和大气中的空气的影响的观点考虑,可以含有阻隔层。
阻隔层没有特别限制,但从提取发出的光的观点出发,优选透明的阻隔层。作为阻隔层,例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物、玻璃膜等公知的阻隔层。
(光散乱层)
作为本实施方式的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出光散射层。从有效利用入射的光的观点出发,也可以包含光散射层。
光散射层没有特别限制,但从提取发出的光的观点出发,优选透明的层。作为光散射层,可以使用二氧化硅粒子等光散射粒子、增强扩散膜等公知的光散射层。
<<发光装置>>
本实施方式所涉及的发光装置可以通过合并本实施方式的膜或层叠结构体和光源得到。发光装置为,通过对设置在光源的光射出方向上的膜或层叠结构体照射从光源发出的光,从而使膜或层叠结构体发光,提取光的装置。
在发光装置中的层叠结构体所具有的多个层中,作为上述膜、基板、阻隔层、光散射层以外的层,可列举光反射部件、亮度增强部、棱镜片、导光板、要素间的介质材料层等任意层。
本发明的一个侧面为依次层叠棱镜片50、导光板60、第1层叠结构体1a和光源30的发光装置2。
(光源)
作为构成本实施方式的发光装置的光源,使用射出(1)半导体材料的吸收波长带中所含的光的光源。例如,从使上述膜或层叠结构体中的半导体材料发光的观点考虑,优选具有600nm以下的发光波长的光源。作为光源,例如可以使用蓝色发光二极管等发光二极管(LED)、激光器、EL等公知的光源。
(光反射部件)
作为构成本实施方式的发光装置的层叠结构体可以具有的层,无特别限制,可列举光反射部件。具有光反射部件的发光装置可以向膜或层叠结构体有效地照射光源的光。
光反射部件无特别限制,可以为反射膜。作为反射膜,例如可以使用反射镜、反射粒子的膜、反射金属膜或反射体等公知的反射膜。
(亮度增强部)
作为构成本实施方式的发光装置的层叠结构体可以具有的层,无特别限制,可列举亮度增强部。从将一部分光朝向光被传送的方向反射回去的观点考虑,可以含有亮度增强部。
(棱镜片)
作为构成本实施方式的发光装置的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以列举棱镜片。棱镜片代表性地具有基材部和棱镜部。此外,基材部可以根据邻接的部件来省略。
棱镜片可以经由任意适当的粘合层(例如粘合剂层、粘着剂层)贴合于邻接的部件。
将发光装置用于后述的显示器时,棱镜片中,向与观看侧相反的一侧(背面侧)凸出的多个单位棱镜被并列而构成。通过将棱镜片的凸部朝向背面侧配置,透过棱镜片的光容易被聚光。另外,若将棱镜片的凸部朝向背面侧配置,则与将凸部朝向观看侧配置的情况相比较,不入射到棱镜片而反射的光少,能够得到亮度高的显示器。
(导光板)
作为构成本实施方式的发光装置的层叠结构体可以具有的层,无特别限制,可列举导光板。作为导光板,例如可以使用在背面侧形成有透镜图案的导光板、在背面侧和观看侧的任意一个方向或两个方向形成有棱镜形状等的导光板等任意适当的导光板,以能够使来自横向的光向厚度方向偏转。
(要素间的介质材料层)
作为构成本实施方式的发光装置的层叠结构体可以具有的层,无特别限制,可列举在邻接的要素(层)间的光路上1个以上的由介质材料构成的层(要素间的介质材料层)。
对要素间的介质材料层中所含的1个以上的介质没有特别限制,包括真空、空气、气体、光学材料、粘合剂、光学粘合剂、玻璃、聚合物、固体、液体、凝胶、固化材料、光学结合材料、折射率匹配或折射率不匹配材料、折射率梯度材料、包覆材料或抗包覆材料、间隔物(spacer)、硅胶、亮度增强材料、散射或扩散材料、反射或抗反射材料、波长选择性材料、波长选择性抗反射材料、滤色器或在上述技术领域中已知的合适的介质。
作为本实施方式的发光装置的具体例子,例如可以举出具备EL显示器或液晶显示器用的波长变换材料的发光装置。
具体而言,可列举以下的(E1)~(E4)的各构成。
构成(E1):将本实施方式的组合物放入玻璃管等中并密封,将其以沿着导光板的端面(侧面)的方式配置在作为光源的蓝色发光二极管和导光板之间,将蓝色光变换为绿色光或红色光的背光源(on edge方式的背光源)。
构成(E2):将实施方式的组合物片材化,将用2张阻隔膜将其夹持并密封的膜设置在导光板上,将从置于导光板的端面(侧面)的蓝色发光二极管通过导光板照射到上述片材上的蓝色光变换为绿色光或红色光的背光源(表面安装方式的背光源)。
构成(E3):使本实施方式的组合物分散在树脂等中,并设置在蓝色发光二极管的发光部附近,将照射的蓝色光变换为绿色光或红色光的背光源(on chip方式的背光源)。
构成(E4):使本实施方式的组合物分散在抗蚀剂中,并设置在滤色器上,将从光源照射的蓝色光变换为绿色光或红色光的背光源。
此外,作为本实施方式所涉及的发光装置的具体例子,可列举:将本实施方式的组合物成形,并配置在作为光源的蓝色发光二极管的后段,将蓝色光变换为绿色光或红色光而发出白色光的照明。
<<显示器>>
如图2所示,本实施方式的显示器3从观看侧依次具备液晶面板40和上述的发光装置2。发光装置2具备层叠结构体1b和光源30。第2层叠结构体1b是前述的第1层叠结构体1a进一步具备棱镜片50和导光板60的层叠结构体。显示器还可以具备任意适当的其他部件。
本发明的一个侧面为依次层叠有液晶面板40、棱镜片50、导光板60、第1层叠结构体1a和光源30的液晶显示器3。
(液晶面板)
上述液晶面板代表性地具备液晶单元、配置在该液晶单元的观看侧的观看侧偏光板、配置在该液晶单元的背面侧的背面侧偏光板。观看侧偏光板及背面侧偏光板能够以各自的吸收轴实质上正交或平行的方式配置。
(液晶单元)
液晶单元具有一对基板和夹持在一对基板之间的作为显示介质的液晶层。在一般的结构中,在一个基板上设置有滤色器和黑矩阵,在另一个基板上设置有控制液晶的电光学特性的开关元件、向该开关元件提供栅极信号的扫描线和提供源信号的信号线、像素电极和对置电极。上述基板的间隔(单元间隙)可以通过间隔物等进行控制。在上述基板的与液晶层接触的一侧,例如可以设置由聚酰亚胺构成的取向膜等。
(偏光板)
偏光板代表性地具有偏振器和配置在偏振器的两侧的保护层。偏振器代表性的是吸收型偏振器。
作为偏振器,可以使用任意适当的偏振器。例如可以举出使碘或二色性染料等二色性物质吸附在聚乙烯醇系膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇系膜、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物系部分皂化膜等亲水性高分子膜上并单轴拉伸而成的膜、聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯系取向膜等。其中,使碘等二色性物质吸附在聚乙烯醇系膜上并进行单轴拉伸而得到的偏振器的偏光二色性比高,特别优选。
<<组合物的用途>>
作为本实施方式的组合物的用途,可列举以下的用途。
<LED>
本实施方式的组合物,例如可以作为发光二极管(LED)的发光层的材料使用。
作为含有本实施方式的组合物的LED,例如可列举如下方式:混合本实施方式的组合物和ZnS等导电性粒子,层叠为膜状,在一面层叠n型输送层,在另一面层叠p型输送层,做成该结构并通过使电流流通,p型半导体的空穴和n型半导体的电子在接合面的组合物中所含的(1)和(2)的粒子中抵消电荷而发光。
<太阳能电池>
本实施方式的组合物可以用作太阳能电池的活性层中所含的电子输送性材料。
作为上述太阳能电池,对构成没有特别限定,例如可列举以如下顺序依次具有掺杂氟的氧化锡(FTO)基板、氧化钛致密层、多孔氧化铝层、含有本实施方式的组合物的活性层、2,2’,7,7’-四(N,N-二-对甲氧基苯胺)-9,9’-螺二芴(Spiro-MeOTAD)等空穴传输层、以及银(Ag)电极的太阳能电池。
氧化钛致密层具有电子输送的功能、抑制FTO的粗糙度的效果、以及抑制电子反向移动的功能。
多孔氧化铝层具有提高光吸收效率的功能。
活性层中所含的本实施方式的组合物具有电荷分离和电子输送的功能。
<传感器>
本实施方式的组合物,可以用作X射线摄像装置和CMOS图像传感器等固体摄像装置用的图像检测部(图像传感器)、指纹检测部、面部检测部、静脉检测部和虹膜检测部等检测一部分生物体的规定特征的检测部、脉搏血氧仪等光学生物传感器的检测部中使用的所含的光电变换元件(光检测元件)材料。
<<膜的制造方法>>
膜的制造方法可列举例如下述(e1)~(e3)的制造方法。
制造方法(e1):包括涂覆液状组合物得到涂膜的工序以及从涂膜中去除(3)溶剂的工序的膜的制造方法。
制造方法(e2):包括涂覆含有(4)聚合性化合物的液状组合物得到涂膜的工序以及使得到的涂膜中所含的使(4)聚合性化合物聚合的工序的膜的制造方法。
制造方法(e3):对上述的制造方法(d1)~(d6)得到的组合物进行成形加工的膜的制造方法。
上述制造方法(e1)(e2)中制造的膜,可以从制造位置剥离而使用。
<<层叠结构体的制造方法>>
层叠结构体的制造方法可列举例如下述(f1)~(f3)的制造方法。
制造方法(f1):包括制造液状组合物的工序、将得到的液状组合物涂覆于基板上的工序、以及从得到的涂膜中去除(3)溶剂的工序的层叠结构体的制造方法。
制造方法(f2):包括将膜贴合在基板上的工序的层叠结构体的制造方法。
制造方法(f3):包括制造含有(4)聚合性化合物的液状组合物的工序;将得到的液状组合物涂覆于基板上的工序以及使得到的涂膜中所含的(4)聚合性化合物聚合的工序的制造方法。
制造方法(f1)、(f3)中的制造液状组合物的工序,可以使用上述的制造方法(c1)~(c5)。
制造方法(f1)、(f3)中的将液状组合物涂覆在基板上的工序无特别限制,可以使用凹版涂布法、棒涂法、印刷法、喷涂法、旋涂法、浸渍法、模具涂布法等公知的涂布、涂覆方法。
制造方法(f1)中的去除(3)溶剂的工序可以为与上述的制造方法(d2)、(d4)、(d6)中所含的去除(3)溶剂的工序相同的工序。
制造方法(f3)中的使(4)聚合性化合物聚合的工序可以为与上述的制造方法(d1)、(d3)、(d5)中所含的使(4)聚合性化合物聚合的工序相同的工序
制造方法(f2)中的将膜贴合在基板上的工序中,可以使用任意的粘合剂。
粘合剂如果是不溶解(1)半导体材料的物质就无特别限制,可以使用公知的粘合剂。
层叠结构体的制造方法可以包括在得到的层叠结构体上进一步地贴合任意的膜的工序。
作为贴合的任意的膜,例如可以举出反射膜、扩散膜。
在贴合膜的工序中,可以使用任意的粘合剂。
上述粘合剂若是不溶解(1)半导体材料的物质就没有特别限制,可以使用公知的粘合剂。
<<发光装置的制造方法>>
可列举例如包括在上述光源和从光源上射出的光路上设置上述膜或层叠结构体的工序的制造方法。
另外,本发明的技术范围不限定于上述实施方式,可以在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。
【实施例】
以下,基于实施例和比较例对本发明更具体地说明,但本发明并不限定于以下的实施例。
(胺化合物中所含的N含有量的测定)
通过实施例1~3得到的组合物的X射线光电子能谱(XPS)(Quantera SXM,ULVAC-PHI株式会社制造,AlKα线光电子提取角45度,光圈直径为100μm,以归属于表面污染烃的C1s的峰作为284.6eV,用作带电校准标准)测定,计算组合物中所含的钙钛矿中的Pb的摩尔与胺化合物中的N的摩尔之比(N/Pb(摩尔比))。将含有钙钛矿的组合物0.05mL浇铸于1cm×1cm的玻璃基板上,干燥后进行XPS测定。
(钙钛矿化合物的浓度测定)
用以下的方法测定实施例1~3和比较例1中得到的组合物中的钙钛矿化合物的浓度。
首先,通过使下述的方法中得到的(1)半导体材料再分散于精确称量的甲苯,从而得到分散液。接着,通过将N,N-二甲基甲酰胺添加到得到的分散液中,使钙钛矿化合物溶解。
之后,使用ICP-MS(PerkinElmer公司制造,ELAN DRCII)对分散液中所含的Cs和Pb进行定量。此外,使用离子色谱仪(Thermal Fischer Scientific株式会社制造,Integrion)对分散液中所含的Br进行定量。根据各测定值的合计求出分散液中所含的钙钛矿化合物的质量,根据钙钛矿化合物的质量和甲苯量求出分散液浓度。
(量子产率的测定)
使用绝对PL量子产率测定装置(浜松光子学株式会社制造,C9920-02),在激发光450nm、室温、大气下测定实施例1~3和比较例1中得到的组合物的量子产率。
(耐热性评价)
将实施例1~3和比较例1中得到的组合物在热板上在260℃下加热2分钟,进行耐热性试验。测定耐热性试验前后的量子产率,使用下述式求出维持率。可评价为如此求出的维持率越高,耐热性越高。
维持率(%)=耐热性试验后的量子产率÷耐热性试验前的量子产率×100
(使用透射型电子显微镜观察(1)半导体材料)
使用透射型电子显微镜(日本电子株式会社制造,JEM-2200FS)观察(1)半导体材料。对于观察用的试样,通过从组合物提取(1)半导体材料至载网膜从而得到。关于观察条件,取加速电压200kV。
求出将得到的电子显微镜照片中拍摄到的半导体材料的图像用2根平行线夹持时的平行线的间隔,作为费雷特直径。求出20个半导体材料的费雷特直径的算术平均值,求出平均费雷特直径。
(钙钛矿化合物的B成分与改性体的Si元素的摩尔比[Si/B]的计算)
通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS),测定作为B成分的金属的质量,将测定值换算为物质量,从而求出作为钙钛矿化合物的B成分的金属离子的物质量(B)(单位:摩尔)。
改性体的Si元素的物质量(Si),从将使用的改性体的原料化合物的质量换算为物质量后的值和单位质量的原料化合物中所含的Si量(物质量)求出。如果原料化合物为低分子化合物,则原料化合物的单位质量是指原料化合物的分子量,如果原料化合物为高分子化合物,则原料化合物的单位质量是指原料化合物的重复单元的分子量。
从Si元素的物质量(Si)以及作为钙钛矿化合物的B成分的金属离子的物质量(B),计算摩尔比[Si/B]。
[实施例1]
将0.814g碳酸铯、1-十八碳烯溶剂40mL和2.5mL油酸混合。用磁力搅拌器进行搅拌,边通氮气边在150℃下加热1小时,制备碳酸铯溶液。
将溴化铅(PbBr2)0.276g与1-十八碳烯的溶剂20mL混合。用磁力搅拌器搅拌,边通氮气边在120℃的温度下加热1小时后,添加2mL油酸和2.117mL的N,N-二甲基-正十八烷基胺,制备溴化铅分散液。
将溴化铅分散液升温至130℃的温度之后,添加1.6mL上述碳酸铯溶液。添加后,通过将反应容器浸渍在冰水中,从而降温至室温,得到分散液。
接着,将分散液以10000rpm离心分离5分钟,分离沉淀物后,加入乙酸乙酯15mL和甲苯5mL分散,然后再次以10000rpm离心分离5分钟,分离沉淀物,洗涤。实施3次洗涤后,得到沉淀物的钙钛矿化合物。使钙钛矿化合物分散在甲苯10mL中后,再分取0.5mL,分散在甲苯4.5mL中,由此得到含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液。
通过ICP-MS和离子色谱仪测定的钙钛矿化合物的浓度为1200ppm(μg/g)。通过XPS测定的N/Pb摩尔比为0.32。
用X射线衍射测定装置(XRD,Cu Kα线,X’pert PRO MPD,思百吉公司制造)测定使溶剂自然干燥而回收的化合物的X射线衍射图案时,确认到在2θ=14°的位置处具有来自于(hkl)=(001)的峰,具有三维的钙钛矿型晶体结构。
接着,在上述分散液中混合100μL有机聚硅氮烷(Durazane 1500Slow Cure,默克功能性材料(Merck Performance Materials)株式会社制造:0.967g/cm3)。分散液中,有机聚硅氮烷中所含的Si元素与钙钛矿化合物中所含的Pb元素的摩尔比为Si/Pb=172。
将上述分散液在25℃、80%的湿度条件下,边用搅拌器搅拌,边进行1天的改性处理。
将上述改性处理后的分散液50μL浇铸在1cm×1cm尺寸的玻璃基板上,使其自然干燥后,在100℃下烘烤处理12小时,得到组合物。测定耐热性试验前后的量子产率计算维持率时,维持率为42.7%。结果如表1所示。
[实施例2]
用与实施例1相同的方法,得到含有钙钛矿化合物和N,N-二甲基-正十八烷基胺的分散液。
接着,在上述分散液中混合100μL机聚硅氮烷(Durazane 1500Rapid Cure,默克功能性材料(Merck Performance Materials)株式会社制造:0.967g/cm3)。分散液中,有机聚硅氮烷中所含的Si元素和钙钛矿化合物中所含的Pb元素的摩尔比为Si/Pb=50.4。
将上述分散液在25℃、80%的湿度条件下,边用搅拌器搅拌,边进行1天的改性处理。
将上述改性处理后的分散液50μL浇铸在1cm×1cm尺寸的玻璃基板上,使其自然干燥后,在100℃下烘烤处理12小时,得到组合物。测定耐久试验前后的量子产率计算维持率时,维持率为86.4%。结果如表1所示。
[实施例3]
除了使有机聚硅氮烷(Durazane 1500Rapid Cure,默克功能性材料(MerckPerformance Materials)株式会社制造:0.967g/cm3)的添加量为300μL以外,用与实施例2相同的方法得到组合物。分散液中的有机聚硅氮烷中所含的Si元素和钙钛矿化合物中所含的Pb元素的摩尔比为Si/Pb=151。
将上述分散液50μL浇铸在1cm×1cm尺寸的玻璃基板上,使其自然干燥后,在100℃下烘烤处理12小时,得到组合物。测定耐热性试验前后的量子产率计算维持率时,维持率为77.9%。结果如表1所示。
[比较例1]
将0.814g碳酸铯、1-十八碳烯溶剂40mL和2.5mL油酸混合。用磁力搅拌器进行搅拌,边通氮气边在150℃下加热1小时,制备碳酸铯溶液。
将溴化铅(PbBr2)0.276g与1-十八碳烯溶剂20mL混合。用磁力搅拌器搅拌,边通氮气,边在120℃的温度下加热1小时后,添加2mL油酸和2mL油胺,制备溴化铅分散液。
将溴化铅分散液升温至160℃的温度后,添加1.6mL上述碳酸铯溶液。添加后,通过将反应容器浸渍于冰水中,降温至室温,得到分散液。
接着,将分散液以10000rpm离心分离5分钟,得到沉淀物的钙钛矿化合物。使钙钛矿化合物分散在5mL甲苯中后,分取0.5mL分散液,再分散在4.5mL甲苯中,由此得到含有钙钛矿化合物和油胺的分散液。
通过ICP-MS和离子色谱仪测定的钙钛矿化合物的浓度为2000ppm(μg/g)。
使用X射线衍射测定装置(XRD,Cu Kα线,X’pert PRO MPD,思百吉公司制造)测定使溶剂自然干燥而回收的化合物的X射线衍射图案时,确认到在2θ=14°的位置具有来自于(hkl)=(001)的峰,具有三维的钙钛矿型晶体结构。
用TEM观察的钙钛矿化合物的平均费雷特直径为11nm。
用甲苯稀释至钙钛矿化合物的浓度成为200ppm(μg/g)之后,使用量子产率测定装置测定的量子产率为30%。
接着,在含有上述钙钛矿化合物和溶剂的分散液1中混合100μL有机聚硅氮烷(Durazane 1500Slow Cure,默克功能性材料(Merck Performance Materials)株式会社制造:0.967g/cm3)。分散液中,有机聚硅氮烷中所含的Si元素与钙钛矿化合物中所含的Pb元素的摩尔比为Si/Pb=76。
将上述分散液在25℃、80%的湿度条件下,边用搅拌器搅拌,边进行1天的改性处理。
将上述改性处理后的分散液50μL浇铸在1cm×1cm尺寸的玻璃基板上,使其自然干燥后,在100℃下烘烤处理12小时,得到组合物。测定耐热性试验前后的量子产率计算维持率时,维持率为8%。结果如表1所示。
【表1】
从上述结果可以确认,与未适用本发明的比较例1的组合物相比,适用本发明的实施例1~3所涉及的组合物具有优异的耐热性。
[参考例1]
将实施例1~3中记载的组合物放入至玻璃管等中密封后,将其配置在作为光源的蓝色发光二极管和导光板之间,从而制造可以将蓝色发光二极管的蓝色光变换为绿色光、红色光的背光源。
[参考例2]
将实施例1~3中记载的组合物进行片化,由此可以得到膜,通过将用2张阻隔膜将其夹持并密封的膜设置在导光板上,制造可以将从置于导光板的端面(侧面)的蓝色发光二极管通过导光板照射到上述片的蓝色光变换为绿色光或红色光的背光源。
[参考例3]
通过将实施例1~3中记载的组合物设置在蓝色发光二极管的发光部附近,制造可以将照射的蓝色光变换为绿色光或红色光的背光源。
[参考例4]
将实施例1~3中记载的组合物与抗蚀剂混合后,除去溶剂,由此可以得到波长变换材料。通过将得到的波长变换材料配置在作为光源的蓝色发光二极管和导光板之间或作为光源的OLED的后段,从而制造能够将光源的蓝色光变换为绿色光或红色光的背光源。
[参考例5]
将实施例1~3中记载的组合物与ZnS等导电性粒子混合成膜,在一面层叠n型输送层,在另一面层叠p型输送层,由此得到LED。通过使电流流通,p型半导体的空穴和n型半导体的电子在接合面的钙钛矿化合物中抵消电荷,从而能够使其发光。
[参考例6]
在掺杂氟的氧化锡(FTO)基板的表面上层叠氧化钛致密层,在其上层叠多孔氧化铝层,在其上层叠实施例1~3中记载的组合物,除去溶剂后,在其上层叠2,2’-,7,7’-四(N,N’-二-对甲氧基苯胺)-9,9’-螺二芴(Spiro-OMeTAD)等空穴输送层,在其上层叠银(Ag)层,制作太阳能电池。
[参考例7]
通过去除实施例1~3中记载的组合物的溶剂并进行成形,可以得到本发明的组合物,通过将其设置在蓝色发光二极管的后段,从而制造将从蓝色发光二极管照射到组合物的蓝色光变换为绿色光或红色光而发出白色光的激光二极管照明。
[参考例8]
通过除去实施例1~3中记载的组合物的溶剂并成形,可以得到本实施方式的组合物。通过将得到的组合物作为光电转换层的一部分,从而制造用于检测光的检测部中包含的光电变换元件(光检测元件)材料。光电变换元件材料可用于X射线摄像装置和CMOS图像传感器等固体摄像装置用的图像检测部(图像传感器)、指纹检测部、面部检测部、静脉检测部和虹膜检测部等检测一部分生物体的规定特征的检测部、脉搏血氧仪等光学生物传感器。
【产业上的可利用性】
根据本发明,可以提供含有发光性半导体材料的耐热性高的组合物、使用上述组合物的膜、使用上述膜的层叠结构体、具备上述层叠结构体的发光装置和显示器。
因此,本发明的组合物、使用上述组合物的膜、使用上述膜的层叠结构体、具备上述层叠结构体的发光装置和显示器可以适宜地用于发光用途中。
Claims (6)
1.一种组合物,其含有(1)成分和(2)成分,
(1)成分:发光性半导体材料;
(2)成分:选自由下述式(A5)表示的叔胺和/或叔铵阳离子;
式(A5)中,R41、R42分别独立地表示烷基、环烷基、烯基或炔基,可分别独立地具有取代基,所述取代基为烃基、氨基、氰基、巯基或硝基,R41、R42所含的氢原子可以分别独立地被卤原子取代,R41、R42分别独立地碳原子数为3以下;R43表示烷基、环烷基、芳基、烯基或炔基,可具有取代基,所述取代基为烃基、氨基、氰基、巯基或硝基,R43所含的氢原子可分别独立地被卤原子取代,R43的碳原子数为8以上,
(1)成分为以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物,
A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的六面体的各顶点的成分,是1价阳离子,
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的八面体的各顶点的成分,是选自由卤素离子和硫氰酸根离子构成的组中的至少一种阴离子,
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的六面体和将X配置在顶点的八面体的中心的成分,是金属离子,
所述组合物进一步含有(5)成分,
(5)成分:选自由硅氮烷、硅氮烷改性体、下述式(C1)表示的化合物、下述式(C1)表示的化合物的改性体、下述式(C2)表示的化合物、下述式(C2)表示的化合物的改性体、下述式(A5-51)表示的化合物、下述式(A5-51)表示的化合物的改性体、下述式(A5-52)表示的化合物、下述式(A5-52)表示的化合物的改性体、硅酸钠和硅酸钠的改性体组成的组中的1种以上的化合物,
式(C1)中,Y5表示单键、氧原子或硫原子,
Y5为氧原子时,R30和R31分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基或碳原子数为2~20的不饱和烃基,
Y5为单键或硫原子时,R30表示碳原子数1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基或碳原子数为2~20的不饱和烃基,R31表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基或碳原子数为2~20的不饱和烃基,
式(C2)中,R30、R31和R32分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基或碳原子数为2~20的不饱和烃基,
式(C1)和式(C2)中,
R30、R31和R32表示的烷基,环烷基和不饱和烃基中所含的氢原子分别独立地被卤原子或氨基取代或不被取代,
a为1~3的整数,
a为2或3时,存在多个的Y5相同或不同,
a为2或3时,存在多个的R30相同或不同,
a为2或3时,存在多个的R32相同或不同,
a为1或2时,存在多个的R31相同或不同,
式(A5-51)和式(A5-52)中,AC为2价烃基,Y15为氧原子或硫原子,
R122和R123分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基或碳原子数3~30的环烷基,R124表示碳原子数1~20的烷基或碳原子数3~30的环烷基,R125和R126分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基或碳原子数3~30的环烷基,
R122~R126表示的烷基和环烷基中所含的氢原子分别独立地被卤原子或氨基取代或不被取代。
2.根据权利要求1所述的组合物,所述组合物进一步地含有选自由(3)成分、(4)成分和(4-1)成分组成的组中的至少一种,
(3)成分:溶剂;
(4)成分:聚合性化合物;
(4-1)成分:聚合物。
3.一种膜,其以权利要求1或2所述的组合物为形成材料。
4.一种层叠结构体,其含有权利要求3所述的膜。
5.一种发光装置,其具备权利要求4所述的层叠结构体。
6.一种显示器,其具备权利要求4所述的层叠结构体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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