KR20190022689A - 나노구조체들의 완충된 코팅을 위한 방법들 - Google Patents

나노구조체들의 완충된 코팅을 위한 방법들 Download PDF

Info

Publication number
KR20190022689A
KR20190022689A KR1020197002081A KR20197002081A KR20190022689A KR 20190022689 A KR20190022689 A KR 20190022689A KR 1020197002081 A KR1020197002081 A KR 1020197002081A KR 20197002081 A KR20197002081 A KR 20197002081A KR 20190022689 A KR20190022689 A KR 20190022689A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nanostructures
buffer
nss
mixture
rti
Prior art date
Application number
KR1020197002081A
Other languages
English (en)
Inventor
시하이 칸
제이 야마나가
찰스 호츠
크리스찬 이펜
웬주오 궈
Original Assignee
나노시스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 나노시스, 인크. filed Critical 나노시스, 인크.
Publication of KR20190022689A publication Critical patent/KR20190022689A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G15/00—Compounds of gallium, indium or thallium
    • C01G15/006—Compounds containing, besides gallium, indium, or thallium, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G9/00—Compounds of zinc
    • C01G9/08—Sulfides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L51/5262—
    • H01L51/56—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/331—Nanoparticles used in non-emissive layers, e.g. in packaging layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/773—Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less
    • Y10S977/774—Exhibiting three-dimensional carrier confinement, e.g. quantum dots
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/888—Shaping or removal of materials, e.g. etching
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/89—Deposition of materials, e.g. coating, cvd, or ald
    • Y10S977/892—Liquid phase deposition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/902—Specified use of nanostructure
    • Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
    • Y10S977/949—Radiation emitter using nanostructure
    • Y10S977/95—Electromagnetic energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/902—Specified use of nanostructure
    • Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
    • Y10S977/952—Display

Abstract

완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션 및 나노구조체들을 제조하는 방법의 실시형태들이 설명된다. 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 각각은 나노구조체, 나노구조체 상에 배치된 광학적 투명 완충 층, 및 완충 층 상에 배치된 광학적 투명 완충 배리어 층을 포함한다. 완충 배리어 층은 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션에서 인접한 나노구조체들 사이에 간격을 제공하여 상기 인접한 나노구조체들의 응집을 감소시키도록 구성된다. 나노구조체들을 제조하는 방법은 계면활성제들을 이용하여 역 마이크로-미셀들의 용액을 형성하는 단계, 나노구조체들을 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계, 및 완충제를 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 나노구조체들을 완충 배리어 층으로 개별적으로 코팅하는 단계 및 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들을 배리어 층 상에 배치된 역 마이크로-미셀들의 계면활성제들과 분리하는 단계를 더 포함한다.

Description

나노구조체들의 완충된 코팅을 위한 방법들
본 발명은 코어-쉘 구조를 포함하는 고 발광 나노구조체들을 포함하는 디스플레이 디바이스들에 관한 것이다.
나노구조체들 (NSs) 은 광을 단일 스펙트럼 피크에서 좁은 라인 폭으로 방출하여, 고도로 포화된 칼라들을 생성하는 고유한 능력을 갖고 있다. NS들의 사이즈에 기초하여 방출 파장을 조정하는 것이 가능하다. 방출 파장을 조정하는 이러한 능력은 디스플레이 엔지니어들로 하여금 광의 스펙트럼을 맞춤 조작하여 디스플레이의 효율 및 칼라 성능 양자를 최대화할 수 있게 한다.
NS들의 사이즈-의존적인 속성들이 NS 필름을 제조하는데 사용된다. NS 필름은 디스플레이 디바이스들에서의 칼라 다운 변환 층으로서 사용될 수도 있다. 방출형 디스플레이들에서의 칼라 다운 (color down) 변환 층의 사용은 광이 칼라 필터를 통과하기 전에 백색 광을 더 적색 광, 녹색 광, 또는 양자로 하향 변환함으로써 시스템 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 칼라 다운 변환 층의 사용은 필터링으로 인한 광 에너지의 손실을 감소시킬 수도 있다.
NS들은 이들의 넓은 흡수 및 좁은 방출 스펙트럼들로 인해 변환 물질로서 사용될 수도 있다. 이러한 애플리케이션에 요구되는 NS들의 밀도가 약 3 μm 내지 6 μm 의 매우 얇은 칼라 다운 변환 층에서 아주 높기 때문에, 현재의 방법들을 이용하여 제조된 NS들은 이들의 광학 속성들의 ?칭 (quenching) 의 문제가 있다. 그 결과, NS들이 얇은 NS 필름에서 서로 가깝게 압축될 때 낮은 양자 수율 (QY) 이 얻어진다. 이와 같이, 칼라 다운 변환 층들로서 NS 필름들을 이용하는 현재의 NS-기반의 디바이스들은 낮은 양자 수율 (QY) 의 문제가 있다.
따라서, NS-기반의 디바이스들의 품질을 증가시키는 것이 요구되고 있다. 본원에서 개시된 것은 디스플레이 디바이스들의 위에서 언급된 한계들을 극복하는 실시형태들이다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명은 나노구조체, 나노구조체 상에 배치된 광학적 투명 완충 층, 및 완충 층 상에 배치된 광학적 투명 완충 배리어 층을 포함하는 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들 (buffered barrier layer coated nanostructures) 의 팝퓰레이션 (population) 을 제공한다. 광학적 투명 완충 배리어 층은 인접한 나노구조체들의 응집을 감소시키기 위해 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션 내 인접한 나노구조체들 사이에 간격을 제공하도록 구성된다.
일 실시형태에 따르면, 광학적 투명 완충 층은 산화물을 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 광학적 투명 완충 층은 금속 산화물을 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 광학적 투명 완충 층은 투명한 도전성 산화물들 AZO, GZO, IZO, FTO, ITO, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 광학적 투명 완충 배리어 층은 소수성이다. 일 실시형태에 따르면, 인접한 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들 사이의 간격은 포스터 반경 (Forster radius) 보다 크거나 또는 같다. 일 실시형태에 따르면, 나노구조체는 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 가지는 코어-쉘 구조를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 코어는 제 1 물질을 포함하며, 쉘은 제 2 물질을 포함하며, 광학적 투명 완충 층은 제 3 물질을 포함하며, 광학적 투명 완충 배리어 층은 제 4 물질을 포함하며, 제 1 물질, 제 2 물질, 및 제 3 물질은 서로 상이하다. 일 실시형태에 따르면, 광학적 투명 완충 배리어 층은 산화물을 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 광학적 투명 완충 배리어 층은 실리콘 이산화물을 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션은 광학적 투명 완충 배리어 층에 결합된 계면활성제들 또는 리간드들을 더 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션은 약 50% 내지 약 70% 사이의 양자 수율을 갖는다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션은 약 55% 내지 약 65% 사이의 양자 수율을 갖는다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션은 약 65% 내지 약 80% 사이의 양자 수율을 갖는다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션에서의 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체는 직경 약 20 nm 내지 약 40 nm 의 범위인 평균 사이즈를 갖는다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션에서의 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체는 직경 약 25 nm 내지 약 35 nm 의 범위인 평균 사이즈를 갖는다. 일 실시형태에 따르면, 광학적 투명 완충 배리어 층은 직경 약 8 nm 내지 약 20 nm 의 범위인 두께를 갖는다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션은 완충 배리어 층 코팅된 양자 도트들의 팝퓰레이션이다.
일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법은 계면활성제들을 포함하는 역 마이크로-미셀들의 용액을 형성하는 단계, 나노구조체들을 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계, 및 완충제를 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들을 형성하기 위해 나노구조체들을 완충 배리어 층으로 개별적으로 코팅하는 단계 및 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들을 배리어 층 상에 배치된 역 마이크로-미셀들의 계면활성제들과 분리하는 단계를 더 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 역 마이크로-미셀들에의 나노구조체들의 혼입은 나노구조체들과 역방향 미셀들의 용액과의 제 1 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 역 마이크로-미셀들에의 완충제의 혼입은 완충제와 제 1 혼합물과의 제 2 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층에 의한 나노구조체들의 개별적 코팅은 전구체와 제 2 혼합물과의 제 3 혼합물을 형성하고 촉매와 제 3 혼합물과의 제 4 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 분리는 제 4 혼합물을 진공 하에서 약 50 ℃ 의 온도 이하에서 가열하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충제는 유기 또는 무기 물질을 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충제는 금속 염을 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 본 방법은 역 마이크로-미셀들에 혼입된 나노구조체들과 실질적으로 접촉하여 완충 층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충 층은 산화물을 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충 층은 금속 산화물을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명은 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 포함하는 나노구조체 필름, 및 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 포함하는 매트릭스 물질을 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명은 방사선을 방출하는 층, 방사선 방출 층 상에 배치된 완충 배리어 층 나노구조체들의 팝퓰레이션을 포함하는 필름 층, 및 필름 층 상에 배치된 광학 엘리먼트를 포함하는 디스플레이 디바이스를 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 방사선 방출 층, 필름 층, 및 광학 엘리먼트는 디스플레이 디바이스의 픽셀 유닛의 부분이다. 일 실시형태에 따르면, 광학 엘리먼트는 칼라 필터이다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명은 광원 유닛, 광원 유닛 상에 배치된 완충 배리어 층 나노구조체들의 팝퓰레이션을 포함하는 필름 층, 및 필름 층 상에 배치된 광학 엘리먼트를 포함하는 발광 다이오드 (LED) 디바이스를 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법은 계면활성제들을 이용하여 역 마이크로-미셀들의 용액을 형성하는 단계, 나노구조체들을 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계, 완충제를 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들을 형성하기 위해 나노구조체들을 완충 배리어 층으로 개별적으로 코팅하는 단계, 및 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 산 에칭 처리를 수행하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 본 방법은 산 에칭 처리를 수행한 후, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들을 배리어 층 상에 배치된 역 마이크로-미셀들의 계면활성제들과 분리하는 단계를 더 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 역 마이크로-미셀들에의 나노구조체들의 혼입은 나노구조체들과 역방향 미셀들의 용액과의 제 1 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 역 마이크로-미셀들에의 완충제의 혼입은 완충제와 제 1 혼합물과의 제 2 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층에 의한 나노구조체들의 개별적 코팅은 전구체와 제 2 혼합물과의 제 3 혼합물을 형성하고 촉매와 제 3 혼합물의 제 4 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 나노구조체들의 산 에칭 처리의 수행은 산과 제 4 혼합물과의 제 6 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 나노구조체들의 산 에칭 처리의 수행은 촉매를 선택적으로 제거하고 산과 제 4 혼합물과의 제 6 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 산은 아세트산, 염산, 질산, 또는 지방산을 포함한다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들 뿐만 아니라, 본 발명의 다양한 실시형태들의 구조 및 동작을, 첨부 도면들을 참조하여 자세하게 설명한다. 본 발명이 본원에서 설명하는 특정의 실시형태들에 한정되지 않는다는 점에 유의한다. 이러한 실시형태들은 오직 예시적인 목적들 위해 본원에서 제시된다. 추가적인 실시형태들은, 본원에 포함된 교시들에 기초하여 당업자들(들)이 알 수 있을 것이다.
본원에 포함되며 명세서의 일부분을 이루는 첨부 도면들은 본 실시형태들을 예시하며, 추가로, 상세한 설명과 함께, 본 실시형태들의 원리들을 설명하며 당업자가 본 실시형태들을 실시 및 이용가능하게 하도록 기능한다.
도 1 은 일 실시형태에 따른, 완충 배리어 층 코팅된 NS 의 단면 구조를 예시한다.
도 2a 내지 도 2e 는 일 실시형태에 따른, 완충 배리어 층 코팅된 NS들을 형성하는 프로세스를 예시한다.
도 3a 내지 도 3e 는 일 실시형태에 따른, 비코팅된 적색 InP 기반의 NS들의 예시적인 광학 특성들을 예시한다.
도 4a 내지 도 4c 는 일 실시형태에 따른, 적색 InP 기반의 NS들의 투과 전자 현미경사진들을 예시한다.
도 5a 내지 도 5b 는 일 실시형태에 따른, 녹색 InP 기반의 NS들의 투과 전자 현미경사진들을 예시한다.
도 6a 내지 도 6b 는 일 실시형태에 따른, 녹색 InP 기반의 NS들의 투과 전자 현미경사진들을 예시한다.
도 7 은 비코팅된 및 코팅된 NS들에 대한 Zn/(S+Se) 의 원자 비를 나타내는 그래프이다.
도 8a 내지 도 8o 는 일 실시형태에 따른, InP 기반의 NS들의 예시적인 광학 특성들을 예시한다.
도 9 는 일 실시형태에 따른, 완충 배리어 층 코팅된 NS들을 형성하는 플로우차트이다.
도 10 은 일 실시형태에 따른, 완충 배리어 층 코팅된 NS들을 포함하는 NS 필름을 예시한다.
도 11 은 일 실시형태에 따른, 디스플레이 디바이스의 디스플레이 패널의 횡단면도를 예시한다.
도 12 는 일 실시형태에 따른, 디스플레이 디바이스의 NS 필름 기반의 픽셀 유닛의 분해 횡단면도의 개략도를 예시한다.
본 발명의 특징들 및 이점들은 도면들을 참조하여 아래에 개시된 상세한 설명으로부터 더욱 명백히 알 수 있을 것이며, 도면 중 유사한 참조 부호들은 도면 전반에 걸쳐 대응하는 엘리먼트들을 식별한다. 도면에서, 유사한 참조 번호들은 일반적으로 동일하거나 기능적으로 유사하거나 및/또는 구조적으로 유사한 엘리먼트들을 나타낸다. 엘리먼트가 처음 나타나는 도면이 대응하는 참조 번호에서 최좌측 숫자(들) 로 표시된다. 달리 지시하지 않는 한, 본 개시물 전반에 걸쳐 제공되는 도면들은 축척 도면들로서 해석되어서는 안된다.
본 발명의 상세한 설명
특정의 구성들 및 배열들이 설명될 수도 있지만, 이것은 오직 예시적인 목적들을 위해 이루어진 것으로 이해되어야 한다. 당업자는 다른 구성들 및 배열들이 본 발명의 사상 및 범위로부터 일탈함이 없이 이용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 본 발명이 본원에서 구체적으로 언급한 것들 이외의 다양한 다른 애플리케이션들에서 채용될 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.
명세서에서 "하나의 실시형태", "일 실시형태", "예시적인 실시형태" 등에 대한 언급은, 설명된 실시형태가 특정의 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 수도 있지만 모든 실시형태가 반드시 특정의 특징, 구조, 또는 특성을 포함하지 않을 수도 있다는 점에 유의한다. 더욱이, 이러한 어구들은 동일한 실시형태를 반드시 지칭하지 않는다. 또, 특정의 특징, 구조 또는 특성이 일 실시형태와 관련하여 설명될 때, 명시적으로 설명되든 아니든, 다른 실시형태들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 달성하는 것은 당업자의 지식 이내일 것이다.
양들, 물질들의 비들, 물질들의 물리적인 속성들, 및/또는 사용량을 표시하는 본 명세서에서의 모든 숫자들은 달리 명시적으로 표시된 것을 제외하고는, 단어 "약" 에 의해 변경되는 것으로 이해되어야 한다.
용어 "약" 은 본원에서 사용될 때, 주어진 양의 값이 그 값의 ±10% 만큼 변한다는 것을 표시한다. 예를 들어, "약 100 nm" 는 90 nm 내지 110 nm 를 포함한 사이즈들의 범위를 포괄한다.
용어 "반응 혼합물을 형성하는" 또는 "혼합물을 형성하는" 은 본원에서 사용될 때, 적어도 2개의 성분들을 용기 내에서, 성분들이 서로 반응하여 제 3 성분을 형성하기에 적합한 조건들 하에서, 결합하는 것을 지칭한다.
용어 "나노구조체" 는 본원에서 사용될 때, 약 500 nm 미만의 치수를 갖는 적어도 하나의 영역 또는 특성 치수를 갖는 구조체를 지칭한다. 일부 실시형태들에서, 나노구조체는 약 200 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 약 20 nm 미만, 또는 약 10 nm 미만의 치수를 갖는다. 일반적으로, 영역 또는 특성 치수는 구조체의 가장 작은 축을 따를 것이다. 이러한 구조체들의 예들은 나노와이어들, 나노로드들, 나노튜브들, 분지형 나노구조체들, 나노테트라포드들, 트라이포드들, 바이포드들, 나노크리스탈들, 나노도트들, QD들, 나노입자들 등을 포함한다. 나노구조체들은 예컨대, 실질적으로 결정, 실질적으로 단결정, 다결정, 비결정, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 나노구조체의 3개의 치수들의 각각은 약 500 nm 미만, 약 200 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 약 20 nm 미만, 또는 약 10 nm 미만의 치수를 갖는다.
용어 "QD" 또는 "나노크리스탈" 은 본원에서 사용될 때, 실질적으로 단결정인 나노구조체들을 지칭한다. 나노크리스탈은 약 500 nm 미만, 그리고 아래로 약 1 nm 미만의 치수를 갖는 적어도 하나의 영역 또는 특성 치수를 갖는다. 용어들 "나노크리스탈", "QD", "나노도트", 및 "도트" 는, 유사한 구조들을 나타내기 위해 당업자에 의해 용이하게 이해되며 본원에서 상호교환가능하게 사용된다. 본 발명은 또한 다결정 또는 비결정 나노크리스탈들의 사용을 포괄한다.
용어 "이종구조" 는, 나노구조체들과 관련하여 사용될 때, 적어도 2개의 상이한 및/또는 식별가능한 물질 유형들을 특징으로 하는 나노구조체들을 지칭한다. 일반적으로, 나노구조체의 하나의 영역은 제 1 물질 유형을 포함하는 반면, 나노구조체의 제 2 영역은 제 2 물질 유형을 포함한다. 어떤 실시형태들에서, 나노구조체는 제 1 물질의 코어 및 제 2 (또는, 제 3 등) 물질의 적어도 하나의 쉘을 포함하며, 여기서, 상이한 물질 유형들이 예를 들어, 나노와이어의 장축, 분지형 나노와이어의 팔의 장축, 또는 나노크리스탈의 중심에 대해 방사상으로 분포된다. 쉘은, 쉘로 간주될 또는 나노구조체에 대해서는 이종구조로 간주될 인접한 물질들을 완전히 덮을 수도 있지만 그렇게 할 필요는 없으며; 예를 들어, 제 2 물질의 작은 아일랜드들로 커버되는 하나의 물질의 코어를 특징으로 하는 나노크리스탈은 이종구조이다. 다른 실시형태들에서, 상이한 물질 유형들이 나노구조체 내에 상이한 로케이션들에, 예컨대, 나노와이어의 주 (장) 축을 따라서 또는 분지형 나노와이어의 팔의 장축을 따라서 분포된다. 이종구조를 갖는 상이한 영역들은 전체적으로 상이한 물질들을 포함할 수 있거나, 또는 상이한 영역들은 동일한 도펀트의 상이한 도펀트들 또는 상이한 농도들을 가지는 기초 물질 (예컨대, 실리콘) 을 포함할 수 있다.
본원에서 사용될 때, 용어 나노구조체의 "직경" 은 나노구조체의 제 1 축에 수직한 단면의 직경을 지칭하며, 여기서, 제 1 축은 제 2 축 및 제 3 축 (제 2 및 제 3 축들은 길이들이 대부분 서로 거의 동일한 2개의 축들이다) 에 대해 길이에서 최대 차이를 갖는다. 제 1 축은 반드시 나노구조체의 최장축은 아니며; 예컨대, 디스크-형상의 나노구조체에 대해, 단면은 디스크의 짧은 세로축에 수직한 실질적으로 원형의 단면일 것이다. 단면이 원형이 아닌 경우, 지름은 그 단면의 주축과 단축의 평균이다. 나노와이어와 같은, 연장된 또는 높은 종횡비 나노구조체에 대해, 지름은 나노와이어의 최장축에 수직한 단면에 가로질러 측정된다. 구형 나노구조체에 대해, 직경은 구의 중심을 통해 일 측으로부터 타 측까지 측정된다.
용어들 "결정" 또는 "실질적으로 결정" 은, 나노구조체들과 관련하여 사용될 때, 나노구조체들이 일반적으로 구조의 하나 이상의 차원들에 걸쳐서 장거리 순서정렬 (long-range ordering) 을 보인다는 사실을 지칭한다. 당업자는, 용어 "장거리 순서정렬" 이 단결정에 대한 순서정렬이 결정의 경계들을 넘어서 확장될 수 없기 때문에, 특정의 나노구조체들의 절대 사이즈에 의존할 것임을 알 수 있을 것이다. 이 경우, "장거리 순서정렬" 은 적어도 대부분의 나노구조체의 차원에 걸친 실질적인 순서를 의미할 것이다. 일부의 경우, 나노구조체는 산화물 또는 다른 코팅을 지닐 수 있거나, 또는 코어 및 적어도 하나의 쉘로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 산화물, 쉘(들), 또는 다른 코팅이 이러한 순서정렬을 보일 수 있지만 그렇게 할 필요는 없다 (예컨대, 비결정, 다결정, 또는 다른 것일 수 있음) 는 것을 명백히 알 수 있을 것이다. 이러한 경우들에서, 어구 "결정", "실질적으로 결정", "실질적으로 단결정", 또는 "단결정" 은 (코팅 층들 또는 쉘들을 포함한) 나노구조체의 중심의 코어를 지칭한다. 용어들 "결정" 또는 "실질적으로 결정" 은, 본원에서 사용될 때, 또한 그 구조가 실질적인 장거리 순서정렬 (예컨대, 나노구조체 또는 그의 코어의 적어도 하나의 축의 길이의 적어도 약 80% 에 걸친 순서) 을 보이는 한, 다양한 결함들, 적층 결함들, 원자 치환들, 및 기타 등등을 포함하는 구조들을 포괄하도록 의도된다. 게다가, 코어와 나노구조체의 외부 사이 또는 코어와 인접한 쉘 사이 또는 쉘과 제 2 인접한 쉘 사이의 계면이 비-결정 영역들을 포함할 수도 있으며 심지어 비결정일 수도 있다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다. 이것은 나노구조체가 본원에서 정의되는 바와 같이 결정이거나 또는 실질적으로 결정인 것을 방해하지 않는다.
용어 "단결정" 은 나노구조체와 관련하여 사용될 때, 나노구조체가 실질적으로 결정이며 실질적으로 단결정을 포함한다는 것을 나타낸다. 코어 및 하나 이상의 쉘들을 포함하는 나노구조체 이종구조와 관련하여 사용될 때, "단결정" 은 코어가 실질적으로 결정이며 실질적으로 단결정을 포함한다는 것을 나타낸다.
용어 "리간드" 는 본원에서 사용될 때, 나노구조체의 하나 이상의 면들과, 예컨대, 공유, 이온, 반데르발스, 또는 나노구조체의 표면과의 다른 분자의 상호작용들을 통해서, (약하든 강하든) 상호작용가능한 분자를 지칭한다.
용어 "천연 리간드" 는 본원에서 사용될 때, 나노구조체의 최외각 쉘의 외측 표면에 결합되는 리간드들을 지칭한다.
용어 "양자 수율 (quantum yield)" (QY) 은, 본원에서 사용될 때, 예컨대, 나노구조체 또는 나노구조체들의 팝퓰레이션에 의한, 방출 광자들 대 흡수 광자들의 비를 지칭한다. 당업계에 공지되어 있는 바와 같이, 양자 수율은 기지의 양자 수율 값들을 가지는 잘 특성화된 표준 샘플들을 이용하는 비교 방법에 의해 일반적으로 결정된다.
용어 "1차 방출 피크 파장" 은 본원에서 사용될 때, 방출 스펙트럼이 최고 강도를 나타내는 파장을 지칭한다.
용어 "반치전폭 (full width at half-maximum)" (FWHM) 은, 본원에서 사용될 때, NS들의 사이즈 분포의 측정치를 지칭한다. NS들의 방출 스펙트럼들은, 일반적으로 가우시안 곡선의 형상을 갖는다. 가우시안 곡선의 폭은 FWHM 으로서 정의되며 NS들의 사이즈 분포의 아이디어를 제공한다. 더 작은 FWHM 은 더 좁은 NS들의 사이즈 분포에 대응한다. FWHM 은 또한 방출 파장 최대치에 의존한다.
본원에서 사용되는 용어 포스터 반경은 또한 당업계에서 Forster 거리로서 지칭된다.
완충 배리어 층 코팅된 나노구조체의 예시적인 실시형태
도 1 은 일 실시형태에 따른, 완충 배리어 층 코팅된 NS (100) 의 단면 구조를 예시한다. 완충 배리어 층 코팅된 NS (100) 는 NS (101) 및 완충 배리어 층 (106) 을 포함한다. NS (101) 는 코어 (102) 및 쉘 (104) 을 포함한다. 코어 (102) 는 더 높은 에너지들의 흡수 시 광을 방출하는 반도체 물질을 포함한다. 코어 (102) 용 반도체 물질의 예들은 인듐 인화물 (InP), 카드뮴 셀레나이드 (CdSe), 아연 설파이드 (ZnS), 리드 설파이드 (PbS), 인듐 비소화물 (InAs), 인듐 갈륨 인화물, (InGaP), 카드뮴 아연 셀레나이드 (CdZnSe), 아연 셀레나이드 (ZnSe) 및 인듐 텔루라이드 (CdTe) 를 포함한다. 직접 밴드 간극을 나타내는 임의의 다른 II-VI, III-V, 3차, 또는 4차 반도체 구조들이 역시 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 코어 (102) 는 또한 일부 예들을 제공하기 위해, 금속들, 합금들과 같은, 하나 이상의 도펀트들을 포함할 수도 있다. 금속 도펀트의 예들은 아연 (Zn), 구리 (Cu), 알루미늄 (Al), 백금 (Pt), 크롬 (Cr), 텅스텐 (W), 팔라듐 (Pd), 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 코어 (102) 에서의 하나 이상의 도펀트들의 존재는 비도핑된 NS들에 비해 NS (101) 의 구조적 및 광학적 안정성 및 QY 를 향상시킬 수도 있다.
코어 (102) 는 일 실시형태에 따르면, 직경 20 nm 미만의 사이즈를 가질 수도 있다. 다른 실시형태에서, 코어 (102) 는 직경 약 1 nm 내지 약 5 nm 의 사이즈를 가질 수도 있다. 코어 (102) 의 사이즈, 따라서 NS (101) 의 사이즈를 나노미터 범위에서 맞추는 능력은 전체 광학 스펙트럼에서 광전자 방출 커버리지를 가능하게 한다. 일반적으로, 큰 NS들은 스펙트럼의 적색 끝 측으로 광을 방출하지만, 작은 NS들은 스펙트럼의 청색 끝 측으로 광을 방출한다. 이러한 효과는 큰 NS들이 작은 NS들보다 더 가깝게 이격되는 에너지 레벨들을 가지기 때문에 발생한다. 이것은 NS 이 더 적은 에너지를 포함하는 광자들, 즉 스펙트럼의 적색 끝에 더 가까운 광자들을 흡수가능하게 한다.
쉘 (104) 은 코어 (102) 를 둘러싸며, 코어 (102) 의 외측 표면 상에 배치된다. 쉘 (104) 은 카드뮴 설파이드 (CdS), 카드뮴 셀레나이드 (CdSe), 아연 카드뮴 설파이드 (ZnCdS), 아연 셀레나이드 설파이드 (ZnSeS), 아연 설파이드 (ZnS), 아연 셀레나이드 (ZnSe), 아연 텔루르화물 (ZnTe), 아연 텔루르화물 설파이드 (ZnTeS), 아연 텔루르화물 셀레나이드 (ZnTeSe), 아연 카드뮴 셀레나이드 (ZnCdSe), 아연 카드뮴 설파이드 (CdSeS), 및/또는 카드뮴 아연 설파이드 셀레나이드 (CdZnSSe) 를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 쉘 (104) 은 두께 (104t), 예를 들어, 하나 이상의 단일층들을 가질 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 쉘 (104) 은 약 1 nm 내지 약 5 nm 사이의 두께 (104t) 를 가질 수도 있다. 쉘 (104) 은 코어 (102) 와의 격자 부정합을 감소시키고 NS (101) 의 QY 를 향상시키는 것을 돕기 위해 이용될 수도 있다. 쉘 (104) 은 또한 코어 (102) 상의, 댕글링 결합들과 같은 표면 트랩 상태들을 패시베이션하고 제거하여, NS (101) 의 QY 를 증가시키는 것을 도울 수도 있다. 표면 트랩 상태들의 존재는 비-방사선 재결합 중심들을 제공하고 NS (101) 의 방출 효율의 감소에 기여할 수도 있다.
대안적인 실시형태들에서, NS (101) 는 본 발명의 사상 및 범위로부터 일탈함이 없이, 쉘 (104) 상에 배치된 제 2 쉘, 또는 코어 (102) 를 둘러싸는 2개보다 많은 쉘들을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 제 2 쉘은 대략 2개의 단일층들 두께일 수도 있으며, 전형적으로, 필수적이지는 않지만, 또한 반도체 물질이다. 제 2 쉘은 코어 (102) 에 보호를 제공할 수도 있다. 제 2 쉘 물질은 아연 설파이드 (ZnS) 일 수도 있지만, 다른 물질들이 또한 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 일탈함이 없이 사용될 수도 있다.
완충 배리어 층 (106) 은 NS (101) 상에 코팅을 형성하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 완충 배리어 층 (106) 은 쉘 (104) 의 외측 표면 (104a) 상에 그리고 실질적으로 접촉하여 배치된다. NS (101) 가 하나 이상의 쉘들을 갖는 실시형태들에서, 완충 배리어 층 (106) 은 NS (101) 의 최외각 쉘 상에 그리고 실질적으로 접촉하여 배치될 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, 완충 배리어 층 (106) 은 예를 들어, 복수의 NS들을 가지는 용액, 조성물, 및/또는 필름에서 NS (101) 와 하나 이상의 NS들 사이에 스페이서로서 작용하도록 구성되며, 여기서, 복수의 NS들은 NS (101) 및/또는 완충 배리어 층 코팅된 NS (100) 와 유사할 수도 있다. 이러한 NS 용액들, NS 조성물들, 및/또는 NS 필름들에서, 완충 배리어 층 (106) 은 인접한 NS들과의 NS (101) 의 응집을 방지하는 것을 도울 수도 있다. 인접한 NS들과의 NS (101) 의 응집은 NS (101) 의 사이즈에서의 증가 및 결과적인, NS (101) 를 포함하는 응집된 NS (미도시) 의 광학 방출 속성들에서의 감소 또는 ?칭 (quenching) 을 초래할 수도 있다. 완충 배리어 층 (106) 은 또한 NS 용액들, NS 조성물들, 및/또는 NS 필름들에서 NS (101) 가 다른 NS들로부터의 광학 방출들을 재흡수하는 것을 방지하고, 따라서 이들 NS 용액들, NS 조성물들, 및/또는 NS 필름들의 QY 를 향상시킬 수도 있다. 추가적인 실시형태들에서, 완충 배리어 층 (106) 은 예를 들어, NS (101) 의 구조적 및 광학적 속성들에 악영향을 미칠 수도 있는 수분, 공기, 및/또는 거친 환경들 (예컨대, NS들의 리소그래피 프로세싱 동안 및/또는 NS 기반의 디바이스들의 제조 프로세스 동안 사용되는 높은 온도들 및 화학물질들) 로부터 NS (101) 에 대한 보호를 제공한다. 일부 실시형태들에서, 완충 배리어 층 (106) 은 광속, 열, 산소, 수분, 또는 이들의 조합에 의한 NS (101) 의 열화를 감소시키도록 구성된다.
완충 배리어 층 (106) 은 비결정, 광학적 투명성, 및/또는 전기 도전성 및/또는 비-도전성인 하나 이상의 물질들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 도전성 완충 배리어 층 (106) 으로 인해, NS (100) 와 같은 NS들은 NS-기반의 전계발광 디바이스들 (예컨대, NS-기반의 LED들) 에 적합할 수도 있다. 적합한 완충 배리어 층들은 무기 산화물들 및/또는 질화물들과 같은, 그러나 이들에 한정되지 않는, 무기 물질들을 포함한다. 완충 배리어 층 (106) 용 물질들의 예들은 다양한 실시형태들에 따른, Al, Ba, Ca, Mg, Ni, Si, Ti, Zn, 또는 Zr 의 산화물들 및/또는 질화물들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 완충 배리어 층 (106) 은 금속 산화물과 비-금속 산화물의 혼합 조성물을 포함한다. 금속 산화물들에 대한 예들은 ZnO, TiO2, In2O3, Ga2O3, SnO2, Al2O3, MgO, 알루미늄 아연 산화물 (AZO), 갈륨 아연 산화물 (GZO), 인듐 아연 산화물 (IZO), 불소 도핑된 주석 산화물 (FTO), 인듐 주석 산화물 (ITO), 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 완충 배리어 층 (106) 은 금속 산화물들 (예컨대, ZnO, TiO2, In2O3, Ga2O3, SnO2, Al2O3, MgO, AZO, GZO, IZO, FTO, ITO) 과 같은, 그러나 이들에 한정되지 않는, 무기 물질들의 나노입자들을 포함한다. AZO, GZO, IZO, FTO, ITO 와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 완충 배리어 층 (106) 에서의 투명한 도전성 산화물들의 존재는 NS (100) 의 도전성 속성들을 향상시키고 NS (100) 를 NS-기반의 전계발광 디바이스들에 적합하게 만들 수도 있다. 완충 배리어 층 (106) 은 다양한 실시형태들에서 약 8 nm 내지 약 15 nm 의 범위인 두께 (106t) 를 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 두께 (106t) 는 공진 에너지 전달 및/또는 인접한 NS들 (100) 사이의 광학 방출의 재흡수를 감소시키거나 또는 실질적으로 제거하고, 그 결과, 인접한 NS들 (100) 의 QY 를 향상시키기 위해, 예를 들어, 용액, 조성물, 및/또는 필름에서의 2개의 인접한 NS들 (100) 사이의 중심-대-중심 거리가 포스터 반경 (또한, 당업계에서 Forster 거리로서 지칭됨) 보다 크거나 또는 동일하도록, 최소 값을 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 두께 (106t) 는 약 8 nm 내지 약 15 nm 사이의 최소 값을 가질 수도 있다.
포스터 반경은 NS들 (100) 과 같은 2개의 인접한 NS들 사이의, 이들 2개의 인접한 NS들 사이의 공진 에너지 전달 효율이 약 50% 인, 중심-대-중심 거리를 지칭한다. 2개의 인접한 NS들 사이의 중심-대-중심 거리를 포스터 반경보다 크게 하면, 공진 에너지 전달 효율을 감소시키고 인접한 NS들의 광학 방출 속성들 및 QY 를 향상시킬 수도 있다. 공진 에너지 전달의 프로세스는 하나의 NS 가 전자적으로 여기된 상태에서 그의 여기 에너지를 인접한 또는 근접한 NS 로 전달할 때 발생할 수 있다. 공진 에너지 전달 프로세스는 비-방사선 양자 기계적 프로세스이다. 따라서, 공진 에너지 전달이 하나의 NS 로부터 일어날 때, 하나의 NS 의 광학 방출 속성들은 ?칭될 수도 있으며 하나의 NS 의 QY 가 악영향을 받을 수도 있다.
완충 배리어 층 코팅된 NS (100) 는 추가적으로 또는 선택적으로, NS (101) 상에 완충된 코팅을 형성하도록 구성된 완충 층 (107) 을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 완충 층 (107) 은 쉘 (104) 상에, 그리고, 쉘 (104) 의 외측 표면 (104a) 및 완충 배리어 층 (106) 의 내측 표면 (106a) 과 실질적으로 접촉하여 배치된다. NS (101) 가 하나 이상의 쉘들을 갖는 실시형태들에서, 완충 층 (107) 은 NS (101) 의 최외각 쉘 상에, 그리고, 이와 실질적으로 접촉하여 배치될 수도 있다. 완충 층 (107) 은 예를 들어, NS (101) 상에의 배리어 층 (106) 의 형성과 같은, NS (101) 상에서의 후속 프로세싱 동안 NS (101) 와 사용되는 화학물질들 사이의 완충물로서 작용하도록 구성될 수도 있다.
완충 층 (107) 은 NS (101) 상의 후속 프로세싱 동안 사용되는 화학물질들과의 반응으로 인한 NS (101) 의 광학 방출 속성들에서의 ?칭을 실질적으로 감소시키거나 및/또는 방지하는 것을 도울 수도 있다. NS (101) 의 광학 방출 속성들에서의 ?칭의 실질적인 감소 및/또는 방지는 완충 층 (107) 에 의한 NS (101) 의 표면 홀 트랩 사이트들의 제거에 기인할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 완충 층 (107), 완충 배리어 층 (106) 내 유기 물질들의 나노입자들 및/또는 완충 배리어 층 (106) 내 금속 및 비-금속 산화물들의 혼합 조성물의 존재는 NS (101) 의 안정성 및 전하 전송 속성들을 향상시킬 수도 있다.
완충 층 (107) 은 비결정, 광학적 투명성 및/또는 전기적 활성인 하나 이상의 물질들을 포함할 수도 있다. 완충 층 (107) 의 하나 이상의 물질들은 무기 또는 유기 물질들을 포함할 수도 있다. 완충 층 (107) 용 무기 물질들의 예들은 다양한 실시형태들에 따르면, 금속들의 산화물들 및/또는 질화물들을 포함한다. 금속 산화물들에 대한 예들은 ZnO, TiO2, In2O3, Ga2O3, SnO2, Al2O3, 또는 MgO 를 포함한다. 완충 층 (107) 은 다양한 실시형태들에서 약 1 nm 내지 약 5 nm 의 범위인 두께 (107t) 를 가질 수도 있다.
도 1 에 예시된 바와 같이, 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 NS (100) 는 추가적으로 또는 선택적으로, 복수의 리간드들 또는 계면활성제들 (108) 을 포함할 수도 있다. 리간드들 또는 계면활성제들 (108) 은 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 코팅된 NS (100) 의 외측 표면에, 예를 들어, 완충 배리어 층 (106) 의 외측 표면 상에, 흡착되거나 또는 결합될 수도 있다. 복수의 리간드들 또는 계면활성제들 (108) 은 친수성 또는 극성 헤드들 (108a) 및 소수성 또는 비-극성 미부들 (108b) 을 포함할 수도 있다. 친수성 또는 극성 헤드들 (108a) 은 완충 배리어 층 (106) 에 결합될 수도 있다. 리간드들 또는 계면활성제들 (108) 의 존재는 예를 들어, 용액, 조성물, 및/또는 필름에서, 이들의 형성 동안 다른 NS들로부터 NS (100) 및/또는 NS (101) 를 분리하는 것을 도울 수도 있다. NS들이 이들의 형성 동안 응집하도록 허용되면, NS (100) 및/또는 NS (101) 와 같은 NS들의 양자 효율이 저하할 수도 있다. 리간드들 또는 계면활성제들 (108) 은 또한 소수성과 같은 어떤 속성들을 완충 배리어 층 코팅된 NS (100) 에 부여하여, 비-극성 용매들에서 혼화성을 제공하거나, 또는 결합할 다른 화합물들에 반응 부위들 (예컨대, 역 미셀 시스템들) 을 제공하는데 사용될 수도 있다.
리간드들 (108) 로서 사용될 수도 있는 매우 다양한 리간드들이 존재한다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 라우르산, 카프로산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 및 올레산 중에서 선택된 지방산이다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 트리옥틸포스핀 산화물 (TOPO), 트리옥틸포스핀 (TOP), 디페닐포스핀 (DPP), 트리페닐포스핀 산화물, 및 트리부틸포스핀 산화물 중에서 선택되는 유기 포스핀 또는 유기 포스핀 산화물이다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 도데실아민, 올레일아민, 헥사데실아민, 및 옥타데실아민 중에서 선택된 아민이다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 트리옥틸포스핀 (TOP) 이다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 올레일아민이다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 디페닐포스핀이다.
계면활성제들 (108) 로서 사용될 수도 있는 매우 다양한 계면활성제들이 존재한다. 비이온성 계면활성제들이 일부 실시형태들에서 계면활성제들 (108) 로서 사용될 수도 있다. 비이온성 계면활성제들의 일부 예들은 폴리옥시에틸렌 (5) 노닐페닐에테르 (상품명 IGEPAL CO-520), 폴리옥시에틸렌 (9) 노닐페닐에테르 (IGEPAL CO-630), 옥틸페녹시 폴리(에틸렌옥시)에탄올 (IGEPAL CA-630), 폴리에틸렌 글리콜 올레일 에테르 (Brij 93), 폴리에틸렌 글리콜 헥사데실 에테르 (Brij 52), 폴리에틸렌 글리콜 옥타데실 에테르 (Brij S10), 폴리옥시에틸렌 (10) 이소옥틸시클로헥실 에테르 (Triton X-100), 및 폴리옥시에틸렌 분지형 노닐시클로헥실 에테르 (Triton N-101) 를 포함한다.
음이온성 계면활성제들이 일부 실시형태들에서 계면활성제들 (108) 로서 사용될 수도 있다. 음이온성 계면활성제들의 일부 예들은 소듐 디옥틸 술포석시네이트, 소듐 스테아레이트, 소듐 라우릴 술페이트, 소듐 모노도데실 포스페이트, 소듐 도데실벤젠술포네이트, 및 소듐 미리스틸 술페이트를 포함한다.
일부 실시형태들에서, NS들 (101 및/또는 100) 은 광을 적색, 주황색, 및/또는 황색 범위와 같은, 하나 이상의 다양한 칼라 범위들에서 방출하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (101 및/또는 100) 은 광을 녹색 및/또는 황색 범위에서 방출하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (101 및/또는 100) 은 광을 청색, 남색, 자색, 및/또는 자외선 범위에서 방출하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (101 및/또는 100) 은 약 605 nm 내지 약 650 nm 사이, 약 510 nm 내지 약 550 nm 사이, 또는 약 300 nm 내지 약 480 nm 사이의 1차 방출 피크 파장을 갖도록 합성될 수도 있다.
NS들 (101 및/또는 100) 은 높은 QY 를 디스플레이하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (101 및/또는 100) 은 70% 내지 95% 사이, 80% 내지 95% 사이, 또는 85% 내지 90% 사이의 QY 를 디스플레이하도록 합성될 수도 있다.
따라서, 다양한 실시형태들에 따르면, NS들 (100) 은 NS들 (101) 상의 완충 배리어 층 (106) 의 존재가 NS들 (101) 의 광학 방출 속성들을 실질적으로 변화시키지 않거나 또는 ?칭시키지 않도록 합성될 수도 있다.
NS들의 QY 는 유기 염료를 기준으로 사용하여 계산될 수도 있다. 예를 들어, 530 nm 여기 파장에서의 적색-방출 NS들 (101 및/또는 100) 에 대해서는 로다민 (Rh) 640 을 기준으로, 440 nm 여기 파장에서의 녹색-방출 NS들 (101 및/또는 100) 에 대해서는 형광물질 염료를 기준으로, 355 nm 여기 파장에서의 청색-방출 NS들 (101 및/또는 100) 에 대해서는, 1,10-디페닐안트라센을 기준으로 한다. 이는 다음 수식을 이용하여 달성될 수 있으며:
Figure pct00001
.
첨자들 ST 및 X 는 표준 (기준 염료) 및 코어/쉘 NS들 용액 (테스트 샘플) 을 각각 표시한다. Φx 는 코어/쉘 NS들의 양자 수율이며, ΦST 는 기준 염료의 양자 수율이다. Grad= (I/A) 이며, 여기서, I 는 방출 피크 (파장 스케일) 아래의 면적이며; A 는 여기 파장에서의 흡광도이다. η 는 용매 중의 기준 염료 또는 코어/쉘 NS들의 굴절율이다. 예컨대, Williams 등 (1983) "Relative fluorescence quantum yields using a computer controlled luminescence spectrometer" Analyst 108:1067 을 참조한다. Williams 등에 열거된 참조문헌들은 녹색 및 적색 방출 NS들에 대한 것이다.
코어-쉘 NS들을 형성하는 예시적인 방법
도 2a 내지 도 2e 는 일 실시형태에 따른, NS들 (200) 의 형성의 상이한 단계들을 예시한다. NS들 (200) 은 위에서 설명한 바와 같이, NS (100) 와 유사할 수도 있다. 예시적인 목적들을 위해 도 2a 내지 도 2e 에 3개의 NS들의 형성이 도시되어 있다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 본원의 설명에 기초하여 당업자들이 알 수 있는 바와 같이, 아래에서 설명되는 방법들은 NS들 (200) 과 유사한 임의 개수의 NS들을 생성할 수 있다.
코어들 형성 - 도 2a 는 일 실시형태에 따른, 코어들 (202) 및 천연 리간드들 또는 계면활성제들 (205) 의 형성 후 NS들 (201) 을 예시한다. 코어들 (202) 및 천연 리간드들 (205) 은 코어 (102) 및 리간드들 (108) 과 각각 유사할 수도 있다. 일 실시형태에서, 외측 표면에 천연 리간드들 또는 계면활성제들 (205) 이 부착된 코어들 (202) 은 용액-상 콜로이드법을 이용하여 형성될 수도 있다. 콜로이드법은 하나 이상의 양이온 전구체들, 하나 이상의 음이온 전구체들, 및 용매를 포함하는 제 1 혼합물을 형성하는 것을 포함할 수도 있다. 본 방법은 하나 이상의 리간드들 또는 계면활성제들의 용액을 제 1 온도에서 가열하고 제 1 혼합물을 하나 이상의 리간드들 또는 계면활성제들의 가열된 용액에 신속히 투입함으로써 제 2 혼합물을 형성하고, 뒤이어서 제 2 혼합물을 제 2 온도에서 가열하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 하나 이상의 리간드들 또는 계면활성제들은 위에서 설명된 리간드들 또는 계면활성제들 중 임의의 것일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 제 1 온도는 약 200 °C 와 약 400 °C 사이이며, 그리고 일부 실시형태들에서, 제 2 온도는 약 150 °C 와 약 350 °C 사이이다. 제 1 온도는 양이온 전구체들과 음이온 전구체들 사이에 반응을 유도하기에 충분하도록 선택될 수도 있다. 양이온 전구체와 음이온 전구체들은 반응하여 반응 생성물들의 핵들을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 카드뮴 전구체와 같은 양이온 전구체, 및 셀레늄 전구체와 같은 음이온 전구체는 가열된 혼합물에서 반응하여 CdSe 핵들을 형성할 수도 있다.
이 초기 핵생성 단계 후, 핵들로부터의 코어들 (202) 의 성장이 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도에서 핵들에의, 제 2 혼합물에 존재하는 단량체들의 첨가를 통해서 발생할 수도 있다. 코어들 (202) 의 성장은 원하는 사이즈 및/또는 형상이 달성된 후 제 2 온도에서의 가열을 제거함으로써 중지될 수도 있다. 제 2 온도에서의 이 가열 프로세스는 약 1 분 내지 약 120 분 지속할 수도 있다. 결과적인 코어들 (202) 의 사이즈 및/또는 형상은 다양한 예시적인 실시형태들에 따르면, 온도, 전구체 물질들의 유형들, 및 리간드들 또는 계면활성제들 대 단량체들의 비들과 같은, 파라미터들을 독립적으로 또는 조합하여, 조작함으로써 제어될 수도 있다. 결과적인 코어들 (202) 의 사이즈 및/또는 형상은 당업자에게 알려져 있는 기법들을 이용하여 결정될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 사이즈 및/또는 형상은 단량체들의 첨가 전후에 코어들 (202) 의 직경을 비교함으로써 결정된다. 일부 실시형태들에서, 단량체들의 첨가 전후의 코어들 (202) 의 직경은 투과 전자 현미경 (TEM) 에 의해 결정된다.
원하는 사이즈 및/또는 형상으로의 코어들 (202) 의 성장 후, 이들은 냉각될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 코어들 (202) 은 실온으로 냉각된다. 일부 실시형태들에서, 코어들 (202) 을 포함하는 제 2 혼합물을 희석시키기 위해 유기 용매가 첨가된다. 일부 실시형태들에서, 유기 용매는 헥산, 펜탄, 톨루엔, 벤젠, 디에틸에테르, 아세톤, 에틸 아세테이트, 디클로로메탄 (메틸렌 클로라이드), 클로로포름, 디메틸포름아미드, 또는 N-메틸피롤리디논이다. 일부 실시형태들에서, 유기 용매는 톨루엔이다.
일부 실시형태들에서, 원하는 사이즈 및/또는 형상으로의 코어들 (202) 의 성장 후, 이들은 분리된다. 일부 실시형태들에서, 코어들 (202) 은 제 2 혼합물 또는 희석된 제 2 혼합물의 용매로부터 이들을 침전시킴으로써 분리된다. 일부 실시형태들에서, 코어들 (202) 은 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 또는 n-부탄올과의 응집에 의해 분리된다.
이 실시형태의 일 예에서, 양이온 전구체들은 결과적인 코어들 (202) 내의 양전성 원소 또는 원소들에 대한 소스로서 기능할 수도 있다. 다양한 예시적인 실시형태들에 따르면, 양이온 전구체는 II 족 금속 (예컨대, Zn, Cd, 또는 Hg), III 족 금속 (예컨대, Al, Ga, 또는 In), IV 족 (예컨대, Ge, Sn 또는 Pb), 또는 전이 금속 (예컨대, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Rh, 및 기타 등등) 전구체일 수 있다. 양이온 전구체는 일부 예들을 제공하기 위해, 금속 산화물, 금속 카보네이트, 금속 중탄산염, 금속 술페이트, 금속 아황산염, 금속 포스페이트, 금속 포스파이트, 금속 할라이드, 금속 카르복실레이트, 금속 알콕사이드, 금속 티올레이트, 금속 아미드, 금속 이미드, 금속 알킬, 금속 아릴, 금속 배위 착물, 금속 용매화물, 또는 금속 염과 같은, 광범위한 물질들로 이루어질 수 있다.
이 실시형태의 다른 예에서, 음이온 전구체들은 결과적인 코어들 (202) 내 음전성 원소 또는 원소들에 대한 소스로서 기능할 수도 있다. 음이온 전구체는 다양한 예시적인 실시형태들에 따르면, V 족 원소들 (N, P, As, 또는 Sb), VI 족 원소들 (O, S, Se 또는 Te), 및 VII 족 원소들 (F, Cl, Br, 또는 I) 의 원소 자체 (산화 상태 제로), 공유 화합물들, 또는 이온 화합물들 중에서 선택될 수 있다.
제 1 혼합물에 사용되는 리간드들의 예들은 도데실아민 (DA), 헥사데실아민 (HA), 옥타데실아민 (OA), 스테아르산 (SA), 라우르산 (LA), 헥실포스폰산 (HPA), 테트라데실포스폰산 (TDPA), 트리옥틸포스핀 (TOP), 또는 트리옥틸포스핀 산화물 (TOPO) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 리간드 및 용매는 제 1 혼합물에서 사용되는 동일한 화학 물질일 수도 있다. 예를 들어, 장쇄 지방산들 및 아민들 및 TOPO 는 용매 기능 및 리간드 기능 양자를 제공할 수도 있다.
쉘링 (shelling) 프로세스 - 코어 형성 프로세스에 이어서, NS들 (201) 의 쉘링 프로세스가 뒤따른다. 도 2b 는 쉘들 (204) 의 형성 후의 NS들 (201) 을 예시한다. 쉘들 (204) 은 위에서 설명한 바와 같은, 쉘 (104) 과 유사할 수도 있다. 코어들 (202) 둘레에 쉘들 (204) 을 형성하는 프로세스는 1-옥타데센, 1-데센, 1-도데센, 또는 테트라데칸과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 용매 또는 용매들의 혼합물 중에 코어들 (202) 을 현탁시키는 단계, 및 코어들 (202) 의 현탁액을 제 3 온도에서 가열하는 단계를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제 3 온도는 100 °C 와 약 200 °C 사이이다. 쉘링 프로세스는 제 4 온도에서 쉘들 (204) 의 원소들을 포함하는 전구체들을 첨가함으로써 제 3 혼합물을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제 4 온도는 250 °C 와 약 350 °C 사이이다. 예를 들어, 카드뮴 전구체 및 황 전구체가 카드뮴 설파이드 (CdS) 를 포함하는 쉘들 (204) 을 형성하기 위한 제 3 혼합물에 사용될 수도 있다. 일 예에서, 쉘들 (204) 은 III-V 족 물질 또는 II-VI 족 물질을 포함한다. 다른 예에서, 쉘들 (204) 의 원소들은 코어들 (202) 의 원소들과는 상이할 수도 있다. 코어들 (202) 및 쉘들 (204) 의 물질들은 2개의 물질들이 그들 간에 낮은 격자 부정합을 갖도록 선택될 수도 있다. 낮은 격자 부정합은 코어들 (202) 의 표면들 상에의 균일한 및 에피택셜 성장 쉘들 (204) 의 형성을 가능하게 할 수도 있다. 이 제 1 쉘 형성의 방법에서, 코어들 (202) 은 쉘들 (204) 이 이들의 표면으로부터 성장하기 위한 핵들로서 작용할 수도 있다.
코어들 (202) 상에서의 쉘들 (204) 의 성장은 코어들 (202) 상의 쉘들 (204) 의 원하는 두께가 달성된 후 제 4 온도에서 가열하는 단계를 제거함으로써 중지될 수도 있다. 이 제 4 온도에서의 가열 프로세스는 약 50 분 내지 약 100 분간 지속할 수도 있다. 결과적인 쉘들 (204) 의 두께는 다양한 예시적인 실시형태들에 따르면, 온도, 전구체 물질들의 유형들, 및 전구체들의 양과 같은, 파라미터들을 독립적으로 또는 조합하여, 조작함으로써 제어될 수도 있다.
원하는 두께까지의 쉘들 (204) 의 성장 후, 결과적인 코어-쉘 NS들 (201) 은 냉각될 수 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (201) 은 실온으로 냉각된다. 일부 실시형태들에서, NS들 (201) 의 형성 후, 이들은 분리된다. 일부 실시형태들에서, NS들 (201) 은 용매 (예컨대, 에탄올) 에 의한 석출 및 원심분리에 의해 분리된다.
대안적인 실시형태들에서, 상기 NS (201) 형성 방법은 코어들 (202) 의 합성 동안 코어들 (202) 을 도핑하는 단계를 포함할 수도 있다. 도핑 프로세스는 NS (201) 형성의 임의의 단계에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 도펀트 전구체들이 코어들 (202) 합성 프로세스 동안의 양이온 전구체 또는 음이온 전구체와 함께, 또는 쉘링 프로세스 동안의 전구체들과 함께, 도입될 수도 있다.
코어들 (202) 은 코어들 (202) 전체에 걸쳐 균질하게 또는 불균질하게 분포된 하나 이상의 도펀트들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 높은 도펀트 농도가 코어들 (202) 의 표면에 존재할 수도 있고 낮은 도펀트 농도가 코어들의 중심에 존재할 수도 있거나, 또는 반대의 경우도 마찬가지이다. 다른 예에서, 하나 이상의 도펀트들이 코어들 (202) 상에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 분포될 수도 있다.
이 실시형태의 일 예에 따르면, 하나 이상의 도펀트 전구체들은 금속 산화물 (예컨대, 아연 산화물, 마그네슘 산화물), 금속 아세테이트 (예컨대, 아연 아세테이트, 코발트 아세테이트), 금속 카보네이트 (예컨대, 아연 카보네이트, 코발트 카보네이트, 마그네슘 카보네이트), 금속 중탄산염 (예컨대, 아연 중탄산염, 코발트 중탄산염, 마그네슘 중탄산염), 금속 술페이트 (예컨대, 아연 술페이트, 마그네슘 술페이트, 코발트 술페이트), 금속 아황산염 (예컨대, 아연 아황산염, 마그네슘 아황산염), 금속 포스페이트 (예컨대, 아연 포스페이트, 코발트 포스페이트, 마그네슘 포스페이트), 금속 포스파이트 (예컨대, 아연 포스파이트, 마그네슘 포스파이트), 금속 할라이드 (예컨대, 아연 할라이드, 마그네슘 할라이드), 금속 카르복실레이트 (예컨대, 아연 카르복실레이트, 마그네슘 카르복실레이트), 금속 알콕사이드 (예컨대, 아연 알콕사이드, 마그네슘 알콕사이드), 금속 티올레이트 (예컨대, 아연 티올레이트, 마그네슘 티올레이트), 금속 아미드 (예컨대, 아연 아미드, 마그네슘 아미드), 금속 이미드 (예컨대, 아연 이미드, 마그네슘 이미드), 금속 알킬 (예컨대, 아연 알킬, 알루미늄 알킬, 마그네슘 알킬), 또는 디에틸 금속 (예컨대, 디에틸 아연) 과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 임의의 적합한 도핑 전구체들을 포함할 수도 있다.
결과적인 코어-쉘 NS들 (201) 은 좁은 사이즈 분포 (즉, 작은 FWHM) 및 높은 QY 를 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 코어-쉘 NS들 (201) 의 광 발광 스펙트럼은 약 20 nm 내지 50 nm, 약 22 nm 내지 50 nm from 약 24 nm 내지 50 nm, 약 26 nm 내지 50 nm, 약 28 nm 내지 50 nm, 약 20 nm 내지 46 nm, 약 20 nm 내지 42 nm, 약 20 nm 내지 36 nm, 약 20 nm 내지 34 nm, 또는 from 약 20 nm 내지 30 nm 의 범위인 FWHM 을 갖는다.
일부 실시형태들에서, 코어-쉘 NS들 (201) 은 광을 적색, 주황색, 및/또는 황색 범위와 같은 하나 이상의 다양한 칼라 범위들에서 방출하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 코어-쉘 NS들 (201) 은 광을 녹색 및/또는 황색 범위에서 방출하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 코어-쉘 NS들 (201) 은 광을 청색, 남색, 자색, 및/또는 자외선 범위에서 방출하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 코어-쉘 NS들 (201) 은 약 605 nm와 약 650 nm 사이, 약 510 nm와 약 550 nm 사이, 또는 약 300 nm와 약 480 nm 사이의 1차 방출 피크 파장을 갖도록 합성될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 코어-쉘 NS들 (201) 은 높은 QY 를 디스플레이하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 코어-쉘 NS들 (201) 은 QY 를 60 % 와 95 % 사이, 70 % 와 95 % 사이, 80 % 와 95 % 사이, 또는 85 % 와 90 % 사이에서 디스플레이하도록 합성될 수도 있다.
코어-쉘 NS들 (201) 의 형성에 이어서, 도 2c 내지 도 2e 에 예시된 바와 같이 완충 배리어 층 코팅된 NS들 (200) 의 형성이 뒤따를 수도 있다. 일 실시형태에서, NS들 (200) 은 위에서 설명된 NS들 (100) 과 유사할 수도 있다. 일 실시형태에서, 완충 배리어 층 코팅된 NS들 (200) 을 형성하는 본 방법은 역 마이크로-미셀들 (210) 의 형성을 포함하는 역 에멀젼 방법에 기초한다. 이들 역 마이크로-미셀들 (210) 은 완충 배리어 층 (206) 에 의한 코어-쉘 NS들 (201) 의 완충된 코팅을 위한 반응 중심들로서 기능할 수도 있다. 일 실시형태에서, NS들 (200) 의 형성은 아래에서 설명되는 바와 같이, 역 마이크로-미셀들 (210) 의 형성, 역 마이크로-미셀들 (210) 에의 코어-쉘 NS들 (201) 의 혼입, 혼입된 코어-쉘 NS들 (201) 의 완충 배리어 층 코팅 프로세스를 수반할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (200) 의 형성은 완충 배리어 층 코팅 프로세스 후, 즉, 완충 배리어 층 (206) 의 형성 후에 수행되는 산 에칭 처리를 추가적으로 또는 선택적으로, 포함할 수도 있다. 코어 (202) 및 하나 이상의 쉘들 (204) 을 가지는 NS들 (201) 은 위에서 설명된 코어-쉘 NS들 (101) 과 유사할 수도 있다. 코어들 (202) 은 코어 (101) 와 유사할 수도 있으며, 하나 이상의 쉘들 (204) 은 위에서 설명된 쉘 (104) 과 유사할 수도 있다.
역 마이크로-미셀들 형성 - 도 2c 는 일 실시형태에 따른, 역 에멀젼 (미도시) 에 형성된 역 마이크로-미셀들 (210) 을 예시한다. 역 마이크로-미셀들 (210) 의 형성은 역 에멀젼을 형성하는 단계 및 계면활성제들 (208) 을 역 (reverse) 에멀젼에 첨가하는 단계를 포함할 수도 있다. 에멀젼은 일 실시형태에 따라, 친수성 극성 용매 및 소수성 비-극성 용매와 같은, 2개의 비혼화성 액체들을 혼합함으로써 형성될 수도 있다. 물이 극성 용매로서 사용될 수도 있으며, 하이드로카본이 소수성 비-극성 용매로서 사용될 수도 있다. 소수성 비-극성 용매로서 사용될 수 있는 하이드로카본의 예들은 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, 톨루엔, 또는 헥산을 포함한다. 역 에멀젼 내 2개의 비혼화성 액체들은 상호간의 이들의 비혼화성으로 인해 2개의 별개의 상들, 즉, 연속 상 및 비-연속 상으로 분리되는 경향이 있다. 일부 실시형태들에서, 2개의 별개의 상은 연속적인 비-수상 (예컨대, 하이드로카본 상) 및 비-연속적인 수상이다.
일부 실시형태들에서, 역 에멀젼에서의 2개의 별개의 상들은 계면활성제들 (208) 의 첨가에 의해 안정되어, 제 1 혼합물을 형성할 수도 있다. 계면활성제들 (208) 은 계면활성제들 (108) 과 유사할 수도 있다. 계면활성제들 (208) 의 일부 예들은 폴리옥시에틸렌 (5) 노닐페닐에테르 (상품명 IGEPAL CO-520), 폴리옥시에틸렌 (9) 노닐페닐에테르 (IGEPAL CO-630), 옥틸페녹시 폴리(에틸렌옥시)에탄올 (IGEPAL CA-630), 폴리에틸렌 글리콜 올레일 에테르 (Brij 93), 폴리에틸렌 글리콜 헥사데실 에테르 (Brij 52), 폴리에틸렌 글리콜 옥타데실 에테르 (Brij S10), 폴리옥시에틸렌 (10) 이소옥틸시클로헥실 에테르 (Triton X-100), 폴리옥시에틸렌 분지형 노닐시클로헥실 에테르 (Triton N-101), 소듐디옥틸 술포석시네이트, 소듐 스테아레이트, 소듐 라우릴 술페이트, 소듐 모노도데실 포스페이트, 소듐 도데실벤젠술포네이트, 및 소듐 미리스틸 술페이트를 포함한다.
계면활성제들 (208) 은 역 에멀젼에서 역 마이크로-미셀들 (210) 의 분산액을 형성하여 역 마이크로-미셀들 (210) 의 코어들 (212) 내에서 비-연속적인 수상을 수상들의 체제들 (regimes) 로 분리시킴으로써 비-연속적인 수상을 안정화시키는 것을 도울 수도 있다. 역 마이크로-미셀들 (210) 의 각각은 역 에멀젼에 첨가되는 계면활성제들 (208) 의 계면활성제들의 그룹에 의해 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 역 마이크로-미셀들 (210) 의 각각은 계면활성제들 (208) 의 친수성 극성기들 (208a) 에 의해 형성되는 친수성 부분 (종종, 당업계에서 헤드들로서 지칭됨) 및 계면활성제들 (208) 의 소수성 비-극성기들 (208b) 에 의해 형성되는 소수성 부분 (종종, 당업계에서 미부들 (tails) 로서 지칭됨) 을 포함한다. 역 마이크로-미셀들 (210) 의 각각에서, 수상에서 가용성인 친수성 극성 헤드들 (208a) 은 역 마이크로-미셀 코어들 (212) 의 각각 내에 포함되는 수상 둘레에 친수성 쉘을 형성할 수도 있으며, 연속적인 비-수상에서 가용성인 대응하는 소수성 비-극성 미부들 (208b) 은 친수성 쉘을 둘러싸는 소수성 쉘을 형성할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 역방향 미셀들 (210) 은 구형 형상을 가지며, 역방향 미셀들 (210) 의 사이즈는 역 에멀젼에 첨가되는 계면활성제들 (208) 의 유형 및/또는 양을 조작함으로써 제어될 수 있다.
역 마이크로-미셀들에의 코어-쉘 NS들의 혼입 - 역 마이크로-미셀들 (210) 의 형성에 이어서, 도 2d 에 예시된 바와 같이, 역 마이크로-미셀들 (210) 의 코어들 (212) 에의 코어-쉘 NS들 (201) 의 혼입이 뒤따를 수도 있다. 일 실시형태에서, 이 혼입 프로세스는 용매 (예컨대, 시클로헥산, 톨루엔, 또는 헥산) 중에 분산된 코어-쉘 NS들 (201) 을 갖는 NS 용액을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 혼입 프로세스는 NS 용액과 역 마이크로-미셀들 (210) 을 가지는 제 1 혼합물과의 제 2 혼합물을 형성하는 단계를 더 포함한다.
NS들 (101) 과 유사하게, NS들 (201) 은 역 에멀젼에 첨가하기 전에 최외각 쉘 (204) 의 외측 표면에 결합된 천연 리간드들 또는 계면활성제들 (미도시) 을 가질 수도 있다. NS들 (201) 의 이들 천연 리간드들 또는 계면활성제들은 계면활성제들 (208) 의 친수성 극성 헤드들 (208a) 과 유사한 NS들 (201) 에 대한 친화성을 가질 수도 있다. 천연 리간드들 또는 계면활성제들 (본원에서 미도시) 은 NS들 (201) 에 동적으로 결합될 수도 있으며, 즉 천연 리간드들 또는 계면활성제들은 NS들 (201) 에 온오프 방식으로 결합될 수도 있으며, 이는 천연 리간드들 또는 계면활성제들이 역 에멀젼 중에서 계면활성제들 (208) 로 치환될 수 있는 기회를 제공할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (201) 의 이들 천연 리간드들 또는 계면활성제들은 친수성 기들을 가지는데, 이들은 도 2d 에 예시된 바와 같이, 제 2 혼합물 내 NS들 (201) 을 역 마이크로-미셀들 (510) 의 코어들 (212) 내에 분리된 수상들로 끌어당겨 코어들 (212) 내에 둘러싸게 한다. 제 2 혼합물에서의 이들 NS-충진된 역 마이크로-미셀들 (210) 의 각각은 역 마이크로-미셀들 (210) 내에 둘러 싸여진 NS들 (201) 각각 상에의 완충 배리어 층 (206) 및 선택적인 완충 층 (207) 의 형성을 위한 환경 또는 반응 중심을 제공한다. 완충 배리어 층 (206) 및 완충 층 (207) 은 일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 (106) 및 완충 층 (107) 과 각각 유사할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 역 마이크로-미셀들 (210) 의 각각은 제 2 혼합물 중의 NS들 (201) 중 하나를 둘러싼다. 역 마이크로-미셀들 (210) 에의 NS들 (201) 의 이러한 원-인-원 (one-in-one) 혼입은 NS들 (201) 서로 간의 응집을 방지하는 것을 돕고 NS들 (201) 의 개개의 완충된 코팅을 가능하게 할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 완충 배리어 층 (206) 의 형성 동안, NS들 (201) 의 실질적으로 모든 천연 리간드들 또는 계면활성제들은 역 마이크로-미셀들의 계면활성제들로 교환되거나 또는 대체될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (201) 중 하나 이상이 완충 배리어 층 (206) 에 의해 개별적으로 둘러 싸여진 후, NS들 (201) 과 완충 배리어 층 (206) 사이에 어떤 천연 리간드들 또는 계면활성제들도 남지 않을 수도 있다. 대신, 천연 리간드들 또는 계면활성제들은 NS들 (201) 과 완충 배리어 층 (206) 사이의 계면으로부터 연속적인 소수성 상으로 유도될 수도 있다. 연속적인 소수성 상 중의 천연 리간드들 또는 계면활성제들은 완충 배리어 층 (206) 의 표면에 결합될 수도 있다. 도 2c 내지 도 2e 는 동일한 개수의 NS들 (201) 및 역 마이크로-미셀들 (210) 을 예시하지만, 당업자는 본원의 설명에 기초하여, 일부 실시형태들에서, 역 에멀젼에 형성된, 역 마이크로-미셀들 (210) 과 유사한, 역 마이크로-미셀들의 개수가 역 에멀젼에 첨가되는, 코어-쉘 NS들 (201) 과 유사한, 코어-쉘 NS들의 개수보다 더 많을 수도 있다는 점을 알 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 실시형태들에서, 역방향 미셀들의 일부가 코어-쉘 NS들 없이 남아 있을 수도 있다.
역 마이크로-미셀들에의 완충제의 첨가 - 일 실시형태에 따르면, 제 2 혼합물 중 역 마이크로-미셀들 (210) 에의 NS들 (201) 의 혼입에 뒤이어서, 제 3 혼합물이 유기 또는 무기 완충제를 제 2 혼합물에 첨가함으로써 준비된다. 예를 들어, 유기 완충제, 예컨대 TOP, 디페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 또는 다른 지방족 포스핀들, 또는 무기 완충제, 예컨대 금속 염들이 제 2 혼합물에 첨가될 수도 있다. 금속 염 완충제에 대한 예들은 아연 올리에이트, ZnCl2, ZnEt2, 또는 Zn(OAc)2, 알루미늄 염화물, 알루미늄 요오드화물, 알루미늄 브롬화물, 알루미늄 아세테이트, 알루미늄 올리에이트, 인듐 염화물, 인듐 아세테이트, 마그네슘 염화물, 마그네슘 올리에이트 등을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 유기 완충제들은 후속 프로세싱에서 사용되는 화학물질들, 예컨대, (도 2e 에 도시된) NS들 (201) 상에의 후속 완충 배리어 층 (206) 형성에 사용되는 촉매들 NH4OH 에 의한 직접 공격으로부터 NS들 (201) 을 보호하기 위해 역 마이크로-미셀들 (210) 내 NS들 (201) 의 각각 상에 또는 둘레에 임시의 유기 완충 층 (미도시) 을 형성할 수도 있다. 완충 배리어 층 (206) 의 단일층이 형성될 때 유기 완충제가 NS들 (201) 의 표면을 떠나서 연속적인 소수성 상으로 진입할 수도 있지만, NS들 (201) 상의 유기 완충 층의 임시의 존재는 후속 프로세싱 동안 NS들 (201) 의 광학 방출 속성들에서의 ?칭의 정도를 실질적으로 감소시키거나 및/또는 방지하는 것을 도울 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 무기 완충제들은 후속 프로세싱에서 사용되는 화학물질들, 예컨대 후속 완충 배리어 층 (206) 형성에 사용되는 촉매들 NH4OH 와 반응하여, 역 마이크로-미셀들 (210) 내 NS들 (201) 의 각각 상에 또는 둘레에 (도 2e 에 도시된) 완충 층 (207) 과 같은 무기 완충 층을 형성할 수도 있다. 무기 완충 층 (207) 은 NS들 (201) 의 후속 프로세싱에서 사용되는 화학물질들에 의한 직접 공격으로부터 NS들 (201) 을 보호할 수도 있다. 완충 층 (207) 은 위에서 설명된 완충 층 (107) 과 유사할 수도 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 무기 완충제들은 화학물질들과 반응하여, 완충 배리어 층 (206) 에 혼입된 무기 분자들 또는 무기 나노입자들을 형성할 수도 있다. 완충 층 (207), 무기 분자들, 및/또는 무기 나노입자들의 존재는 후속 프로세싱 동안 NS들 (201) 의 광학 방출 속성들에서의 ?칭의 정도를 실질적으로 감소시키거나 및/또는 방지하는 것을 도울 수도 있다.
완충 배리어 층 형성 - 일 실시형태에 따르면, 제 2 혼합물 중 역 마이크로-미셀들 (210) 에의 NS들 (201) 의 혼입 및 제 2 혼합물에의 완충제의 첨가에 뒤이어서, 배리어 층 (206) 이 도 2e 에 예시된 바와 같이, 혼입된 NS들 (201) 의 각각 상에 형성된다. 일 실시형태에서, 완충 배리어 층 (206) 의 형성은 제 3 혼합물과 완충 배리어 층 (206) 의 원소들을 가지는 하나 이상의 전구체들과의 제 4 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 예를 들어, Al, Ba, Ca, Mg, Ni, Si, Ti, 또는 Zr 전구체가 Al, Ba, Ca, Mg, Ni, Si, Ti, 또는 Zr 의 산화물들 및/또는 질화물들을 포함하는 완충 배리어 층 (206) 을 형성하기 위해 제 3 혼합물에 첨가될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 테트라에틸 오르토실리케이트 (TEOS), 테트라메틸 오르토실리케이트, 테트라프로필 오르토실리케이트, 또는 테트라부틸 오르토실리케이트가 Si 전구체로서 사용된다. 하나 이상의 전구체들이 용액으로서 준비되어 제 3 혼합물에 약 6 mL/분과 8 mL/분 사이의 속도로 첨가될 수도 있으며, 한편 제 2 혼합물은 격렬하게 교반될 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 완충 배리어 층 (206) 의 형성은 하나 이상의 촉매들과 제 4 혼합물과의 제 5 혼합물을 형성하는 단계를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 암모늄 수산화물이 제 5 혼합물에 촉매로서 첨가된다. 하나 이상의 촉매들이 용액으로서 준비되어 제 4 혼합물에 약 4 mL/분과 7 mL/분 사이의 속도로 첨가될 수도 있으며, 한편 제 5 혼합물은 격렬히 교반될 수도 있다. 첨가된 전구체들 및 촉매들 양자가 수산기 (OH) 그룹과의 이들의 친화성 (affiliation) 으로 인해 역방향 미셀들 (210) 의 수상 내 NS들 (201) 로 끌어 당겨진다. 일단, 첨가된 전구체 및 촉매들이 역방향 미셀들 (210) 의 각각 내에서 NS들 (201) 의 대응하는 하나로 둘러 싸여지면, 하나 이상의 촉매들은 위에서 설명한 바와 같이 완충제(들) 과 반응할 수도 있으며, 첨가된 하나 이상의 전구체들은 촉매 가수분해를 거쳐 중간 형태 (가수분해된 실리콘 전구체) 로 변환할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (201) 에 결합된 계면활성제들 (208) 은 가수분해된 실리콘 전구체들에 의해 완전히 치환되어, 가수분해된 실리콘 전구체들의 단일층을 형성하고, 이는 추가로 축합을 겪어, NS들 (201) 의 대응하는 하나 둘레에 완충 배리어 층 (206) 의 개개의 코팅을 형성한다. 예를 들어, 일단 Si 전구체, 예컨대 TEOS 및 암모늄 수산화물 촉매가 역 마이크로-미셀들 (210) 의 각각에 의해 제공되는 반응 중심 내 NS들 (201) 의 대응하는 하나로 끌어 당겨져 둘러 싸여지면, TEOS 는 암모늄 수산화물 촉매 가수분해를 겪어, 중간 형태, 즉, 테트라하이드록시실란으로 변환되고, 이는 추가로 축합을 겪어, NS들 (201) 의 대응하는 하나 둘레에 완충된 SiO2 배리어 층 (206) 의 개개의 코팅을 형성한다. 일부 실시형태들에서, 첨가되는 하나 이상의 전구체들의 이 가수분해 및 축합은 제 5 혼합물을 교반하거나 및/또는 가열함이 없이 수행된다. 일부 실시형태들에서, 이 가수분해 및 축합 반응은 제 5 혼합물에서의 하나 이상의 전구체들의 실질적으로 모두가 소모될 때까지 약 1 일 내지 약 7 일간 일어나도록 허용될 수도 있다.
형성되는 완충 배리어 층 (206) 의 두께는 전구체의 양, NS들의 농도, 및 가수분해 및 축합 반응 시간과 같은 파라미터들을 독립적으로 또는 조합하여, 조작함으로써 제어될 수도 있다. 일 실시형태에서, 제 4 혼합물에서의 동일한 양의 전구체들에 대해 제 2 혼합물에서의 NS들 (201) 의 농도 또는 개수를 증가시키는 것은 완충 배리어 층 (206) 의 두께를 감소시킬 수도 있다. 다른 실시형태에서, 완충 배리어 층 (206) 의 두께는 촉매를 비활성화시켜 (예컨대, 암모늄 수산화물을 산으로 중화하거나, 또는 진공에 의해 암모니아를 증발시켜) 가수분해 및 축합 반응들을 종결시킴으로써 제어될 수도 있다.
대안적인 실시형태들에서, 완충 배리어 층 (206) 의 원하는 두께를 달성하는데 요구될 수도 있는 하나 이상의 전구체들의 양이 배리어 층 성장 프로세스의 2개 이상의 단계들에서 첨가된다. 예를 들어, 전구체 양의 일부가 제 3 혼합물에 첨가되어 제 4 혼합물을 형성할 수도 있으며, 가수분해 및 축합 반응 동안 제 4 혼합물의 전구체들이 소모된 후, 전구체 양의 나머지 부분이 제 5 혼합물에 첨가될 수도 있다.
완충 배리어 층 (206) 은 다양한 실시형태들에서 약 8 nm 내지 약 15 nm 인 두께 (206t) 까지 성장될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 두께 (206t) 는 예를 들어, 용액, 조성물, 및/또는 필름에서의 2개의 인접한 NS들 (200) 사이의 중심-대-중심 거리가 포스터 반경보다 크거나 또는 같도록 최소 값을 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 두께 (206t) 는 약 8 nm 내지 약 15 nm 사이의 최소 값을 가질 수도 있다.
산 에칭 처리 - 일 실시형태에 따르면, 원하는 두께까지의 완충 배리어 층들 (206) 의 성장 후, 산 에칭 처리가 NS들 (200) 상에서 수행될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 산들이 제 5 혼합물에 첨가되어 제 6 혼합물을 형성할 수도 있다. 하나 이상의 산들의 예들은 아세트산, 염산, 질산, 지방산, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 약 1.5 내지 약 10 의 범위인 분자비가 제 6 혼합물에서 하나 이상의 산들과 하나 이상의 촉매들 사이에 유지될 수도 있다. 일 실시형태에서, 약 2 의 분자비가 제 6 혼합물에서 아세트산과 암모늄 수산화물 촉매 사이에 유지될 수도 있다. 제 6 혼합물에서의 에칭 프로세스는 약 5 분 내지 약 2 일의 범위인 일정 시간 기간 동안 수행될 수도 있다. 산 에칭율은 제 5 혼합물에 첨가되는 하나 이상의 산들의 농도, 에칭 온도, 하나 이상의 산들 대 하나 이상의 촉매들 사이의 분자비, 및/또는 완충 배리어 층 (206) 의 두께를 변경함으로써 변화될 수도 있다.
NS들 (200) 의 이 사후-코팅 산 에칭 처리는 NS들 (201) 의 광학 방출 속성들에서의 ?칭을 실질적으로 감소시키는 것을 도울 수도 있다. 이러한 광학 ?칭은 에칭 프로세스 이전 NS (201) 상에서의, 프로세싱 동안 사용되는 화학물질들 (예컨대, 완충 배리어 층 코팅 프로세스 동안 사용되는 촉매) 과의 NS들 (201) 의 반응에 기인할 수도 있다. 예를 들어, 암모늄 수산화물 촉매의 사용은 OH- 및 NH4 + 이온들에 대한 NS들 (201) 의 표면들 (201s) 상의 배위 사이트들을 생성할 수도 있다. 이들 이온들은 표면들 (201s) 상에서 광전자 트랩 사이트들로서 기능할 수도 있으며, 광전자 트랩 사이트들은 NS들 (201) 의 광학 방출 속성들에서의 ?칭을 유도할 수도 있다. 산 에칭 처리 동안 표면들 (201s) 의 에칭은 이러한 광전자 트랩 사이트들 및/또는 다른 트랩 사이트들 및/또는 NS들 (201) 의 광학 ?칭을 유도하는 NS들 (201) 의 표면들 (201s) 상의 결함들을 에칭 제거하고, 결과적으로, NS들 (201) 의 광학 방출 속성들에서의 ?칭을 실질적으로 감소시키는 것을 도울 수도 있다. 완충 배리어 층 코팅된 NS들 (200) 의 산 에칭 처리는 NS들 (200) 의 QY 가 비코팅된 NS들 (201) 의 QY 에 실질적으로 유사할 때까지 지속될 수도 있다. 즉, 산 에칭 처리는 NS들 (201) 에 대한 프로세싱의 부정적인 효과들 (예컨대, 완충 배리어 층 코팅 프로세스의 부정적인 효과들) 이 실질적으로 감소될 때까지 지속될 수도 있다.
완충 배리어 층들 (206) 이 NS들 (201) 상에 존재할 수도 있지만, 제 6 혼합물 내 하나 이상의 산들로부터의 산성 분자들 또는 H+ 이온들이 다공성인 완충 배리어 층들 (206) 을 통과하여 표면들 (201s) 에 도달할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이, 완충제의 사용 및/또는 완충 층 (207) 의 형성에 의해 감소되는 것에 더해서, 산 에칭 처리로 인한 NS들 (201) 의 광학 ?칭에서의 상당한 감소가 있을 수도 있다는 점에 유의해야 한다.
일부 실시형태들에서, 산 에칭 처리는 완충 배리어 층들 (206) 형성 프로세스 전후에 NS들 (201) 상에서 수행될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 하나 이상의 촉매들 (예컨대, 암모늄 수산화물) 은 예를 들어, 하나 이상의 산들 (예컨대, 아세트산) 을 제 5 혼합물에 첨가하여 NS들 (200) 의 산 에칭 처리를 위한 제 6 혼합물을 형성하기 전에 증발시킴으로써 선택적으로 제거될 수도 있다.
산 에칭 처리에 이어서, 제 6 혼합물로부터의, 용매, 미반응된 하나 이상의 전구체들, 하나 이상의 촉매들, 및 반응 부산물들의 제거가 뒤따를 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 용매, 미반응된 전구체들, 및 반응 부산물들은 진공 하에서 약 40 °C 와 약 60 °C 사이의 온도에서 증발에 의해 제거될 수도 있다. 용매 및 전구체들의 제거 후의 결과적인 농축물은 진공 하에서 약 50 °C 와 약 70 °C 사이의 온도에서 약 60 분 내지 약 90 분간 추가로 건조될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 결과적인 완충 배리어 층 코팅된 코어-쉘 NS들 (200) 은 산 에칭 처리 후 용매 (예컨대, 에탄올) 에 의한 석출 및 원심분리에 의해 분리되어, 톨루엔과 같은 그러나에 이에 한정되지 않는, 소수성 용매에 재분산될 수도 있다.
용매, 미반응된 하나 이상의 전구체들, 하나 이상의 촉매들, 및 반응 부산물들의, 진공 증발에 의한 제거는 계면활성제들 (208) 이 도 2e 에 예시된 바와 같이, NS들 (200) 의 외측 표면에 결합되어 유지되도록 보장할 수도 있다. 완충 배리어 층 (206) 상의 계면활성제들 (208) 의 소수성 미부들 (208b) 은 예를 들어, NS들 (200) 의 광학 속성들에 악영향을 미침이 없이 디바이스 제조 프로세스들과의 호환성을 위해 소수성 환경들 (예컨대, 톨루엔, 포토레지스트 물질들) 에서 결과적인 건조된 및 분리된 NS들 (200) 의 분산성을 보장하는 소수성 쉘을 제공한다.
NS들 (200) 의 상기 설명된 사후-합성 프로세스와는 대조적으로, NS들의 현재의 사후-합성 프로세스는 전형적으로, 합성된 NS들을 에탄올, 메탄올, 또는 물과 같은 친수성 용매들에서 세정하여, 별개의 합성된 NS들을 반응 용액으로부터 분리하는 단계를 포함한다. 세척에 이어서, 에탄올 또는 메탄올과 같은 친수성 알코올들에서의 세정된 NS들의 재분산이 뒤따른다. 그후, 재분산된 NS들은 재분산된 NS들 상에 새로운 계면활성제를 도입하기 위해 높은 온도들 (예컨대, 약 200 ℃) 에서 리간드 교환 프로세스를 겪는다. 새로운 계면활성제의 도입은, 합성된 NS들 상에 존재할 수도 있는 계면활성제들이 세정 동안 제거되기 때문에, NS들 상에 소수성 쉘을 제공하려는 것이다. 현재의 NS들의 사후-합성 프로세스에서 물 또는 친수성 용매들에의 노출은, 물이 세정된 NS들의 방출 속성들에 악영향을 미치는 비-방사 중심들을 생성하기 때문에, 세정된 NS들의 광학 방출 속성들을 ?칭시킨다. 고온 리간드 교환 프로세스는 또한 NS들의 광학 방출 속성들에 부정적인 효과를 미친다.
분리된 및 재분산된 NS들 (200) 은 NS들 (201) 과 유사한, 좁은 사이즈 분포 (즉, 작은 FWHM) 및 높은 QY 를 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (201 및 200) 양자의 광 발광 스펙트럼은 약 20 nm 내지 50 nm, 약 22 nm 내지 50 nm, 약 24 nm 내지 50 nm, 약 26 nm 내지 50 nm, 약 28 nm 내지 50 nm, 약 20 nm 내지 46 nm, 약 20 nm 내지 42 nm, 약 20 nm 내지 36 nm, 약 20 nm 내지 34 nm, 또는 약20 nm 내지 30 nm 의 범위인 FWHM 을 갖는다.
일부 실시형태들에서, NS들 (200 및 201) 양자는 광을 적색, 주황색, 및/또는 황색 범위와 같은 하나 이상의 다양한 칼라 범위들에서 방출할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (200 및 201) 양자는 광을 녹색 및/또는 황색 범위에서 방출한다. 일부 실시형태들에서, NS들 (200 및 201) 양자는 광을 청색, 남색, 자색, 및/또는 자외선 범위에서 방출할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (200 및 201) 양자는 605 nm 와 650 nm 사이, 510 nm 와 550 nm 사이, 또는 300 nm 와 480 nm 사이의 1차 방출 피크 파장을 가질 수도 있다.
일부 실시형태들에서, NS들 (200 및 201) 양자는 높은 QY 를 디스플레이한다. 일부 실시형태들에서, NS들 (200 및 201) 과 같은 Cd-기반의 NS들은 80 % 와 95 % 사이 또는 85 % 와 90 % 사이의 QY 를 디스플레이한다. 따라서, 다양한 실시형태들에 따르면, NS들 (201) 상의 완충 배리어 층 (206) 의 존재가 NS들 (201) 의 광학 방출 속성들을 실질적으로 변경하거나 또는 ?칭시키지 않는다.
일부 실시형태들에서, 완충 배리어 층 코팅된 NS들 (200) 은 완충 없이 제조된 배리어 층 코팅된 NS들보다 더 높은 QY 를 디스플레이한다. 일부 실시형태들에서, 완충 배리어 층 코팅된 NS들 (200) 은 완충 없이 배리어 층 코팅된 NS들에 의해 디스플레이되는 QY 보다 약 2 내지 6 배 더 높은 QY 를 디스플레이한다. 일부 실시형태들에서, 산 에칭 처리를 겪은 완충 배리어 층 코팅된 NS들 (200) 은 산 에칭 처리 없이 완충 배리어 층 코팅된 NS들에 의해 디스플레이되는 QY 보다 약 10 % 내지 약 20 % 더 높은 QY 를 디스플레이한다.
예시적인 목적들을 위해, 3개의 역 마이크로-미셀들 (210), 3개의 코어 쉘 NS들 (201), 및 3개의 배리어 층 코팅된 코어-쉘 NS들 (200) 이 도 2c 내지 도 2d 에 각각 도시되어 있다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 본원의 설명에 기초하여 당업자들이 알 수 있는 바와 같이, 위에서 설명된 본 방법들은 역 마이크로-미셀들 (210), 코어 쉘 NS들 (201), 및 배리어 층 코팅된 코어-쉘 NS들 (200) 과 각각 유사하게, 임의 개수의 역 마이크로-미셀들, 코어 쉘 NS들, 및 배리어 층 코팅된 코어-쉘 NS들을 생성할 수 있다.
완충된 SiO 2 코팅된 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들을 형성하는 예시적인 방법
다음 예시적인 방법은 고 발광 완충된 SiO2 코팅된 적색-방출 InP/ZnSe/ZnS NS들의 성장을 실증한다. 일부 실시형태들에 따르면, 최소의 변형으로, 완충된 SiO2 코팅된 녹색-방출 InP/ZnSe/ZnS NS들을 합성하는데 위에서 설명된 본 방법이 사용될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, SiO2 코팅된 NS들은 NS들 (100 및/또는 200) 과 유사할 수도 있다. 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnSe/ZnS NS들은 NS들 (101 및/또는 201) 과 유사할 수도 있는 코어/쉘 구조를 가지며, 또한 위에서 설명된 완충 배리어 층 (106 및/또는 206) 과 유사할 수도 있는 완충된 SiO2 배리어 층을 갖는다. 다음 예시적인 방법은 단지 예시적인 목적들을 위한 것으로, 본 발명의 범위를 한정하려는 의도가 아닌 것으로 이해하여야 한다. 또한, 다음 예시적인 방법은 본 발명 또는 이의 임의의 실시형태의 범위에 영향을 미침이 없이, 조건들, 제형들 및 다른 파라미터들의 넓은 및 등가 범위 내에서 수행될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들 형성 - 100 mL 3구 플라스크에서 실온에서 약 6.0 mL 1-옥타데센 (ODE) 과 약 3.0 mL 트리옥틸포스핀 (TOP) 을 혼합하여 용매를 준비하였으며 그후 그 반응을 약 310 °C 로 설정하였다. 일단 약 310 °C 에서 온도를 안정시킨 후, 100 mL 3구 플라스크에 제 1 및 제 2 원료 용액들을 약 15 분 내지 약 30 분 이내에 주사기 펌프들을 통해서 동시에 주입하였다. 제 1 및 제 2 원료 용액들은 별개로 준비하였다. 제 1 원료 용액은 약 2.0 mL ODE, 약 1.8 mL 2.0 M TOP-Se, 및 약 3600 nmol 의 InP 코어들을 함유하는 TOP 중의 3 mL 의 InP 코어 용액의 혼합물로서 준비하였다. InP 코어들의 제 1 여기자 흡수 피크는 약 580 nm 이고 코어들의 평균 직경은 약 2.7 nm 이다. 제 2 원료 용액은 TOP 중 아연(II) 올리에이트의 8.9 mL 0.5 M 원료 용액이었다. 제 1 및 제 2 원료 용액들을 InP 코어들 둘레의 제 1 쉘 ZnSe 의 형성에 사용하였다. 제 1 및 제 2 원료 용액들의 주입 후, 반응을 약 310 °C 에서 약 5 분 내지 약 15 분간 유지하였다.
약 5 분 내지 약 15 분 동안 반을 유지한 후, 제 1 쉘 ZnSe 둘레의 제 2 쉘 ZnS 의 형성을 위해 제 3 및 제 4 원료 용액들을 약 30 분 내지 약 60 분 이내에 주사기 펌프들을 통해서 주입하였다. 제 3 및 제 4 원료 용액들은 별개로 준비하였다. 제 3 원료 용액은 TOP 중 Zn(II) 올리에이트의 약 17.5 mL 0.5 M 원료 용액이었으며, 제 4 원료 용액은 1.0 M TOP-황 용액, 약 4.0 mL TOP, 및 약 9.5 mL ODE 의 약 16.8 mL 의 혼합물로서 준비하였다.
제 3 및 제 4 원료 용액들의 주입 후, 반응 용액을 약 310 °C 에서 약 5 분 내지 약 15 분 동안 유지하였으며, 그후 정제를 위해 글러브 박스로 옮기기 전에 실온으로 공냉시켰다. 그후, 반응 용액을 동일한 체적의 톨루엔으로 희석시키고 동일한 체적의 에탄올과 혼합하여, 이렇게 생성된 InP/ZnSe/ZnS NS들을 침전시켰다. 이렇게 생성된 InP/ZnSe/ZnS NS들을 원심분리에 의해 반응 용액으로부터 분리하고, 이어서, 상청액의 디캔테이션을 행하고, 진공 하에서 건조시켰다. 그후, 건조된 InP/ZnS/Se NS들을 QY 측정들과 같은 측정들을 위해, 시클로헥산에서 재현탁시켜, 약 50 nmol/mL 내지 약 100 nmol/mL 의 범위인 농도를 가진 용액을 형성하였다.
이렇게 생성된 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들의 농도 (nmol/mL 또는 입자/mL 단위) 는 합성에 사용되는 InP 코어들의 nmol 또는 입자 개수 값을 결과적인 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들-시클로헥산 용액의 체적으로 나누어서 결정하였다. 이렇게 생성된 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들은 좁은 사이즈 분포 (즉, 작은 FWHM) 및 높은 QY 를 갖는다.
일부 실시형태들에서, 이렇게 생성된 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS 팝퓰레이션의 광 발광 스펙트럼은 약 20 nm 내지 50 nm, 약 22 nm 내지 50 nm, 약24 nm 내지 50 nm, 약 26 nm 내지 50 nm, 약 28 nm 내지 50 nm, 약 20 nm 내지 46 nm, 약 20 nm 내지 42 nm, 약 20 nm 내지 36 nm, 약 20 nm 내지 34 nm, 또는 약20 nm 내지 30 nm 의 범위인 FWHM 을 갖는다.
일부 실시형태들에서, 결과적인 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들의 사이즈는 직경 약 7.0 nm 내지 약 13.0 nm, 직경 약 7.2 nm 내지 약 13.0 nm, 직경 약 7.4 nm 내지 약 13.0 nm, 직경 약 7.6 nm 내지 약 13.0 nm, 직경 약 7.8 nm 내지 약 13.0 nm, 직경 약 8.0 nm 내지 약 13.0 nm, 직경 약 8.5 nm 내지 약 13.0 nm, 직경 약 9.0 nm 내지 약 13.0 nm, 직경 약 10.0 nm 내지 약 13.0 nm, 직경 약 7.0 nm 내지 약 12.0 nm, 직경 약 7.0 nm 내지 약 11.0 nm, 직경 약 7.0 nm 내지 약 10.0 nm, 직경 약 7.0 nm 내지 약 8.8 nm, 직경 약 7.2 nm 내지 약 8.6 nm, 직경 약 7.4 nm 내지 약 8.4 nm, 직경 약 7.6 nm 내지 약 8.2 nm, 또는 직경 약 7.8 nm 내지 약 8.0 nm 의 범위이다.
일부 실시형태들에서, 결과적인 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들은 광을 적색, 주황색, 및/또는 황색 범위에서 방출한다. 일부 실시형태들에서, 결과적인 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들은 약 605 nm와 약 650 nm 사이의 1차 방출 피크 파장을 갖는다. 일부 실시형태들에서, InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들은 50 % 와 80 % 사이, 55 % 와 75 % 사이, 50 % 와 70 % 사이, 또는 55 % 와 65 % 사이의 QY 를 디스플레이한다.
도 3a 및 도 3b 는 위에서 설명한 방법들의 예에 의해 제조된 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들의 QY 계산을 위해, 530 nm 의 여기 파장을 갖는 상이한 농도들의 기준 염료 (Rh 640 로서 약칭되는, 로다민 640) 의 흡수 및 광 발광 스펙트럼들의 플롯들을 각각 나타낸다. 도 3c 및 도 3d 는 상이한 농도들의 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들의 예시적인 흡수 및 광 발광 스펙트럼들의 플롯들을 나타낸다. 도 3e 는 도 3a 내지 도 3d 에 기초하여 얻어진 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들의 QY 측정치를 나타낸다. 일 실시형태에서, 가시 스펙트럼의 적색 영역에서의 방출에 대한 InP/ZnSe/ZnS 코어-쉘 NS들의 QY 측정치는 약 61% 이다.
위에서 설명한 바와 같이, 건조된 InP/ZnS/Se NS들을 시클로헥산에서 재현탁시켜, 약 50 nmol/mL 내지 약 100 nmol/mL 의 범위인 농도를 가진 용액을 형성하였다. InP/ZnS/Se NS들을 InP/ZnSe/ZnS NS들의 후속 완충된 SiO2 배리어 층 코팅에 사용하였다.
역 마이크로-미셀들 형성 - 100 mL 병에 약 5 mL IGEPAL CO-520, 계면활성제를, 약 40 mL 시클로헥산과 혼합하여, 역 마이크로-미셀들을 가지는 안정된 역 에멀젼의 제 1 혼합물을 준비하였다. 제 1 혼합물을 약 20 분간 교반하였다.
역 마이크로-미셀들에의 InP/ZnS/Se NS들의 혼입 - 제 1 혼합물의 약 20 분 교반 후, InP/ZnS/Se NS 용액을 제 1 혼합물에 첨가하여, 제 2 혼합물을 준비하였다. InP/ZnS/Se NS 용액의 첨가 후 제 2 혼합물을 약 20 분간 교반하였다.
역 마이크로-미셀들에의 완충제의 첨가 - 제 2 혼합물의 약 20 분 교반 후, 약 3 mL TOP 를 유기 완충제로서 또는 TOP 중 약 3 mL 0.1 M 아연 올리에이트를 무기 완충제로서 제 2 혼합물에 첨가하여 제 3 혼합물을 준비하였다. 완충제의 첨가 후 제 3 혼합물을 약 20 분간 교반하였다.
완충 배리어 층 형성 - 제 3 혼합물의 약 20 분 교반에 뒤이어서, 제 3 혼합물을 격렬히 교반하면서 약 0.3 mL 의 TEOS, Si 전구체를, 약 1.0 mL/분의 속도로 제 3 혼합물에 첨가하여 제 4 혼합물을 준비하였다. TEOS 의 첨가 후 제 4 혼합물을 약 20 분간 교반하였으며 제 5 혼합물의 준비가 이어졌다. 제 4 혼합물을 격렬히 교반하면서, 약 0.6 mL 30% 암모늄 수산화물 용액, 촉매를, 제 4 혼합물에 약 0.2 mL/분 내지 약 0.3 mL/분의 속도로 첨가하여 제 5 혼합물을 준비하였다. 촉매의 첨가 후 제 5 혼합물을 약 2 분간 교반하였다. 약 2 분 교반에 이어서, 제 5 혼합물을 포함하는 병을 마개로 막아 제 5 혼합물을 교반 또는 가열 없이, 약 1 내지 약 7 일 간 보관하였다.
산 에칭 처리 - 완충 배리어 층 코팅 프로세스의 약 1 내지 약 7 일 후, 일 실시형태에 따르면, 제 5 혼합물에서 형성된 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들에 대해 산 에칭 처리를 수행하였다. 제 5 혼합물에 아세트산을 첨가하여 제 6 혼합물을 형성하였으며 아세트산과 암모늄 수산화물 촉매 사이에 약 2 의 분자비를 유지하였다.
제 6 혼합물에서의 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들의 산 에칭 처리의 약 12 시간 후, 용매, 미반응된 TEOS, 암모늄 수산화물, 및 반응 부산물들, 예컨대 에탄올을 진공 하에서 약 50 ℃ 이하의 온도에서 증발시켜, 이들의 외측 표면들 상에 계면활성제 IGEPAL CO-520 를 갖는 산 에칭 처리된 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들을 수득하였다. 이렇게 생성된 산 에칭 처리된 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들을 진공 하에서 약 60 ℃ 이하의 온도에서 약 60 분간 추가로 건조하여, 이들로부터 실질적으로 모든 수분을 제거하였다. 산 에칭 처리된 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들의 건조에 뒤이어서, 이들을 석출 및 원심분리에 의해 분리하고, 톨루엔 또는 클로로포름에 재분산시켜, 안정한 소수성 용액을 형성하였다.
상기 설명된 방법에서는 TOP 를 완충제 아연 염 (아연 올리에이트) 에 대한 용매로서 사용하였지만, 다른 유기 용매들이 사용될 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 아연 올리에이트와 같은 무기 완충제들이 ODE (1-옥타데센) 또는 ODE 와 TOP 와의 혼합물에 분산될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, TPB (테트라부틸포스핀) 또는 DPP (디페닐포스핀) 가 In, Al, 또는 Mg 를 포함하여 금속 염들과 같은 무기 완충제들에 대한 용매로서 사용될 수 있다. 일부 실시형태들에서, Al2O3 가 무기 완충제로서 사용될 때 AlCl3 를 용해시키는데 에탄올이 사용될 수도 있다. 또한, 일부 실시형태들에서, 유기-금속성의 화합물들이 무기 완충제들로서 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 디에틸 아연 (DEZ) 이, 상기 방법에서 설명된 바와 같은 아연 올리에이트 대신 사용될 수도 있으며, 헥산, 시클로헥산, 톨루엔, ODE, 또는 TOP 가 DEZ 에 대한 용매로서 사용될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들 팝퓰레이션의 광 발광 스펙트럼은 약 20 nm 내지 50 nm, 약 22 nm 내지 50 nm, 약 24 nm 내지 50 nm, 약 26 nm 내지 50 nm, 약 28 nm 내지 50 nm, 약 28 nm 내지 46 nm, 약 28 nm 내지 42 nm, 약 20 nm 내지 36 nm, 약 20 nm 내지 34 nm, 또는 from 약 20 nm 내지 30 nm 의 범위인 FWHM 을 갖는다.
일부 실시형태들에서, 결과적인 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들의 사이즈는 직경 약 20 nm 내지 약 50 nm, 직경 약 24 nm 내지 약 50 nm, 직경 약 28 nm 내지 약 50 nm, 직경 약 32 nm 내지 약 50 nm, 직경 약 35 nm 내지 약 50 nm, 직경 약 20 nm 내지 약 45 nm, 직경 약 24 nm 내지 약 45 nm, 직경 약 30 nm 내지 약 45 nm, 직경 약 35 nm 내지 약 45 nm, 또는 직경 약 25 nm 내지 약 35 nm 의 범위이다. 일부 실시형태들에서, 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들의 평균 사이즈는 약 25 nm, 약 35 nm, 또는 약 40 nm 이다.
일부 실시형태들에서, 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들의 SiO2 배리어 층의 두께는 약 8 nm 내지 약 20 nm, 약 10 nm 내지 약 20 nm, 약 15 nm 내지 약 20 nm, 약 8 nm 내지 약 15 nm, 또는 from 약 10 nm 내지 약 15 nm 의 범위이다.
일부 실시형태들에서, 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들은 광을 적색, 주황색, 및/또는 황색 범위에서 방출한다. 일부 실시형태들에서, 결과적인 SiO2 코팅된 NS들은 약 605 nm와 약 650 nm 사이, 약 615 nm와 약 640 nm 사이, 약 620 nm와 약 635 nm 사이, 또는 약 625 nm와 약 630 nm 사이의 1차 방출 피크 파장을 갖는다.
일부 실시형태들에서, 산 에칭 처리 없이 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들은 40 % 와 70 % 사이, 45 % 와 70 % 사이, 50 % 와 70 % 사이, 40 % 와 65 % 사이, 40 % 와 60 % 사이, 40 % 와 50 % 사이, 45 % 와 55 % 사이, 또는 55 % 와 65 % 사이의 QY 를 디스플레이한다. 일부 실시형태들에서, 산 에칭 처리된 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들은 60 % 와 80 % 사이, 65 % 와 80 % 사이, 70 % 와 80 % 사이, 60 % 와 75 % 사이, 또는 65 % 와 75 % 사이의 QY 를 디스플레이한다.
완충을 갖는, 그리고 완충을 갖지 않는, SiO 2 코팅된 InP/ZnS/Se 나노구조체들의 예시적인 특성들
도 4a 는 위에서 설명한 방법들의 예와 유사한 방법에 의해 제조된 비완충된 SiO2 코팅된 적색 InP/ZnS/Se NS들 (400) 의 예시적인 TEM 이미지를 나타낸다. 즉, NS들 (400) 은 위에서 예시적인 방법들에서 설명된 바와 같은 역 마이크로-미셀들에의 전구체 및 촉매들의 혼입 이전에 완충제(들)의 첨가 없이 제조된다. 각각의 SiO2 코팅된 적색 InP/ZnS/Se NS들 (400) 은 적색 InP/ZnS/Se 코어-쉘 NS (401) 및 NS (401) 를 둘러싸는 SiO2 배리어 층 (406) 을 포함한다. NS들 (400) 의 사이즈는 직경 약 28 nm 내지 약 35 nm 의 범위이다.
도 4b 는 위에서 설명한 방법들의 예에 의해 제조된 TOP 완충된 SiO2 코팅된 적색 InP/ZnS/Se NS들 (400*) 의 예시적인 TEM 이미지를 나타낸다. 즉, NS들 (400*) 은 위에서 예시적인 방법들에서 설명된 바와 같은 역 마이크로-미셀들에의 전구체 및 촉매들의 혼입 이전에 TOP 완충제의 첨가로 제조된다. 각각의 SiO2 코팅된 적색 InP/ZnS/Se NS들 (400*) 은 적색 InP/ZnS/Se 코어-쉘 NS (401*) 및 NS (401*) 를 둘러싸는 SiO2 배리어 층 (406*) 을 포함한다. NS들 (400*) 의 사이즈는 직경 약 28 nm 내지 약 35 nm 의 범위이다. NS들 (400) 과 (400*) 의 비교는 이들의 캡슐화된 NS들 (401 및 401*) 이 사이즈가 유사하며 NS들 (400*) 의 합성 동안 TOP 완충제의 첨가가 NS들 (401*) 둘레에 완충 층을 형성하지 않았다는 것을 나타낸다.
도 4c 는 위에서 설명한 방법들의 예에 의해 제조된 ZnO 완충된 SiO2 코팅된 적색 InP/ZnS/Se NS들 (400**) 의 예시적인 TEM 이미지를 나타낸다. 즉, NS들 (400**) 은 위에서 예시적인 방법들에서 설명된 바와 같은 역 마이크로-미셀들에의 전구체 및 촉매들의 혼입 이전에 Zn 염 완충제의 첨가로 제조된다. 각각의 SiO2 코팅된 적색 InP/ZnS/Se NS들 (400**) 은 적색 InP/ZnS/Se 코어-쉘 NS (401**) 및 NS (401*) 를 둘러싸는 SiO2 배리어 층 (406**) 을 포함한다. 또한, 도 4c 는 ZnO 완충 층 (407**) 의 존재를 표시하며, 그 결과, 캡슐화된 NS들 (401**) 의 코어-쉘 구조가 NS들 (401) 보다 직경이 더 크게 나타난다. NS들 (400**) 의 사이즈는 직경 약 28 nm 내지 약 35 nm 의 범위이다.
도 5a 및 도 5b 는 비완충된 SiO2 코팅된 녹색 InP/ZnS/Se NS들 및 TOP 완충된 SiO2 코팅된 녹색 InP/ZnS/Se NS들 (500) 의 예시적인 TEM 이미지들을 각각 나타낸다. NS들 (500) 은 위에서 예시적인 방법들에서 설명된 바와 같은 역 마이크로-미셀들에의 전구체 및 촉매들의 혼입 이전에 TOP 완충제의 첨가로 제조된다. NS들 (500) 의 사이즈는 직경 약 28 nm 내지 약 35 nm 의 범위이다. 도 6a 내지 도 6b 는 비완충된 SiO2 코팅된 녹색 InP/ZnS/Se NS들 및 ZnO 완충된 SiO2 코팅된 녹색 InP/ZnS/Se NS들 (600) 의 예시적인 TEM 이미지들을 각각 나타낸다. NS들 (600) 의 사이즈는 직경 약 28 nm 내지 약 35 nm 의 범위이다. 위에서 설명된 NS들 (400* 및 400**) 과 유사하게, 도 6b 는 TOP 완충된 NS들 (500) 에서가 아닌, ZnO 완충된 NS들 (600) 에서의 ZnO 완충 층 (607) 의 존재를 표시한다. 도 6b 는 또한 NS들 (600) 의 일부에서의 ZnO 나노입자들 (608) 의 존재를 표시한다.
ZnO 완충된 SiO2 코팅된 InP/ZnS/Se NS들에의 ZnO 의 혼입을 원소 분석에 의해 추가로 입증하였다. 도 7 은 비코팅된 InP/ZnS/Se NS들, TOP 완충된 InP/ZnS/Se NS들, 및 ZnO 완충된 InP/ZnS/Se NS들에 대한, 아연 대 황 및 셀레늄의 원자 비의 플롯을 나타낸다. ICP-OES (유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광법) 분석을 비코팅된 NS들 및 완충 배리어 층 코팅된 NS들에 대해 수행하였다. 도 7 에 나타낸 바와 같이, 아연 대 황 및 셀레늄의 원자 비가 ZnO 완충 배리어 층 코팅된 NS들에의 5 단일층 등가물의 ZnO 의 혼입 후 약 5배 증가하였다. ZnO 완충 배리어 층 코팅된 NS들에서 발견된 아연의 양은 ZnO 완충 배리어 층 코팅된 NS들의 합성 동안 완충제로서 첨가되는 아연 전구체의 양에 실질적으로 가깝다. 이는 전구체로서 첨가된 대부분의 아연이 반응하여 ZnO 완충 배리어 층 코팅된 NS들에 혼입되었다는 것을 시사한다.
도 8a 내지 도 8e 는 도 3a 내지 도 3e 를 참조하여 설명된 바와 같은 방법과 유사한 방법으로 비완충된 SiO2 배리어 층 코팅된 적색 InP/ZnSe/ZnS NS들의 QY 계산을 나타낸다. 일 실시형태에서, 가시 스펙트럼의 적색 영역에서의 방출에 대한 비완충된 SiO2 배리어 층 코팅된 InP/ZnSe/ZnS NS들의 QY 측정치는 약 30% 이다.
도 8f 내지 도 8j 는 도 3a 내지 도 3e 를 참조하여 설명된 방법과 유사한 방법으로 TOP 완충된 SiO2 배리어 층 코팅된 적색 InP/ZnSe/ZnS NS들의 QY 계산을 나타낸다. 일 실시형태에서, 가시 스펙트럼의 적색 영역에서의 방출에 대한 TOP 완충된 SiO2 배리어 층 코팅된 InP/ZnSe/ZnS NS들의 QY 측정치는 약 40% 이다.
도 8k 내지 도 8o 는 도 3a 내지 도 3e 를 참조하여 설명된 방법과 유사한 방법으로 ZnO 완충된 SiO2 배리어 층 코팅된 적색 InP/ZnSe/ZnS NS들의 QY 계산을 나타낸다. 일 실시형태에서, 가시 스펙트럼의 적색 영역에서의 방출에 대한 ZnO 완충된 SiO2 배리어 층 코팅된 InP/ZnSe/ZnS NS들의 QY 측정치는 약 55% 이다.
따라서, 도 8a 내지 도 8o 로부터의 QY들의 비교는 다양한 실시형태들에 따른, 배리어 층 코팅된 NS들의 합성 동안 완충제(들) 의 첨가가 결과적인 완충 배리어 층 코팅된 NS들의 QY 를 향상시킨다는 것을 표시한다.
하기 테이블들 1 및 2 는 위에서 설명한 방법들의 예에 의해 제조된, 비코팅된 적색 및 녹색 InP/ZnSe/ZnS NS들, ZnO 완충된 SiO2 배리어 층 코팅된 적색 및 녹색 InP/ZnSe/ZnS NS들, 및 산 에칭 처리된 ZnO 완충된 SiO2 배리어 층 코팅된 적색 및 녹색 InP/ZnSe/ZnS NS들의 예시적인 광학 속성들을 각각 제시한다. 테이블 1 및 테이블 2 에 나타낸 바와 같이, 적색 및 녹색 InP/ZnSe/ZnS NS들 양자에 있어서, ZnO 완충된 SiO2 배리어 층에 의한 InP/ZnSe/ZnS NS들의 코팅 후, QY 는 감소하였으나, ZnO 완충된 SiO2 배리어 층 코팅된 InP/ZnSe/ZnS NS들의 산 에칭 처리 후, QY 는 증가하였다.
테이블 1. 적색 InP/ZnSe/ZnS NS들에 대한 예시적인 광학 데이터
Figure pct00002
테이블 2. 녹색 InP/ZnSe/ZnS NS들에 대한 예시적인 광학 데이터
Figure pct00003
완충 배리어 층 코팅된 코어-쉘 나노구조체들을 형성하는 예시적인 단계들
도 9 는 일 실시형태에 따른, 완충 배리어 층 코팅된 코어-쉘 NS들을 제조하는 플로우차트를 예시한다. 방법 (900) 은 NS들 (100, 200, 400*, 400**, 500, 및 600) 과 유사한 NS들을 형성하기 위해 수행될 수도 있다. 방법 (900) 은 완전한 것으로 의도되지 않으며 다른 단계들이 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 일탈함이 없이 수행될 수도 있다. 단지 예시적인 목적들을 위해서, 도 9 에 예시된 단계들은 도 2a 내지 도 2e 에 예시된 예시적인 프로세스들을 참조하여 설명한다. 단계들은 상이한 순서로 수행되거나 또는 특정의 애플리케이션들에 따라 수행되지 않을 수 있다.
단계 902 에서, 일 실시형태에 따라, 코어-쉘 NS들을 갖는 NS 용액이 형성된다. 예를 들어, 코어-쉘 NS들을 갖는 NS 용액은 NS들 (101 및 201) 과 같은 코어-쉘 NS들을 용매 (예컨대, 시클로헥산, 톨루엔, 또는 헥산) 에 분산시켜 제조될 수도 있다.
단계 904 에서, 일 실시형태에 따라, 역 마이크로-미셀들이 안정된 역 에멀젼 중에 형성된다. 예를 들어, 안정된 역 에멀젼 중 역 마이크로-미셀들은 시클로펜탄, 시클로헥산, 또는 시클로헵탄과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 소수성 용매들과의 하나 이상의 계면활성제들 (예컨대, IGEPAL CO-520, IGEPAL CO-630, IGEPAL CA-630, Triton X-100, 또는 Brij 53) 의 제 1 혼합물을 형성하고 제 1 혼합물을 약 20 분간 교반함으로써 제조된다.
단계 906 에서, 일 실시형태에 따라, 코어-쉘 NS들이 역 마이크로-미셀들에 혼입된다. 예를 들어, 코어-쉘 NS들은 NS 용액과 제 1 혼합물과의 제 2 혼합물을 형성하고 제 2 혼합물을 약 20 분간 교반함으로써 역 마이크로-미셀들에 혼입된다.
단계 908 에서, 일 실시형태에 따라, 완충제가 제 3 혼합물을 형성하기 위해 제 2 혼합물에 첨가된다. 예를 들어, 유기 완충제, 예컨대 TOP, 디페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 또는 다른 지방족 포스핀들, 또는 무기 완충제, 예컨대 금속 염들이 제 2 혼합물에 첨가될 수도 있다. 제 3 혼합물은 약 20 분간 교반된다.
단계 910 에서, 일 실시형태에 따라, 혼입된 NS들이 배리어 층으로 개별적으로 코팅된다. 예를 들어, 혼입된 NS들은 하나 이상의 전구체 용액과 제 3 혼합물과의 제 4 혼합물을 형성하고 제 4 혼합물을 약 20 분간 교반함으로써 배리어 층으로 개별적으로 코팅된다. 제 4 혼합물의 형성에 이어서, 하나 이상의 촉매들과 제 4 혼합물과의 제 5 혼합물을 형성하고 제 5 혼합물을 약 2 분간 교반하는 것이 뒤따른다. 약 2 분 교반에 뒤이어서, 제 5 혼합물을 포함하는 병을 뚜껑으로 막아 제 5 혼합물을 교반 또는 가열 없이, 7 일 동안 보관한다.
단계 912 에서, 일 실시형태에 따라, 결과적인 완충 배리어 층 코팅된 NS들이 산 에칭 처리된다. 예를 들어, 결과적인 완충 배리어 층 코팅된 NS들은 하나 이상의 산들과 제 5 혼합물과의 제 6 혼합물을 형성하고 제 6 혼합물에서 결과적인 완충 배리어 층 코팅된 NS들을 약 12 시간 동안 처리함으로써, 산 에칭 처리된다.
단계 914 에서, 일 실시형태에 따라, 결과적인 산 에칭 처리된 완충 배리어 층 코팅된 NS들이 제 6 혼합물로부터 분리된다. 예를 들어, 산 에칭 처리된 완충 배리어 층 코팅된 NS들은 용매, 미반응된 전구체들, 촉매들, 및 반응 부산물들을 진공 하에서 약 50 ℃ 이하의 온도에서 증발시켜 예를 들어, 위에서 설명된 NS들 (200) 과 유사한, 이들의 외측 표면들 상에 계면활성제들을 갖는 완충 배리어 층 코팅된 NS들을 수득함으로써, 분리된다. 증발에 이어서, 이들로부터 실질적으로 모든 수분을 제거하기 위해 진공 하에서 약 60 ℃ 의 온도에서 약 60 분간, 산 에칭 처리된 완충 배리어 층 코팅된 NS들의 추가적인 건조가 뒤따른다. 건조에 뒤이어서, 산 에칭 처리된 완충 배리어 층 코팅된 NS들이 석출 및 원심분리에 의해 분리된다.
나노구조체 필름의 예시적인 실시형태
위에서 설명된 NS들 (100, 200, 400*, 400**, 500, 및/또는 600) 과 같은 NS들을 가지는 완충 배리어 층 코팅된 NS들의 팝퓰레이션은 가시선 및 적외선 스펙트럼에서 날카로운, 안정한, 및 제어가능한 방출들의 이점을 가지는 다양한 애플리케이션들에 사용될 수도 있다. 이러한 애플리케이션들은 완충 배리어 층 코팅된 NS들의 팝퓰레이션을 도 10 에 나타낸 바와 같은 NS 필름 (1000) 의 형태로 사용할 수도 있다. 일부 애플리케이션들에서, 광 방출 NS들은 기판 상에 NS 필름 (1000) 으로서 캐스트되고 포토리소그래픽 프로세스에 의해 패터닝될 수도 있다. 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이 디바이스들 또는 액정 디스플레이 (LCD) 디바이스들과 같은, 디스플레이 디바이스들은 이러한 NS 필름 (1000) 을, 예를 들어, 칼라 다운 변환 층으로서 사용할 수도 있다. 이러한 디스플레이 디바이스들에서, NS 필름 (1000) 은 일부 실시형태들에 따라, 이들의 디스플레이 패널 또는 이들의 디스플레이 패널의 픽셀 유닛들의 부분일 수도 있으며 디스플레이 디바이스들의 광원들 또는 기판들 상에 배치될 수도 있다.
일반적으로, 디스플레이 디바이스들에서의 비-NS 기반의 칼라 다운 변환 층들은 두께 약 1 μm 내지 약 10 μm 의 범위일 수 있다. NS 필름 (1000) 와 같은, 유사한 두께의 NS 기반의 칼라 다운 변환 층들로부터 유사한 또는 더 높은 광학 밀도 및 QY 를 달성하기 위해, 큰 밀도의 NS들이 낮은 응집의 레벨들을 가진 NS 필름 (1000) 내에 로드되어 조밀하게 (즉, 인접한 NS들이 서로 실질적으로 접촉하게) 패킹될 필요가 있을 수도 있다. 그러나, 현재의 방법들에 의해 제조된 NS들은 NS 필름에 조밀하게 패킹될 때 인접한 NS들의 방출을 응집하거나 및/또는 재흡수하는 경향이 있으며, 그 결과, 이들의 광학 속성들의 ?칭으로 인해, 비-NS 기반의 칼라 다운 변환 층들에 비해 QY 가 더 낮아지는 문제가 있다. 일부 실시형태들에서, 이러한 문제들은 NS들 (100, 200, 400*, 400**, 500, 및/또는 600) 과 같은 완충 배리어 층 코팅된 코어-쉘 NS들의 NS 필름들을 이용함으로써 극복될 수도 있다. 배리어 층은 이들 NS들의 응집 및 서로의 방출을 재흡수하는 것을 감소시키고, 그 결과, 이들 NS들이 약 1 μm 내지 약 3 μm 의 NS 필름 내에 조밀하게 패킹되더라도, 높은 광학 밀도 및 QY 를 달성한다. 이들 NS들의 배리어 층은 또한 NS 필름들의 프로세싱 동안 거친 환경들 (예컨대, 열, 화학물질들) 로부터 이들을 보호하도록 돕는다.
완충 배리어 층 코팅된 NS들의 팝퓰레이션은 필름을 형성하는 매트릭스 (예컨대, 유기 중합체, 실리콘-함유 중합체, 무기, 유리질, 및/또는 다른 매트릭스) 에 선택적으로 매립된다. 이 필름은 NS 포스퍼의 생산에 사용되거나, 및/또는 디바이스, 예컨대, LED, 백라이트, 다운라이트, 또는 다른 디스플레이 또는 조명 유닛 또는 광학 필터에 포함될 수도 있다. 예시적인 포스퍼들 및 조명 유닛들은 예컨대, 원하는 파장에서 또는 근처에서 방출 최대치를 갖는 NS들의 팝퓰레이션을 혼입시킴으로써 특정의 칼라 광을, 또는 상이한 방출 최대치들을 갖는 NS들의 2개 이상의 상이한 팝퓰레이션들을 혼입시킴으로써 넓은 칼라 색역을, 발생시킬 수 있다. 다양한 적합한 매트릭스들이 당업계에 알려져 있다. 예컨대, 미국 특허 제 7,068,898호 및 미국 특허출원 공개 번호 제 2010/0276638호, 제 2007/0034833호, 및 제 2012/0113672호를 참조한다. 예시적인 NS 포스퍼 필름들, LED들, 백라이팅 유닛들 등은 예컨대, 미국 특허 출원 공개 번호 제 2010/0276638호, 제 2012/0113672호, 제 2008/0237540호, 제 2010/0110728호, 및 제 2010/0155749호, 및 미국 특허 번호 제 7,374,807호, 제 7,645,397호, 제 6,501,091호, 및 제 6,803,719호에 설명되어 있다.
도 10 은 일 실시형태에 따른, NS 필름 (1000) 의 횡단면도를 예시한다. NS 필름 (1000) 은 일 실시형태에 따르면, 복수의 완충 배리어 층 코팅된 코어-쉘 NS들 (1002) 및 매트릭스 물질 (1010) 를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, NS들 (1002) 은 구조, 기능, 및/또는 특성들에서 NS들 (100, 200, 400*, 400**, 500, 및/또는 600) 과 유사할 수도 있으며, 매트릭스 물질 (1010) 에 매립되거나 또는 아니면 배치될 수도 있다. 본원에서 사용될 때, 용어 "매립된" 은 NS들이 매트릭스의 대다수의 컴포넌트를 구성하는 매트릭스 물질 (1010) 내에 둘러 싸여지거나 또는 감싸지는 것을 표시하기 위해 사용된다. 일 실시형태에서 NS들 (1002) 이 매트릭스 물질 (1010) 전체에 걸쳐서 균일하게 분포될 수도 있지만, 다른 실시형태들에서는, NS들 (1002) 이 애플리케이션-특정의 균일성 분포 함수에 따라 분포될 수도 있다는 점에 유의해야 한다. NS들 (1002) 이 직경이 동일한 사이즈를 갖는 것으로 도시되지만, NS들 (1002) 이 사이즈 분포를 가질 수도 있음을 당업자가 알 수 있다는 점에 유의해야 한다.
일 실시형태에서, NS들 (1002) 은 청색 가시 파장 스펙트럼에서, 녹색 가시 파장 스펙트럼에서, 또는 적색 가시 파장 스펙트럼에서 방출하는 사이즈들을 가진 NS들의 균질 팝퓰레이션을 포함할 수도 있다. 다른 실시형태들에서, NS들 (1002) 은 청색 가시 파장 스펙트럼에서 방출하는 사이즈들을 가지는 NS들의 제 1 팝퓰레이션, 녹색 가시 파장 스펙트럼에서 방출하는 사이즈들을 가지는 NS들의 제 2 팝퓰레이션, 및 적색 가시 파장 스펙트럼에서 방출하는 NS들의 제 3 팝퓰레이션을 포함할 수도 있다.
매트릭스 물질 (1010) 는 NS들 (1002) 을 수용하는 것이 가능한 임의의 적합한 호스트 매트릭스 물질일 수도 있다. 적합한 매트릭스 물질들은 NS들 (1002) 및 NS 필름 (1000) 을 디바이스들에 적용할 때에 사용되는 임의의 둘러싸는 패키징 물질들 또는 층들과 화학적으로 그리고 광학적으로 양립가능할 수도 있다. 적합한 매트릭스 물질들은 1차 및 2차 광 양쪽에 투명하고 이에 따라서 1차 및 2차 광 양쪽이 매트릭스 물질을 투과가능하게 하는 비황변 광학 물질들을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 매트릭스 물질 (1010) 는 NS들 (1002) 의 각각을 완전히 둘러쌀 수도 있다. 매트릭스 물질 (1010) 는 가요성 또는 몰딩가능한 NS 필름 (1000) 이 요구되는 애플리케이션들에서 가요성일 수도 있다. 대안적으로, 매트릭스 물질 (1010) 는 고-강도, 비-가요성 물질을 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 매트릭스 물질 (1010) 는 낮은 산소 및 수분 투과성을 가지며, 높은 광- 및 화학적-안정성을 나타내고, 양호한 굴절율들을 나타내고, 그리고 NS들 (1002) 의 외측 표면들에 부착하여 NS들 (1002) 을 보호하는 기밀 밀봉을 제공할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 매트릭스 물질 (1010) 는 롤-대-롤 프로세싱을 촉진시키기 위해 UV 또는 열 경화 방법들로 경화될 수도 있다.
매트릭스 물질 (1010) 는 중합체들, 및 유기 및 무기 산화물들을 포함할 수도 있다. 매트릭스 물질 (1010) 에서의 사용을 위한 적합한 중합체들은 이러한 목적에 사용될 수 있는, 당업자에게 알려져 있는 임의의 중합체일 수도 있다. 중합체는 실질적으로 반투명하거나 또는 실질적으로 투명할 수도 있다. 매트릭스 물질 (1010) 는 에폭시들, 아크릴레이트들, 노보넨, 폴리에틸렌, 폴리(비닐 부티랄):폴리(비닐 아세테이트), 폴리우레아, 폴리우레탄; 아미노 실리콘 (AMS), 폴리페닐메틸실록산, 폴리페닐알킬실록산, 폴리디페닐실록산, 폴리디알킬실록산, 실세스퀴옥산들, 플루오르화된 실리콘들, 및 비닐 및 수소화물 치환된 실리콘들을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 실리콘들 및 실리콘 유도체들; 메틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 및 라우릴메타크릴레이트을 포함하지만 이에 한정되지 않는 단량체들로부터 형성된 아크릴 중합체들 및 공중합체들; 폴리스티렌, 아미노 폴리스티렌 (APS), 및 폴리(아크릴로니트릴 에틸렌 스티렌) (AES) 과 같은 스티렌계 중합체들; 디비닐벤젠과 같은 이작용성 단량체들과 가교된 중합체들; 리간드 물질들을 가교결합하기에 적합한 가교제들 (cross-linkers), 리간드 아민들 (예컨대, APS 또는 PEI 리간드 아민들) 과 결합하여 에폭시를 형성하는 에폭사이드들 등을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지 않는다.
일부 실시형태들에서, 매트릭스 물질 (1010) 는 NS 필름 (1000) 의 광 변환 효율을 향상시킬 수도 있는, TiO2 마이크로비드들, ZnS 마이크로비드들, 또는 유리 마이크로비드들과 같은, 산란 마이크로비드들을 포함한다.
일부 실시형태들에 따르면, NS 필름 (1000) 은 중합체 (예컨대, 포토레지스트) 에서 NS들 (1002) 을 혼합하여 기판 상에 NS-중합체 혼합물을 캐스트하거나, NS들 (1002) 을 단량체들과 혼합하여 이들을 함께 중합하거나, NS들 (1002) 을 졸-겔로 혼합하여 산화물을 형성함으로써, 또는 당업자들에게 알려져 있는 임의의 다른 방법에 의해 형성될 수도 있다.
NS 필름 기반의 디스플레이 디바이스의 예시적인 실시형태들
본 발명은 또한 다음을 포함하는 디스플레이 디바이스를 제공한다:
(a) 방사선을 방출하는 층;
(b) 방사선 방출 층 상에 배치된, 완충 배리어 층 코팅된 NS들의 팝퓰레이션을 포함하는 필름 층; 및
(c) 배리어 층 상에 배치된 광학 엘리먼트.
일 실시형태에서, 방사선 방출 층, 필름 층, 및 광학 엘리먼트는 디스플레이 디바이스의 픽셀 유닛의 부분이다. 다른 실시형태에서, 광학 엘리먼트는 칼라 필터이다.
도 11 은 일 실시형태에 따른, 디스플레이 디바이스의 디스플레이 패널 (1100) 의 분해 횡단면도의 개략도를 예시한다. 일부 실시형태들에서, 디스플레이 디바이스는 OLED 디스플레이 디바이스 또는 LCD 디바이스이다. 디스플레이 패널 (1100) 은 본 실시형태의 일 예에 따르면, 복수의 픽셀 유닛들 (1130), 투과 커버 플레이트 (1132), 및 후면 플레이트 (1134) 를 포함할 수도 있다. 도 11 은 소수의 픽셀 유닛들 (1130) 을 갖는 디스플레이 패널 (1100) 을 나타내지만, 디스플레이 디바이스의 디스플레이 패널 (1100) 이 본 발명의 일반적인 컨셉으로부터 일탈함이 없이, 픽셀 유닛들의 1 또는 2차원 어레이 및 임의 개수의 픽셀 유닛들을 포함할 수도 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.
커버 플레이트 (1132) 는 디스플레이 디바이스의 다른 컴포넌트들 (예컨대, 전극) 이 배치될 수도 있는 광학적 투명 기판으로서 기능할 수도 있거나 및/또는 픽셀 유닛들 (1130) 에 대한 광학적 투명 보호 커버로서 기능할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 픽셀 유닛들 (1130) 은 적색, 녹색, 및 청색 서브-픽셀 유닛들을 갖는 3색 (tri-chromatic) 일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 픽셀 유닛들 (1130) 은 적색, 녹색, 또는 청색 서브-픽셀 유닛들을 갖는 단색 (monochromatic) 일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 디스플레이 패널 (1100) 은 3색 및 단색의 픽셀 유닛들 (1130) 양자의 조합을 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 픽셀 유닛들 (1130) 은 2개 이상의 서브-픽셀 유닛들을 가질 수도 있다.
일반적으로, 디스플레이 패널들에서의 픽셀 유닛들은 광원 및 칼라 필터들을 가지며, 이들 픽셀 유닛들로부터 방출된 광이 디스플레이 디바이스에서 적색, 녹색, 및 청색 픽셀들을 생성하기 위해 백색 광원들의 칼라 필터링에 의해 생성된다. 그러나, 칼라 필터들의 사용은 원하지 않는 파장들, 즉, 광 에너지들이 필터링되어 제거되기 때문에, 에너지 효율적인 프로세스가 아니다. 현재의 디스플레이 디바이스들은 필터링으로 인한 광 에너지의 손실을 감소시키기 위해 픽셀 유닛들에서 칼라 다운 변환 필름으로서 NS 필름들을 사용하고 있다. NS들은 이들의 방출 파장 아래에서 매우 넓은 흡수 특성들을 가지며, 그 결과, 광원으로부터 방사하는 많은 파장들을 흡수하여, 원하는 픽셀 유닛의 파장으로 변환할 수도 있다. 현재의 NS 기반의 디스플레이 디바이스들의 단점들 중 하나는 높은 광학 밀도 및 높은 QY 가 수 마이크로미터 이하의 얇은 NS 필름들로 달성되지 않는다는 점이다. NS들은 이들이 위에서 설명한 바와 같이, 얇은 NS 필름들에 조밀하게 패킹되는 경우 응집하는 경향이 있다. 이러한 단점들은 위에서 설명된 NS들 (100, 200, 400*, 400**, 500, 및/또는 600) 과 같은 완충 배리어 층 코팅된 NS들을 포함하여 NS 필름 (1000) 과 같은 NS 필름들을, 디스플레이 디바이스들의 픽셀 유닛들에서의 칼라 다운 변환 필름으로서 사용함으로써 극복된다.
도 12 는 일 실시형태에 따른, 디스플레이 디바이스의 디스플레이 패널의 3색 픽셀 유닛 (1230) 의 분해 횡단면도를 예시한다. 일부 실시형태들에서, 디스플레이 디바이스는 OLED 디스플레이 디바이스 또는 LCD 디바이스이다. 일 예에서, 픽셀 유닛 (1230) 은 픽셀 유닛 (1130) 과 유사할 수도 있으며 디스플레이 패널 (1100) 의 부분으로서 구현될 수도 있다. 다른 예에서, 픽셀 유닛들 (1130) 중 적어도 하나는 픽셀 유닛 (1230) 과 유사한 구성을 가질 수도 있다. 픽셀 유닛 (1230) 은 적색 서브-픽셀 유닛 (1240), 녹색 서브-픽셀 유닛 (1250), 및 청색 서브-픽셀 유닛 (1260) 을 포함할 수도 있다. 적색 서브-픽셀 유닛 (1240) 은 백색 또는 청색 광원 (1242), 광원 (1242) 의 방출 표면 상에 배치된 적색-방출 NS들 (예컨대, NS들 100, 200, 400*, 400**) 을 포함하는 NS 필름 (1244), 및 광학적 투명 기판 (1246) 을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 광원 (1242) 및 NS 필름 (1244) 은 실질적으로 서로 접촉한다. 일 실시형태에 따르면, NS 필름 (1244) 의 적색-방출 NS들이 광원 (1242) 으로부터 방출하는 실질적으로 모든 파장들 (즉, 실질적으로 모든 광 에너지) 을 흡수할 수도 있기 때문에, 광원으로부터 방출하는 비-적색 파장들을 차단하는 적색 칼라 필터의 사용이 적색 서브-픽셀 유닛 (1240) 에서 제거될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 백색 광원 (1242) 은 백색 OLED 또는 백색 LED 이다. 백색 OLED 는 백색 광을 방출하도록 구성된 유기 층을 포함할 수도 있다.
녹색 서브-픽셀 유닛 (1250) 은 백색 또는 청색 광원 (1252), 광원 (1252) 의 방출 표면 상에 배치된 녹색-방출 NS들 (예컨대, NS들 100, 200, 500, 600) 을 포함하는 NS 필름 (1254), 및 녹색 칼라 필터 (1256) 를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 광원 (1252) 및 NS 필름 (1254) 이 실질적으로 서로 접촉하고, NS 필름 (1254) 및 필터 (1256) 가 실질적으로 서로 접촉한다. NS 필름 (1254) 의 녹색-방출 NS들은 광원 (1252) 으로부터 방사하는 이들의 방출 파장보다 더 작은 실질적으로 모든 파장들을 흡수하고, 광원 (1252) 으로부터 방사하는 이들의 방출 파장보다 더 큰 실질적으로 모든 파장들을 통과시킨다. 이와 같이, 일 실시형태에 따르면, 더 높은 파장들 (예컨대, 적색 광에 대응하는 파장) 을 필터링하여 제거하기 위해, 녹색 칼라 필터 (1256) 가 녹색 서브-픽셀 유닛 (1250) 에 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 백색 광원 (1252) 은 백색 OLED 또는 백색 LED 이다.
청색 서브-픽셀 유닛 (1260) 은 백색 광원 (1262), 광학적 투명 기판 (1264) 및 청색 칼라 필터 (1266) 를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에 따르면, 청색 방출 파장 (예컨대, 적색 및/또는 녹색 광에 대응하는 파장들) 보다 더 높은, 광원으로부터 방사되는 파장들을 필터링하여 제거하기 위해, 청색 칼라 필터 (1266) 가 청색 서브-픽셀 유닛 (1260) 에 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 백색 광원은 백색 OLED 이다. 대안적인 실시형태에서, 청색 서브-픽셀 유닛 (1260) 은 UV 광원 (1262), 광원 (1262) 의 방출 표면 상에 배치된 청색-방출 NS들 (예컨대, NS들 100, 200) 을 포함하는 NS 필름 (1254), 및 청색 칼라 필터 (1266) 를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 광원 (1262) 및 NS 필름 (1264) 이 실질적으로 서로 접촉하며, NS 필름 (1264) 및 필터 (1266) 가 실질적으로 서로 접촉한다. NS 필름 (1264) 의 청색-방출 NS들은 광원 (1262) 으로부터 방사되는 이들의 방출 파장보다 더 작은 실질적으로 모든 파장들을 흡수하고, 광원 (1262) 으로부터 방사되는 이들의 방출 파장보다 더 높은 실질적으로 모든 파장들을 통과시킨다. 이와 같이, 일 실시형태에 따르면, 더 높은 파장들 (예컨대, 적색 및/또는 녹색 광에 대응하는 파장들) 을 필터링하여 제거하기 위해, 청색 칼라 필터 (1266) 가 청색 서브-픽셀 유닛 (1260) 에 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, UV 광원은 UV LED 이다.
본 발명은 또한 일 실시형태에 따르면, 광원 유닛, 광원 유닛 상에 배치된, NS들 (100, 200, 400*, 400**, 500, 및/또는 600) 과 같은 완충 배리어 층 코팅된 NS들의 팝퓰레이션을 포함하는 필름 층, 및 필름 층 상에 배치된 광학 엘리먼트를 포함하는 NS 기반의 LED 를 제공한다. 광원 유닛은 광을 완충 배리어 층 코팅된 NS들의 팝퓰레이션에 의해 방출되는 1차 방출 피크 파장보다 더 작은 1차 방출 피크 파장에서 방출하도록 구성될 수도 있다.
요약 (Summary) 및 요약서 (Abstract) 섹션들이 아닌, 상세한 설명 섹션은 청구범위를 해석하는데 사용되게 하려는 것으로 이해해야 한다. 요약 및 요약서 섹션들은 발명자(들)에 의해 고려되는 본 발명의 예시적인 실시형태들 모두가 아닌 하나 이상을 개시할 수도 있으며, 따라서, 본 발명 및 첨부된 청구범위들을 어떤 방법으로든 한정하려는 것이 아니다.
본 발명은 위에서 특정의 기능들 및 이의 관계들의 구현예를 예시하는 기능적 빌딩 블록들의 도움으로 설명되었다. 이들 기능적 빌딩 블록들의 경계들은 설명의 편의를 위해 본원에서 임의로 정의되었다. 특정의 기능들 및 그의 관계들이 적절하게 수행되는 한, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.
특정의 실시형태들의 전술한 설명은, 다른 사람이, 당업자의 지식 내에서 지식을 적용함으로써, 이러한 특정의 실시형태들의 다양한 애플리케이션들을, 과도한 실험 과정 없이, 본 발명의 일반적인 컨셉으로부터 일탈함이 없이, 용이하게 수정하거나 및/또는 개조할 수 있는 본 발명의 일반적인 성질을 완전히 드러내 보이고 있다. 따라서, 이러한 적응들 및 변경들은 본원에 개시된 교시 및 안내에 기초한, 개시된 실시형태들의 등가물들의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본원에서 용어 또는 전문용어는 설명의 목적을 위한 것이며 한정하려는 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 전문용어 또는 용어는 본 교시들 및 안내를 고려하여 당업자에 의해 해석되어야 하는 것으로 이해해야 한다.
본 발명의 넓이 및 범위는 위에서 설명한 예시적인 실시형태들 중 임의의 실시형태에 의해 한정되어서는 안되며, 다음의 청구항들 및 그들의 균등물들에 따라서만 오직 정해져야 한다.

Claims (41)

  1. 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션으로서,
    나노구조체;
    상기 나노구조체 상에 배치된 광학적 투명 완충 층; 및
    상기 완충 층 상에 배치되며, 상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션에서 인접한 나노구조체들 사이에 간격을 제공하여 상기 인접한 나노구조체들의 응집을 감소시키도록 구성된 광학적 투명 완충 배리어 층을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학적 투명 완충 층은 산화물을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학적 투명 완충 층은 금속 산화물을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학적 투명 완충 층은 투명한 도전성 산화물들 AZO, GZO, IZO, FTO, ITO, 또는 이들의 조합을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학적 투명 완충 배리어 층은 소수성인, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간격은 인접한 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들 사이의 포스터 반경 이상인, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 갖는 코어-쉘 구조를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어는 제 1 물질을 포함하며;
    상기 쉘은 제 2 물질을 포함하고;
    상기 광학적 투명 완충 층은 제 3 물질을 포함하고;
    상기 광학적 투명 완충 배리어 층은 제 4 물질을 포함하며; 그리고
    상기 제 1 물질, 제 2 물질, 및 제 3 물질은 서로 상이한, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학적 투명 완충 배리어 층은 산화물을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학적 투명 완충 배리어 층은 실리콘 이산화물을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학적 투명 완충 배리어 층에 결합된 계면활성제들 또는 리간드들을 더 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 50% 내지 약 70% 사이의 양자 수율을 가지는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 55% 내지 약 65% 사이의 양자 수율을 가지는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 65% 내지 약 80% 사이의 양자 수율을 가지는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션에서의 상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체는 직경 약 20 nm 내지 약 40 nm 의 범위인 평균 사이즈를 가지는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션에서의 상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체는 직경 약 25 nm 내지 약 35 nm 의 범위인 평균 사이즈를 가지는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학적 투명 완충 배리어 층은 직경 약 8 nm 내지 약 20 nm 의 범위인 두께를 가지는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노구조체들은 양자 도트들인, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법으로서,
    계면활성제들을 이용하여 역 마이크로-미셀들의 용액을 형성하는 단계;
    나노구조체들을 상기 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계;
    완충제를 상기 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계;
    상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들을 형성하기 위해 상기 나노구조체들을 완충 배리어 층으로 개별적으로 코팅하는 단계; 및
    상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들을 상기 배리어 층 상에 배치된 상기 역 마이크로-미셀들의 상기 계면활성제들과 분리시키는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 역 마이크로-미셀들에의 상기 나노구조체들의 혼입은 상기 나노구조체들과 역방향 미셀들의 용액과의 제 1 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 역 마이크로-미셀들에의 상기 완충제의 혼입은 상기 완충제와 상기 제 1 혼합물과의 제 2 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    완충 배리어 층에 의한 상기 나노구조체들의 개별적 코팅은,
    전구체와 상기 제 2 혼합물과의 제 3 혼합물을 형성하는 단계; 및
    촉매와 상기 제 3 혼합물과의 제 4 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  23. 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 분리는 상기 제 4 혼합물을 진공 하에서 약 50 ℃ 의 온도 이하에서 가열하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  24. 제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충제는 유기 또는 무기 물질을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  25. 제 19 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충제는 금속 염을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  26. 제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 역 마이크로-미셀들에 혼입된 상기 나노구조체들과 실질적으로 접촉하여 완충 층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  27. 제 19 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충 층은 산화물을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  28. 제 19 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충 층은 금속 산화물을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  29. 나노구조체 필름으로서,
    제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션; 및
    상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 수용하고 상기 광학적 투명 완충 배리어 층과 접촉하도록 구성된 매트릭스 물질을 포함하는, 나노구조체 필름.
  30. 디스플레이 디바이스로서,
    방사선을 방출하는 층;
    방사선 방출 층 상에 배치된, 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 완충 배리어 층 나노구조체들의 팝퓰레이션을 포함하는 필름 층; 및
    상기 필름 층 상에 배치된 광학 엘리먼트를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 방사선 방출 층, 상기 필름 층, 및 상기 광학 엘리먼트는 상기 디스플레이 디바이스의 픽셀 유닛의 부분인, 디스플레이 디바이스.
  32. 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,
    상기 광학 엘리먼트는 칼라 필터인, 디스플레이 디바이스.
  33. 발광 다이오드 (LED) 디바이스로서,
    광원 유닛;
    상기 광원 유닛 상에 배치된, 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 완충 배리어 층 나노구조체들의 팝퓰레이션을 포함하는 필름 층; 및
    상기 필름 층 상에 배치된 광학 엘리먼트를 포함하는, 발광 다이오드 (LED) 디바이스.
  34. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법으로서,
    계면활성제들을 이용하여 역 마이크로-미셀들의 용액을 형성하는 단계;
    나노구조체들을 상기 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계;
    완충제를 상기 역 마이크로-미셀들에 혼입시키는 단계;
    상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들을 형성하기 위해 상기 나노구조체들을 완충 배리어 층으로 개별적으로 코팅하는 단계; 및
    상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 산 에칭 처리를 수행하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 산 에칭 처리의 수행 후 상기 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들을 상기 배리어 층 상에 배치된 상기 역 마이크로-미셀들의 상기 계면활성제들과 분리하는 단계를 더 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    상기 역 마이크로-미셀들에의 상기 나노구조체들의 혼입은 상기 나노구조체들과 역방향 미셀들의 용액과의 제 1 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  37. 제 34 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 역 마이크로-미셀들에의 상기 완충제의 혼입은 상기 완충제와 상기 제 1 혼합물과의 제 2 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  38. 제 34 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    완충 배리어 층에 의한 상기 나노구조체들의 개별적 코팅은,
    전구체와 상기 제 2 혼합물과의 제 3 혼합물을 형성하는 단계; 및
    촉매와 상기 제 3 혼합물과의 제 4 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  39. 제 34 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충 배리어 층 나노구조체들의 상기 산 에칭 처리의 수행은 산과 상기 제 4 혼합물과의 제 6 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  40. 제 34 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충 배리어 층 나노구조체들의 상기 산 에칭 처리의 수행은,
    촉매를 선택적으로 제거하는 단계; 및
    산과 제 4 혼합물과의 제 6 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
  41. 제 34 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산은 아세트산, 염산, 질산, 또는 지방산을 포함하는, 완충 배리어 층 코팅된 나노구조체들의 팝퓰레이션을 제조하는 방법.
KR1020197002081A 2016-06-27 2017-06-21 나노구조체들의 완충된 코팅을 위한 방법들 KR20190022689A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662354845P 2016-06-27 2016-06-27
US62/354,845 2016-06-27
PCT/US2017/038564 WO2018005195A1 (en) 2016-06-27 2017-06-21 Methods for buffered coating of nanostructures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190022689A true KR20190022689A (ko) 2019-03-06

Family

ID=59366486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197002081A KR20190022689A (ko) 2016-06-27 2017-06-21 나노구조체들의 완충된 코팅을 위한 방법들

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170373232A1 (ko)
EP (1) EP3475388A1 (ko)
JP (1) JP2019527252A (ko)
KR (1) KR20190022689A (ko)
WO (1) WO2018005195A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102604931B1 (ko) * 2022-11-30 2023-11-22 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 양자점 소재의 표면 개질 방법 및 이를 활용하는 led조명용 양자점 광학부재

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018005195A1 (en) * 2016-06-27 2018-01-04 Nanosys, Inc. Methods for buffered coating of nanostructures
EP3511395B1 (en) * 2018-01-11 2020-05-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Quantum dot and electronic device including the same
KR102600042B1 (ko) * 2018-01-11 2023-11-08 삼성전자주식회사 비카드뮴계 양자점
KR102599404B1 (ko) * 2018-01-11 2023-11-07 삼성전자주식회사 양자점, 이를 포함한 조성물 또는 복합체, 그리고 이를 포함한 전자 소자
US11121339B2 (en) * 2018-05-11 2021-09-14 Nanosys, Inc. Quantum dot LED design based on resonant energy transfer
JP7286060B2 (ja) * 2018-09-06 2023-06-05 昭栄化学工業株式会社 半導体ナノ粒子
US11149199B2 (en) * 2018-11-23 2021-10-19 Samsung Display Co., Ltd. Quantum dots, compositions and composites including the same, and electronic device including the same
WO2020163075A1 (en) * 2019-02-05 2020-08-13 Nanosys, Inc. Methods for synthesis of inorganic nanostructures using molten salt chemistry
WO2020170371A1 (ja) * 2019-02-20 2020-08-27 シャープ株式会社 発光デバイスの製造方法
WO2021157019A1 (ja) * 2020-02-06 2021-08-12 シャープ株式会社 発光デバイス、発光デバイスの製造方法
WO2021157021A1 (ja) * 2020-02-06 2021-08-12 シャープ株式会社 発光デバイスの製造方法、及び発光デバイス
WO2021157020A1 (ja) * 2020-02-06 2021-08-12 シャープ株式会社 発光デバイスの製造方法
WO2021157018A1 (ja) * 2020-02-06 2021-08-12 シャープ株式会社 量子ドット層の製造方法、および、発光デバイスの製造方法
WO2022173431A1 (en) * 2021-02-10 2022-08-18 Aquaeasy Pte. Ltd. Fluorescence-based chemosensor
CN117178183A (zh) * 2021-02-10 2023-12-05 罗伯特·博世有限公司 荧光基化学传感器

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6501091B1 (en) 1998-04-01 2002-12-31 Massachusetts Institute Of Technology Quantum dot white and colored light emitting diodes
KR100301116B1 (ko) * 1998-12-02 2001-10-20 오길록 양자점 구조를 갖는 화합물반도체 기판의 제조 방법
US20030066998A1 (en) * 2001-08-02 2003-04-10 Lee Howard Wing Hoon Quantum dots of Group IV semiconductor materials
EP1537445B1 (en) 2002-09-05 2012-08-01 Nanosys, Inc. Nanocomposites
US20060210636A1 (en) * 2002-12-09 2006-09-21 Ralph Nonninger Nanoscale core/shell particles and the production thereof
JP4789809B2 (ja) 2004-01-15 2011-10-12 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド ナノ結晶をドーピングしたマトリックス
US7645397B2 (en) 2004-01-15 2010-01-12 Nanosys, Inc. Nanocrystal doped matrixes
JP4781821B2 (ja) * 2004-01-23 2011-09-28 Ｈｏｙａ株式会社 量子ドット分散発光素子およびその製造方法
US7615800B2 (en) * 2005-09-14 2009-11-10 Eastman Kodak Company Quantum dot light emitting layer
US7710026B2 (en) * 2005-12-08 2010-05-04 Global Oled Technology Llc LED device having improved output and contrast
US20100155749A1 (en) 2007-03-19 2010-06-24 Nanosys, Inc. Light-emitting diode (led) devices comprising nanocrystals
KR101686669B1 (ko) 2007-03-19 2016-12-14 나노시스, 인크. 나노크리스털을 캡슐화하는 방법
US20100110728A1 (en) 2007-03-19 2010-05-06 Nanosys, Inc. Light-emitting diode (led) devices comprising nanocrystals
US7777233B2 (en) * 2007-10-30 2010-08-17 Eastman Kodak Company Device containing non-blinking quantum dots
WO2009148097A1 (ja) * 2008-06-03 2009-12-10 旭硝子株式会社 コア－シェル粒子の製造方法、コア－シェル粒子、中空粒子の製造方法、塗料組成物および物品
GB0814458D0 (en) * 2008-08-07 2008-09-10 Nanoco Technologies Ltd Surface functionalised nanoparticles
TWI511756B (zh) * 2009-04-21 2015-12-11 伊穆諾萊特公司 用以修飾介導生物活性或與生物活性有關之標靶結構之醫藥組合物或套組
EP2424941B1 (en) 2009-05-01 2017-05-31 Nanosys, Inc. Functionalized matrixes for dispersion of nanostructures
US9063353B2 (en) * 2012-12-13 2015-06-23 Sharp Laboratories Of America, Inc. Air stable, color tunable plasmonic structures for ultraviolet (UV) and visible wavelength applications
WO2012019081A2 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Immunolight, Llc Color enhancement utilizing up converters and down converters
EP2638321B1 (en) 2010-11-10 2019-05-08 Nanosys, Inc. Quantum dot films, lighting devices, and lighting methods
WO2012145622A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-26 Sun Catalytix Corporation Nanostructures, systems, and methods for photocatalysis
US9267889B1 (en) * 2011-10-12 2016-02-23 Stc.Unm High efficiency light absorbing and light emitting nanostructures
WO2013148931A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Massachusetts Institute Of Technology Multifunctional nanoparticles
US9595363B2 (en) * 2012-12-06 2017-03-14 The Regents Of The University Of California Surface chemical modification of nanocrystals
WO2014132624A1 (ja) * 2013-02-27 2014-09-04 パナソニック株式会社 光学材料、光学素子及び複合光学素子
US20160137916A1 (en) * 2013-06-25 2016-05-19 Konica Minolta, Inc. Optical material, optical film, and light-emitting device
US10584281B2 (en) * 2014-10-14 2020-03-10 Pavle Radovanovic Light emitting materials and systems and method for production thereof
TW201729901A (zh) * 2015-12-02 2017-09-01 奈米系統股份有限公司 於顯示裝置中基於量子點之色轉換層
WO2017096229A1 (en) * 2015-12-02 2017-06-08 Nanosys, Inc. Quantum dot encapsulation techniques
WO2018005195A1 (en) * 2016-06-27 2018-01-04 Nanosys, Inc. Methods for buffered coating of nanostructures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102604931B1 (ko) * 2022-11-30 2023-11-22 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 양자점 소재의 표면 개질 방법 및 이를 활용하는 led조명용 양자점 광학부재

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018005195A1 (en) 2018-01-04
EP3475388A1 (en) 2019-05-01
US20170373232A1 (en) 2017-12-28
JP2019527252A (ja) 2019-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190022689A (ko) 나노구조체들의 완충된 코팅을 위한 방법들
US10854798B2 (en) Quantum dot encapsulation techniques
US10985296B2 (en) Quantum dot based color conversion layer in display devices
CA2949556C (en) Dispersion system for quantum dots
US20200200362A1 (en) Quantum dot containing light module
KR20180027629A (ko) 카드뮴 함량이 낮은 나노결정질 양자점 헤테로구조물
US20170204326A1 (en) InP Quantum Dots with GaP and AlP Shells and Methods of Producing the Same
TWI827791B (zh) 以熔融鹽化學合成無機奈米結構之方法、奈米結構及包含該奈米結構之顯示裝置
EP2721633B1 (en) Stabilized nanocrystals
JP2024037888A (ja) 表示装置
US20180040783A1 (en) Coated wavelength converting nanoparticles
EP3493922B1 (en) Coated wavelength converting nanoparticles and method of manufacturung the same
Chang et al. Synthesis of SiO2-coated CdSe/ZnS quantum dots using various dispersants in the photoresist for color-conversion micro-LED displays
Jeon et al. Improvement in efficiency and stability of quantum dot/polymer nanocomposite film for light-emitting diodes using refractive index-controlled quantum dot–silica hybrid particles
TW202003793A (zh) 半傳導性奈米顆粒
WO2023183619A1 (en) Silica composite microparticles comprising nanostructures

Legal Events

Date Code Title Description
WITB Written withdrawal of application