KR20220002454A

KR20220002454A - 반도체 입자들을 포함하는 안정화된 잉크 및 그 용도

Info

Publication number: KR20220002454A
Application number: KR1020217038286A
Authority: KR
Inventors: 마르끄 푸스또미; 미셀 다미코; 위-푸 린; 펠릭스 부수피; 세바스띠앙 드레이퓌스; 로뱅 페도
Original assignee: 넥스닷
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2022-01-06
Also published as: US20220204800A1; CN114096638A; WO2020216949A1; JP2022530420A; EP3959288A1

Abstract

본 발명은 입자들의 적어도 하나의 콜로이드성 분산액 및 적어도 하나의 금속 할라이드 결합제를 포함하는 잉크에 관한 것으로, 상기 결합제는 금속 및 할로겐의 해리된 염이다. 본 발명은 또한, 광감지 재료를 제조하는 방법, 본 발명의 방법에 의해 수득가능한 광감지 재료, 및 본 발명의 적어도 하나의 광감지 재료를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.

Description

반도체 입자들을 포함하는 안정화된 잉크 및 그 용도

본 발명은 반도체 입자들과 같은 같은 입자들을 포함하고, 입자들 및 적어도 하나의 금속 할라이드 결합제의 콜로이드 분산액을 추가로 포함하는 잉크에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 본 발명의 잉크의 디포지션에 의해 수득되는 광감지 재료 및 감광성 필름; 및 상기 광감지 재료 또는 감광성 필름을 포함하는 지지체, 디바이스, 시스템 및 그 용도에 관한 것이다.

90 년대 초에 보고된 콜로이드성 나노결정의 제 1 합성 이후, 많은 관심이 이러한 나노결정의 광전자 디바이스로의 통합에 집중되어 왔다. 콜로이드성 양자점 (COD) 은 공정의 용이성과 무기성으로 인한 안정성의 결합 덕분에 저비용의 광전자 디바이스를 구축할 수 있는 가능성을 제공한다. 대부분의 노력은 초기에 가시 파장에 집중되었으며, 이러한 나노물질을 낙뢰, 바이오 이미징과 같은 응용들에 사용한다는 아이디어가 급속히 등장했다.

2000 년대 중반에는 태양 스펙트럼의 근적외선 부분을 흡수하기에 적합한 밴드갭으로 인해, 납 칼코게나이드 (PbS) 와 같은 재료들이 인기를 끌었다. 이러한 나노결정은 광기전 적용을 위한 태양광의 파장의 근적외선 범위의 흡수를 다루는데 큰 관심을 가졌다. 중적외선에서 광학적 성질을 가진 좁은 밴드갭 재료가 합성되기 시작한 것은 차후이다.

그러나, 콜로이드성 나노결정을 광전자 응용에 사용하는 것은 훨씬 성숙하고 이미 비용 효율적인 상보적 금속 산화물 반도체 (CMOS) 또는 인듐 갈륨 비화물 (InGaAs) 과 같은 기존 기술과 경쟁해야 한다. 그럼에도 불구하고, 나노결정은 특히 스마트폰 및 태블릿의 카메라와 같은 고부가가치 광전자 디바이스에서 기존 기술과 경쟁하기 위한 일부 흥미로운 특성을 제공할 수도 있다.

사실, 얼굴 인식은 스마트폰의 무단 사용을 회피하는 현대 스마트폰에서의 핵심 보안 시스템이다. 효율적인 얼굴 인식은 스마트폰의 사용자를 "오류 없음" 으로 식별하기 위해 고품질의 IR 검출기가 필요하다.

IR 범위에서 높은 흡수를 갖는 양자점 (QD) 이 이러한 응용에 대한 이상적인 후보이다. 그럼에도 불구하고, QD 를 포함하는 광흡수 필름은 엄격한 사양을 준수해야 한다.

실제로, 광흡수 필름은 고온에 저항성이 있는, 특히 적어도 3 시간 동안 60 내지 250 ℃ 사이에서 안정한 산업적 프로세싱이어야 한다. 또한, 광흡수 필름은 습도 스트레스, 특히 고습도 조건 (85%) 에서 4 일 동안 60 내지 150 ℃ 범위의 온도에서 저장 안정성이 있어야 한다. 마지막으로, 광흡수 필름은 100 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 온도에서 최종 디바이스를 열처리하더라도, 주위 온도 (20 ℃ 내지 60 ℃) 에서 동일한 성능 (광학적 및 전기적) 을 나타내야 한다. 특히, 광흡수 필름은 최종 디바이스의 통상적인 열처리 전후에 동일한 성능 (광학적 및 전기적) 을 나타내야 한다.

광흡수성은 또한 특히 하기 조건 하에서 광 여기에 대해 시간-재현가능한 응답을 제시하여야 한다: 6 시간 동안 1 내지 100 W/m² 범위의 발광 하에서, 2 V 의 응력 전압, 25 내지 100 ℃ 사이의 온도. 120 초 동안 60 KW/m² 의 발광으로 동일한 시간-재현가능한 응답이 획득되어야 한다.

마지막으로, 광흡수 필름은 내수성 및 산소 안정성이어야 한다.

일반적인 조건으로서, QD 계 광흡수 필름을 포함하는 IR 검출기는 높은 양자 효율 (20% 초과, 바람직하게는 50% 초과), 낮은 암전류 및 빠른 시간 응답을 나타내야 한다.

또한, QD 는 일반적으로 안정해야 하는 잉크의 형태로 도포되는데, 즉 흡수-스펙트럼은 시간에 따라 변화하지 않아야 하고, 잉크는 표준 주변 조건에서 또는 -50 ℃ 내지 30 ℃ 의 온도에서 (특히 1 개월 또는 2 개월 동안) 응집하지 않아야 한다.

따라서, 이러한 재료들이 상기 사양들을 준수할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 IR 범위에서 높은 흡수를 가지며 IR 감지 디바이스에서 다음의 이점을 제공하는 재료를 제공하는 것이다: 높은 안정성, 광-여기에 대한 시간-재현가능한 응답, 높은 양자 효율, 낮은 암전류, 및 빠른 시간 응답.

본 발명은 다음을 포함하는 잉크에 관한 것이다:

a) 입자들의 적어도 하나의 콜로이드성 분산액으로서, 상기 입자들은 하기 화학식의 재료를 포함하고:

여기서:

M 은 Zn, Cd, Hg, Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Fe, Ru, Os, Mn, Tc, Re, Cr, Mo, W, V, Nd, Ta, Ti, Zr, Hf, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Cs 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;

Q 는 Zn, Cd, Hg, Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Fe, Ru, Os, Mn, Tc, Re, Cr, Mo, W, V, Nd, Ta, Ti, Zr, Hf, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Cs 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;

E 는 O, S, Se, Te, C, N, P, As, Sb, F, Cl, Br, I, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; 그리고

A 는 O, S, Se, Te, C, N, P, As, Sb, F, Cl, Br, I, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;

x, y, z 및 w 는 독립적으로 0 내지 5 의 십진수이고; x, y, z 및 w 는 동시에 0 과 동일하지 않고; x 및 y 는 동시에 0 과 동일하지 않고; z 및 w 는 동시에 0 과 동일하지 않을 수도 있는, 상기 입자들의 적어도 하나의 콜로이드성 분산액; 및

b) 콜로이드성 분산액 a) 에서 가용성인 적어도 하나의 금속 할라이드 결합제.

일 실시형태에서, 입자들은 반도체 입자들이다. 일 실시형태에서, 반도체 입자들은 양자점들이다. 일 실시형태에서, 양자점들은 코어/쉘 양자점들이며, 코어는 쉘과 상이한 물질을 포함한다. 일 실시형태에서, 잉크 내의 입자들의 양은 잉크의 총 중량을 기준으로 1 내지 40 wt% 범위이다. 일 실시형태에서, 금속 할라이드는 ZnX₂, PbX₂, CdX₂, SnX₂, HgX₂, BiX₃, CsPbX₃, CsX, NaX, KX, LiX, HC(NH₂)₂PbX3, CH₃NH₃PbX₃, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 X 는 Cl, Br, I, F 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 입자들의 콜로이드성 분산액은 포름아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸포름아미드, 1,2-디클로로벤젠, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디클로로벤젠, 프로필렌 카르보네이트 및 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 술폭시드, 2,6 디플루오로피리딘, N,N 디메틸아세트아미드, γ-부티로락톤, 디메틸프로필렌우레아, 트리에틸포스페이트, 트리메틸포스페이트, 디메틸에틸렌우레아, 테트라메틸우레아, 디에틸포름아미드, o-클로로아닐린, 디부틸술폭시드, 디에틸아세트아미드, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 극성 용매를 포함한다. 일 실시형태에서, 입자들의 콜로이드성 분산액은 적어도 하나의 용매 및 적어도 하나의 리간드를 추가로 포함하고, 여기서:

- 잉크 내의 입자들의 양은 잉크의 총 중량을 기준으로 1 내지 40 wt% 범위이다.

- 잉크 내의 용매의 양은 잉크의 총 중량을 기준으로 25 내지 97 wt% 범위이다.

- 잉크 내의 리간드의 양은 잉크의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 8 wt% 범위이다.

- 금속 할라이드 결합제의 양은 잉크의 총 중량을 기준으로 1 내지 60 wt% 범위이다.

본 발명은 또한 광감지 재료를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이하의 단계들을 포함한다:

a) 본 발명의 잉크를 기판 상에 디포짓하는 단계;

b) 디포짓된 잉크를 어닐링하는 단계.

일 실시형태에서, 디포짓된 잉크는 50 ℃ 내지 250 ℃ 범위의 온도에서 어닐링된다. 일 실시형태에서, 디포짓된 잉크는 10 분 내지 5 시간 범위의 시간 주기 동안 어닐링된다.

본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의해 수득가능한 광감지 재료에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 상기 재료는 금속 할라이드에 의해 결합된 입자들을 포함하는 연속적인 전기 전도성 필름이다.

본 발명은 또한 본 발명의 적어도 하나의 광감지 재료를 포함하는 디바이스에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 디바이스는 하기를 포함한다:

- 적어도 하나의 기판;

- 적어도 하나의 전자 접촉층;

- 적어도 하나의 전자 수송층; 및

- 본 발명의 적어도 하나의 광감지 재료를 포함하는 적어도 하나의 광활성층;

상기 디바이스는 수직 기하학 구조를 갖는다.

정의들

본 발명에서, 다음의 용어들은 다음 의미를 갖는다:

- "코어" 는 입자 안의 최내측 공간을 가리킨다.

- "쉘" 은 코어를 부분적으로 또는 전적으로 코팅하는 재료의 적어도 하나의 단층 (monolayer) 을 가리킨다. 대안적으로 또는 추가적으로, "쉘" 은 내부 쉘을 부분적으로 또는 전체적으로 코팅하는 재료의 적어도 하나의 단일층을 지칭한다. 다중-쉘 입자들의 이러한 경우에, 각각의 쉘은 동일하거나 상이한 재료의 적어도 하나의 단일층을 포함할 수 있다.

- "캡슐화하다" 는 복수의 입자들을 코팅하는, 둘러싸는, 임베딩하는, 함유하는, 포함하는, 래핑하는, 패킹하는, 또는 인클로징하는 재료를 가리킨다.

- "콜로이드" 는 물질을 가리키며, 그 물질에서 입자들이 분산되고, 현탁되고, 침강하지 않거나, 응집하지 않거나, 결합되지 않거나; 또는 눈에 띄게 침강하는데 매우 오랜 시간이 걸린다.

- "콜로이드 입자" 는 분산되고, 현탁될 수 있고, 침강하지 않거나, 응집하지 않거나 또는 결합하지 않는 입자; 또는 다른 물질, 전형적으로 수성 또는 유기 용매 중에, 눈에 띄게 침강하는데 매우 오랜 시간이 걸리며, 상기 물질에 용해되지 않는 입자들을 가리킨다. "콜로이드 입자" 는 기질 (substrate) 에서 성장한 입자를 나타내지 않는다.

- "불투과성" 은 재료로서, 그 재료 내로의 외부 분자 종 또는 유체 (액체 또는 기체) 의 확산을 제한하거나 방지하는 재료를 가리킨다.

- "투과성" 은 재료로서, 그 재료 내로의 외부 분자 종 또는 유체 (액체 또는 기체) 의 확산을 허용하는 재료를 가리킨다.

- "외부 분자 종 또는 유체 (액체 또는 기체)" 는 재료 또는 입자 외부로부터 유래하는 분자 종 또는 유체 (액체 또는 기체) 를 가리킨다.

- "패킹 분율" 은 대상물의 앙상블이 공간을 채우는 체적과 그 공간의 체적 사이의 체적 비를 가리킨다. 패킹 분율, 패킹 밀도 및 패킹 인자라는 용어들은 본 발명에서 서로 교환 가능하다.

- "로딩 차지" 는 공간에 포함된 대상물의 앙상블의 질량과 그 공간의 질량 사이의 질량 비를 가리킨다.

- "광학적으로 투명한" 은 광의 10%, 5%, 2.5%, 1%, 0.99%, 0.98%, 0.97%, 0.96%, 0.95%, 0.94%, 0.93%, 0.92%, 0.91%, 0.9%, 0.89%, 0.88%, 0.87%, 0.86%, 0.85%, 0.84%, 0.83%, 0.82%, 0.81%, 0.8%, 0.79%, 0.78%, 0.77%, 0.76%, 0.75%, 0.74%, 0.73%, 0.72%, 0.71%, 0.7%, 0.69%, 0.68%, 0.67%, 0.66%, 0.65%, 0.64%, 0.63%, 0.62%, 0.61%, 0.6%, 0.59%, 0.58%, 0.57%, 0.56%, 0.55%, 0.54%, 0.53%, 0.52%, 0.51%, 0.5%, 0.49%, 0.48%, 0.47%, 0.46%, 0.45%, 0.44%, 0.43%, 0.42%, 0.41%, 0.4%, 0.39%, 0.38%, 0.37%, 0.36%, 0.35%, 0.34%, 0.33%, 0.32%, 0.31%, 0.3%, 0.29%, 0.28%, 0.27%, 0.26%, 0.25%, 0.24%, 0.23%, 0.22%, 0.21%, 0.2%, 0.19%, 0.18%, 0.17%, 0.16%, 0.15%, 0.14%, 0.13%, 0.12%, 0.11%, 0.1%, 0.09%, 0.08%, 0.07%, 0.06%, 0.05%, 0.04%, 0.03%, 0.02%, 0.01%, 0.009%, 0.008%, 0.007%, 0.006%, 0.005%, 0.004%, 0.003%, 0.002%, 0.001%, 0.0009%, 0.0008%, 0.0007%, 0.0006%, 0.0005%, 0.0004%, 0.0003%, 0.0002%, 0.0001%, 또는 0% 미만을 흡수하는 재료를 지칭한다. 이는 파장의 가시 범위 및/또는 파장의 적외선 범위 (특히 900 nm 내지 1000 nm 또는 1300 nm 내지 1500 nm) 에 적용될 수도 있다.

- "다분산" 은 크기 차가 20% 이상인 다양한 크기의 입자 또는 액적을 가리킨다.

- "단분산" 은 크기 차가 20%, 15%, 10%, 바람직하게는 5% 미만인 입자 또는 액적을 가리킨다.

- "좁은 크기 분포" 는 평균 크기의 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 또는 40% 미만의 통계적 입자 세트의 크기 분포를 가리킨다.

- "부분적으로" 는 불완전하다는 의미이다. 리간드 교환의 경우, 부분적으로는 입자 표면에서 리간드들의 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% 가 성공적으로 교환되었음을 의미한다.

- 용어 "필름", "층" 또는 "시트" 는 본 발명에서 서로 교환 가능하다.

- "나노혈소판" 은 2D 형상의 입자를 지칭하며, 여기서 상기 나노혈소판의 최소 치수는 상기 나노혈소판의 최대 치수보다 적어도 1.5, 적어도 2, 적어도 2.5, 적어도 3, 적어도 3.5, 적어도 4, 적어도 4.5, 또는 적어도 5 의 인자 (종횡비) 만큼 작다.

- "인트라밴드" 는 광학 전이를 지칭하며, 이는 실제로 단일 밴드 내에서 또는 플라즈모닉 흡수로부터의 인트라밴드 전이에 기초한다.

- "ROHS 준수" 는 전기 및 전자 장비에서의 특정 유해 물질의 사용 제한에 관한 2011년 6월 8일 유럽 의회와 이사회의 2011/65/EU 지침을 준수하는 재료를 가리킨다.

- "수성 용매" 는 물이 상기 수성 용매에 함유된 다른 화학 종에 비해 몰비의 측면에서 그리고/또는 질량의 측면에서 그리고/또는 체적의 측면에서 주요 화학 종인, 독특한 상의 용매로서 정의된다. 수성 용매는 물, 물과 섞일 수 있는 유기 용매, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 아세톤, 테트라하이드로푸란, n-메틸포름아미드, n,n-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드 또는 이들의 혼합물과 혼합된 물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

- "증기" 는 기체 상태의 물질을 가리키며, 이 물질은 표준 압력 및 온도 조건에서 액체 또는 고체 상태이다.

- "가스" 는 표준 압력 및 온도 조건에서 기체 상태의 물질을 가리킨다.

- "표준 조건" 은 온도 및 압력의 표준 조건, 즉 각각 273.15 K 및 10⁵ Pa 을 가리킨다.

- 본 명세서에서 사용되는 것과 같은 "가전자대" 는 페르미 레벨에 가장 가까운 (전도대를 갖는) 2 개의 밴드들 중 하나를 지칭하며, 이는 재료의 전기 전도도를 결정한다. "가전자대" 는 전자들이 일반적으로 절대 제로 온도에서 존재하는 전자 에너지들의 가장 높은 범위이다.

- 본 명세서에서 사용되는 것과 같은 "전도대" 는 페르미 레벨에 가장 가까운 (가전자대를 갖는) 2 개의 밴드들 중 하나를 지칭하며, 이는 재료의 전기 전도도를 결정한다. "전도대" 는 비어 있는 전자 상태의 가장 낮은 범위이다.

- 본 명세서에서 사용되는 것과 같은 "밴드 갭" 은 가전자대의 상부와 전도대의 하부 사이의 에너지 차이, 즉, 에너지의 양자화로 인해 전자 상태가 존재하지 않는 에너지 범위를 의미한다. 전기 전도도는 가전자대로부터 전도대로의 여기에 대한 전자의 민감성에 의해 결정된다.

- "알킬" 은 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 6 범위의 탄소 원자 수를 갖는 임의의 포화 선형 또는 분지형 탄화수소 사슬을 지칭하고, 보다 바람직하게는 탄화수소 사슬은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸 및 tert-부틸로부터 선택된다. 알킬기는 포화 또는 불포화 아릴기에 의해 치환될 수 있다.

- 알킬기와 관련하여 접미사 "ene" ("알킬렌") 이 사용되는 경우, 이는 다른 기에의 부착점으로서 2 개의 단일 결합을 갖는 본원에서 정의된 알킬기를 의미하는 것으로 의도된다. 용어 "알킬렌" 은 메틸렌, 에틸렌, 메틸메틸렌, 프로필렌, 에틸에틸렌 및 1,2-디메틸에틸렌을 포함한다.

- "아릴" 은 5 내지 20, 바람직하게는 6 내지 12 범위의 탄소 원자 수를 가지고 하나 이상의 방향족 고리를 갖는 (2 개의 고리가 있는 경우, 바이아릴이라 함) 단환식 또는 다환식 시스템을 가리키며, 그 중에서 페닐기, 비페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 테트라하이드로나프틸기, 인다닐기 및 비나프틸기를 언급할 수 있다. 용어 "아릴" 은 또한 산소, 질소 또는 황 원자로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 임의의 방향족 고리를 의미한다. 아릴기는 히드록실기, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6 개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 알킬기, 특히 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 알콕시기 또는 할로겐 원자, 특히 브롬, 염소 및 요오드, 니트로기, 시아노기, 아지도기, 알데히드기, 보로네이토기, 페닐, CF3, 메틸렌디옥시, 에틸렌디옥시, SO2NRR’, NRR', COOR (여기서 R 및 R' 는 H 및 알킬로 이루어진 그룹으로부터 각각 독립적으로 선택됨), 상기한 것처럼 치환될 수 있는 제 2 아릴기 중에서, 서로 독립적으로 선택된 1 내지 3 치환기에 의해 치환될 수 있다. 아릴의 비제한적인 예는 페닐, 비페닐릴, 비페닐레닐 (biphenylenyl), 5- 또는 6- 테트랄리닐 (tetralinyl), 나프탈렌-1- 또는 -2-일, 4-, 5-, 6 또는 7-인데닐, 1- 2-, 3-, 4- 또는 5- 아세나프틸레닐, 3-, 4- 또는 5-아세나프테닐, 1- 또는 2-펜탈레닐, 4- 또는 5-인다닐, 5-, 6-, 7- 또는 8-테트라하이드로나프틸, 1,2,3,4-테트라하이드로나프틸, 1,4-디하이드로나프틸, 1-, 2-, 3-, 4- 또는 5-피레닐을 포함한다.

- 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "칼코게나이드" 는, (i) O, S, Se, Te, Po 를 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 칼코겐 음이온, 및 (ii) 적어도 하나 이상의 양전성 원소를 포함하거나 이들로 이루어진 화합물을 의미한다.

- "아민" 은 하나 이상의 수소 원자의, 유기 라디칼로의 치환에 의해 암모니아 NH₃로부터 유도된 임의의 기를 가리킨다.

- "아지도" 는 -N₃ 기를 가리킨다.

상세한 설명

다음의 상세한 설명은 도면과 관련하여 읽을 때 더 잘 이해될 것이다. 예시를 위해, 바람직한 실시형태에서 잉크가 도시된다. 그러나, 도시된 정확한 배열, 구조, 특징, 실시형태 및 양태로 적용이 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.

본 발명은 다음을 포함하는 잉크에 관한 것이다:

여기서:

E 는 O, S, Se, Te, C, N, P, As, Sb, F, Cl, Br, I, F, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; 그리고

A 는 O, S, Se, Te, C, N, P, As, Sb, F, Cl, Br, I, F, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;

본 명세서에서 "금속" 은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속 및/또는 전이후 금속을 지칭한다.

본 명세서에서 "결합제" 는, 열처리시, 입자들을 함께 접촉하고 입자들을 함께 고정하여 응집성 전체를 형성하는 한편, 입자들의 본래의 광학적 특성들을 보존하는, 각각의 입자의 표면의 부분적으로 또는 전체적으로 코팅한 임의의 재료를 지칭한다. 결합제와 달리, 리간드는 상기 입자들을 결합시킬 수 없고, 입자들의 본래의 광학적 특성을 보존할 수 없다.

즉, 잉크는 적어도 하나의 입자, 적어도 하나의 리간드, 적어도 하나의 액체 비히클, 및 적어도 하나의 금속-함유 전구체를 포함한다. 실제로, 입자의 콜로이드성 분산액은 복수의 입자, 적어도 하나의 리간드 및 적어도 하나의 액체 비히클 (즉, 적어도 하나의 용매) 을 포함한다.

잉크는 기판 상에 디포짓되고 그 후 상기 기판 상에 고체 필름을 생성하도록 의도된 액체 분산액으로서 정의된다.

입자의 안정한 콜로이드성 분산을 갖기 위해서는 유기 리간드의 사용이 필수적이다. 그러나, 이러한 유기 리간드는 긴 탄소 사슬을 가지며, 기판 상의 잉크의 디포지션으로부터 수득된 재료 내의 전기적 연속을 방지하는 입자들의 간격을 초래한다. 따라서, 수득된 재료는 만족스러운 전기 전도도를 나타내지 않을 것이다. 상기 긴 탄소 사슬 리간드를 금속 할라이드 결합제로 대체하는 것은 입자 사이의 전기적 접촉, 따라서 수득된 재료에서의 전기적 연속성을 획득하도록 허용하였다. 금속 할라이드 결합제는 입자의 표면 상에 금속 할라이드의 매우 얇은 층을 형성하여, 인접한 입자들 사이에 밀접한 접촉을 허용하여, 전기적 연속성을 허용한다 (도 2 참조).

본 출원인은 놀랍게도, 디포짓된 잉크의 어닐링 시에, 상기 결합제가 입자의 표면 상에 금속 할라이드의 얇은 층을 형성할 수 있고, 따라서 입자들을 고온 열화에서 보호할 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 수득된 재료는 광전자 디바이스의 제조 동안 또는 상기 디바이스의 동작 동안 발생할 수도 있는 열처리 전후에 주위 온도 (20 ℃-60 ℃) 에서 동일한 성능 (광학적 및 전기적) 을 나타내며, 상기 열처리는 전형적으로 100-200 ℃ 범위이다.

따라서, 본 발명의 목적은 우수한 고온 안정성을 갖는 전도성 잉크를 제공하는 것이며, 특히 상기 잉크를 디포지션 및 어닐링한 후, 우수한 고온 안정성을 가지는 전도성 필름을 형성할 수 있는 잉크를 제공하는 것이다. "고온 안정성" 은 잉크, 및/또는 필름이 열 처리 (전형적으로 30 분 내지 수 시간 동안 100 ℃ 내지 200 ℃) 를 겪더라도, 주위 온도 (20 ℃ 내지 60 ℃) 에서 동일한 성능 (광학적 및 전기적) 을 유지하기 위해, 잉크, 및/또는 상기 잉크의 디포지션 및 어닐링에 의해 수득된 필름의 용량을 지칭한다.

일단 높은 온도, 전형적으로 60 ℃ 내지 200 ℃ 에 도달하면, "고온 안정성" 은 이 온도에서 시간을 따라 동일한 성능 (광학적 및 전기적) 을 유지하기 위해 잉크, 및/또는 상기 잉크의 디포지션 및 어닐링에 의해 수득된 필름의 용량을 지칭한다. 여기서 화학식 M_xQ_yE_zA_w(I) 와 M_xN_yE_zA_w는 상호교환가능하게 사용될 수 있다.

금속 할라이드 결합제는 금속 할라이드를 잉크에 용해시키거나, 용매화시키거나, 해리시킴으로써 수득된다.

일 실시형태에서, 잉크 내의 입자들의 양은 잉크의 총 중량을 기준으로 1 내지 40 wt%, 바람직하게는 1 내지 20 wt% 범위이다.

본 개시에서 입자는 예를 들어, 형광 입자 또는 인광 입자와 같은 발광 입자일 수도 있다.

일 실시형태에서, 입자는 적어도 하나의 흡수 피크를 갖는 흡수 스펙트럼을 가지며, 여기서 상기 적어도 하나의 흡수 피크는 약 750 nm 내지 1.5 ㎛ 범위의 최대 흡수 파장을 갖는다. 특정 실시형태에서, 흡수 피크는 850 nm 내지 1000 nm, 더욱 바람직하게는 900 nm 내지 1000 nm, 더욱 더 바람직하게는 925 nm 내지 975 nm 범위의 최대 흡수 파장을 갖는다. 다른 특정 실시형태에서, 흡수 피크는 1300 nm 내지 1500 nm 범위의 최대 흡수 파장을 갖는다.

일 실시형태에서, 입자들은 적어도 하나의 방출 피크를 갖는 방출 스펙트럼을 나타내고, 상기 방출 피크는 약 750 nm 내지 약 2 ㎛, 바람직하게는 1 내지 1.8 ㎛ 범위의 최대 방출 파장을 갖는다. 이 실시형태에서, 발광 입자는 근적외선, 중적외선, 또는 적외선 광을 방출한다.

일 실시형태에서, 입자는 약 90 nm, 약 80 nm, 약 70 nm, 약 60 nm, 약 50 nm, 약 40 nm, 약 30 nm, 약 25 nm, 약 20 nm, 약 15 nm, 또는 약 10 nm 미만의 파장의 가시 범위에서 반치폭 (FWHM) 을 갖는 적어도 하나의 방출 피크를 갖는 방출 스펙트럼을 나타낸다. 즉, 입자는 약 0.40 eV, 약 0.35 eV, 약 0.30 eV, 약 0.25 eV, 약 0.22 eV, 약 0.17 eV, 약 0.13 eV, 약 0.10 eV, 약 0.08 eV, 약 0.06 eV, 또는 약 0.04 eV 미만의 파장의 가시 범위에서 반치폭 (FWHM) 을 갖는 적어도 하나의 방출 피크를 갖는 방출 스펙트럼을 나타낸다.

일 실시형태에서, 입자들은 100 nm 내지 250 nm 범위의 파장의 적외선 범위에서 반치폭 (FWHM) 을 갖는 적어도 하나의 방출 피크를 갖는 방출 스펙트럼을 나타낸다. 다시 말해서, 입자들은 0.08 eV 내지 0.2 eV 범위의 파장의 적외선 범위에서 반치폭 (FWHM) 을 갖는 적어도 하나의 방출 피크를 갖는 방출 스펙트럼을 나타낸다.

일 실시형태에서, 입자는 적어도 약 1%, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80%, 약 90%, 또는 약 100% 의 광발광 양자 수율 (PLQY) 을 갖는다.

바람직한 실시형태에서, 입자는 1 내지 20% 범위의 광발광 양자 수율 (PLQY) 을 갖는다.

일 실시형태에서, 입자는 광감지 입자이다. 특히, 입자는 광흡수 입자 또는 광방출 입자이다.

일 실시형태에서, 입자들은 전기 전도성이다.

일 실시형태에서, 입자들은 소수성이다.

일 실시형태에서, 입자들은 반도체 입자들이다. 특정 실시형태에서, 입자들은 반도체 나노입자들이다.

일 실시형태에서, 입자들은 예를 들어 양자점들과 같은 반도체 나노결정들이다.

특히, 입자는 M 이 Zn, Cd, Hg, Cu, Ag, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, Sb 또는 이들의 혼합물이고; E 가 O, S, Se, Te, N, P, As 또는 이들의 혼합물인 화학식 M_xE_y 의 재료를 포함할 수 있다. x 및 y 는 독립적으로 0 내지 5 의 십진수이며, 단 x 및 y 는 동시에 0 은 아니다.

일 실시형태에서, 입자는 IV 족, IIIA-VA 족, IIA-VIA 족, IIIA-VIA 족, IA-IIIA-VIA 족, IIA-VA 족, IVA-VIA 족, VIB-VIA 족, VB-VIA 족, IVB-VIA 족 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 반도체 재료를 포함한다.

특정 실시형태에서, 입자들은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, HgO, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, GeS₂, GeSe₂, SnS₂, SnSe₂, CuInS₂, CuInSe₂, AgInS₂, AgInSe₂, CuS, Cu₂S, Ag₂S, Ag₂Se, Ag₂Te, FeS, FeS₂, InP, Cd₃P₂, Zn₃P₂, CdO, ZnO, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O4, Al₂O₃, TiO₂, MgO, MgS, MgSe, MgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, MoS₂, PdS, Pd4S, WS₂, CsPbCl₃, PbBr₃, CsPbBr₃, CH₃NH₃PbI₃, CH₃NH₃PbCl₃, CH₃NH₃PbBr₃, CsPbI₃, FAPbBr₃ (여기서 FA 는 포름아미디늄을 나타냄), 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함한다.

보다 구체적인 실시형태에서, 입자들은 CdS, HgS, HgSe, HgTe, HgCdTe, PbS, PbSe, PbTe, PbCdS, PbCdSe, CuInS₂, CuInSe₂, AgInS₂, AgInSe₂, Ag₂S, Ag₂Se, InAs, InGaAs, InGaP, GaAs, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함한다.

본 개시에서, 반도체 입자들은 입자 내에 생성된 여기자의 제한 (confinement) 을 유도하는 나노메트릭 크기를 제공한다면, 상이한 형상들을 가질 수도 있다.

반도체 입자는 3 차원으로 나노메트릭 크기를 가질 수도 있어서, 모든 3 개의 공간 차원에서 여기자의 제한을 허용한다. 이러한 입자는, 예를 들어, 도 1 에 도시된 바와 같이 양자점 1 로도 공지된 나노큐브 또는 나노스피어이다.

반도체 입자들은 2 차원으로 나노메트릭 크기들을 가질 수 있고, 제 3 차원은 더 크다: 여기자들은 2 개의 공간 차원으로 제한된다. 이러한 입자는, 예를 들어 나노로드, 나노와이어 또는 나노링이다. 이 경우에, 입자들은 2D 형상을 갖는다.

반도체 입자들은 1 차원으로 나노메트릭 크기들을 가질 수도 있고, 다른 차원은 더 크다: 여기자들은 오직 하나의 공간 차원으로 제한된다. 이러한 입자는, 예를 들어, 도 1 에 도시된 바와 같은 나노플레이트 (또는 나노플레이트) (2), 나노시트, 나노리본 또는 나노디스크이다. 이 경우에, 입자들은 3D 형상을 갖는다.

반도체 입자들의 정확한 형상은 제한 특성을 정의하고; 그 후 반도체 입자들의 조성, 특히 밴드 갭에 따라 전자 및 광학 특성을 정의한다. 또한, 1 차원에서 나노메트릭 크기를 갖는 입자, 특히 나노플레이트는 다른 형상을 갖는 입자에 비해 더 예리한 감소 구역을 나타낸다는 것이 관찰되었다. 실제로, 입자의 나노 크기가 평균값을 중심으로 변동하는 경우, 감소 구역의 폭이 확대된다. 나노메트릭 크기가 단지 1 차원, 즉, 나노플레이트에 대해, 엄격한 수의 원자 층에 의해 제어될 때, 두께 변동은 거의 무효이고 흡수 상태와 비흡수 상태 사이의 전이는 매우 예리하다.

일 실시형태에서, 입자는 2 nm 내지 100 nm, 바람직하게는 2 nm 내지 50 nm, 더욱 바람직하게는 2 nm 내지 20 nm, 더욱 더 바람직하게는 2 nm 내지 10 nm 범위의 평균 크기를 갖는다.

일 실시형태에서, 입자의 최대 치수는 2 nm 내지 100 nm, 바람직하게는 2 nm 내지 50 nm, 더욱 바람직하게는 2 nm 내지 20 nm, 더욱 더 바람직하게는 2 nm 내지 10 nm 범위이다.

일 실시형태에서, 입자의 최소 치수는 2 nm 내지 100 nm, 바람직하게는 2 nm 내지 50 nm, 더욱 바람직하게는 2 nm 내지 20 nm, 더욱 더 바람직하게는 2 nm 내지 10 nm 범위이다.

일 실시형태에서, 입자의 최소 치수는 적어도 약 1.5, 적어도 약 2, 적어도 약 2.5, 적어도 약 3, 적어도 약 3.5, 적어도 약 4, 적어도 약 4.5, 또는 적어도 약 5 의 인자 (종횡비) 만큼 상기 입자의 최대 치수보다 더 작다.

일 실시형태에서, 반도체 입자들은 균질구조들이다. 균질구조는, 각각의 입자가 균질하고 모든 부피에서 동일한 국소 조성을 가짐을 의미한다. 즉, 각각의 입자는 쉘이 없는 코어 입자이다.

대안적인 실시형태에서, 반도체 입자들은 헤테로구조들이다. 헤테로구조는, 각각의 입자가 여러 개의 서브-볼륨들로 구성된다는 것을 의미하며, 각각의 서브-볼륨은 이웃하는 서브-볼륨들과 상이한 조성을 갖는다. 특정 실시형태에서, 모든 서브-볼륨들은 상이한 파라미터들, 즉, 원소 조성 및 화학량론을 갖는, 상기 개시된 화학식 (I) 에 의해 정의된 조성을 갖는다.

헤테로구조의 예는 도 1 에 도시된 바와 같은 코어/쉘 입자이며, 코어는 상기 개시된 임의의 형상을 갖는다: 나노스피어 (11 또는 44), 나노플레이트 (33). 쉘은 코어를 완전히 또는 부분적으로 덮는 층이다: 나노스피어 (12), 나노플레이트 (34 또는 45). 코어/쉘 헤테로구조의 특정 예는 코어 및 다수의 연속적인 쉘을 포함하는 다층 구조이다: 나노스피어 (12 및 13), 나노플레이트 (34 및 35). 편의를 위해, 이러한 다층의 헤테로구조를 하기에서 코어/쉘로 명명한다. 코어 및 쉘은 동일한 형상 - 예를 들어 구 (12) 에서 구 (11) - 을 가질 수도 있거나 - 예를 들어, 플레이트 (45) 에서 점 (44) 을 가지지 않을 수도 있다.

일 실시형태에서, 양자점들은 코어/쉘 양자점들이며, 코어는 쉘과 상이한 재료를 포함한다.

헤테로구조의 다른 예는 도 1 에 도시된 바와 같은 코어/크라운 입자이며, 코어는 상기 개시된 임의의 형상을 갖는다. 크라운 (23) 은 코어 (22) 의 주변에 배치된 재료의 밴드 - 여기서는 나노플레이트이다. 이러한 헤테로구조는 나노플레이트 및 나노플레이트의 에지 상에 배치된 크라운인 코어에서 특히 유용하다.

도 1 은 한 편으로는 코어와 다른 한편으로는 쉘 또는 크라운 사이의 명확한 경계를 보여준다. 헤테로구조는 또한 조성물이 코어로부터 쉘/크라운으로 연속적으로 변하는 구조를 둘러싼다: 코어와 쉘/크라운 사이에 정확한 경계가 없지만 코어의 중심에서의 특성은 쉘/크라운의 외부 경계에서의 특성과 상이하다.

여기서, 쉘에 관한 실시형태들은 재료의 조성, 두께, 특성, 층의 수에 관하여 크라운에 대해 필요한 부분을 수정한다.

일 실시형태에서, 각각의 입자는 콜로이드성 코어를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 각각의 입자는 CdS, PbS, PbSe, PbCdS, PbCdSe, PbTe, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InGaAs, InGaP, GaAs, Ag₂S, Ag₂Se, CuInS₂, CuInSe₂ 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 코어를 포함한다.

각각의 입자가 PbS 코어를 포함하는 바람직한 실시형태에서, 상기 PbS 코어는 1 nm 내지 20 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 10 nm, 더욱 바람직하게는 2 nm 내지 8 nm 범위의 평균 크기를 갖는다.

각각의 입자가 HgTe 코어를 포함하는 바람직한 실시형태에서, 상기 HgTe 코어는 1 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 10 nm 범위의 평균 크기를 갖는다.

일 실시형태에서, 입자의 코어는 1 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 10 nm 범위의 크기를 갖는다

일 실시형태에서, 쉘은 0.1 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 0.1 nm 내지 20 nm, 더욱 바람직하게는 0.1 nm 내지 10 nm, 더욱 더 바람직하게는 0.1 nm 내지 5 nm, 가장 바람직하게는 0.1 nm 내지 0.5 nm 범위의 두께를 갖는다.

일 실시형태에서, 쉘은 비정질, 결정질 또는 다결정질이다.

일 실시형태에서, 쉘은 1 층의 재료, 2 층의 재료, 3 층의 재료, 4 층의 재료, 5 층의 재료, 6 층의 재료, 7 층의 재료, 8 층의 재료, 9 층의 재료, 10 층의 재료, 11 층의 재료, 12 층의 재료, 13 층의 재료, 14 층의 재료, 15 층의 재료, 16 층의 재료, 17 층의 재료, 18 층의 재료, 19 층의 재료, 20 층의 재료 또는 그 이상의 재료를 포함하거나 이들로 구성된다.

코어가 2 개의 쉘들 (또는 그 이상) 로 부분적으로 또는 전체적으로 커버되거나 코팅되는 실시형태에서, 상기 쉘들은 별개의 또는 동일한 두께를 가질 수 있다. 즉, 상기 쉘은 독립적으로 화학식 (I) 에 의해 정의된 재료의 별개의 수의 층들을 포함할 수 있다.

코어가 2 개의 쉘들 (또는 그 이상) 로 부분적으로 또는 전체적으로 커버되거나 코팅되는 실시형태에서, 상기 쉘들은 화학식 (I) 에 의해 정의된 별개의 또는 동일한 재료들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어가 3 개의 쉘로 커버될 때, 제 1 쉘 (즉, 코어에 가장 가까운) 및 제 3 쉘은 동일한 조성을 가질 수 있는 반면 (즉, 화학식 (I) 에 의해 정의된 동일한 재료를 포함함), 제 2 쉘은 상이한 조성을 갖는다 (즉, 화학식 (I) 에 의해 정의된 상이한 재료를 포함함). 대안적으로, 코어 및 제 2 쉘은 동일한 조성을 가질 수 있는 반면 (즉, 화학식 (I) 에 의해 정의된 동일한 재료를 포함함), 제 1 쉘 및/또는 제3 쉘은 상이한 조성을 갖는다 (즉, 화학식 (I) 에 의해 정의된 상이한 재료를 포함함).

일 실시형태에서, 코어/쉘 입자의 코어는 유기 재료의 적어도 하나의 층을 포함하거나 이로 이루어진 적어도 하나의 쉘로 커버되거나 코팅될 수 있다.

일 실시형태에서, 코어/쉘 입자의 코어 및 적어도 하나의 쉘은 구획된 인터페이스 제공할 수 있는데, 즉, 코어의 재료 및 적어도 하나의 쉘의 재료는 함께 혼합되지 않는다.

일 실시형태에서, 코어/쉘 입자의 코어 및 적어도 하나의 쉘은 구배 인터페이스, 즉, 코어의 재료 및 적어도 하나의 쉘의 재료가 확산하여 산란되고, 코어의 재료 및 적어도 하나의 쉘의 재료 양자의 혼합물을 포함하는 퍼지 구역을 형성할 수 있다.

입자들의 예는 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다:

- PbS, InAs, Ag₂S, Ag₂Se, HgTe, HgCdTe, CdS, PbSe, PbCdS, PbCdSe, PbTe, HgS, HgSe, InGaAs, InGaP, GaAs, CuInS₂, CuInSe₂ 와 같은 균질구조,

- InAs/ZnS, InAs/ZnSe, InAs/CdS, InAs/CdSe, PbS/CdS, PbS/CdSe, PbSe/CdS, PbSe/CdSe, PbSe/PbS, HgS/CdS, HgS/CdSe, HgSe/CdS, HgSe/CdSe, HgSe/CdTe, HgSe/HgS, HgTe/CdS, HgTe/CdSe, HgTe/CdTe, HgTe/HgS, HgTe/HgSe, CdSe/CdS, CdSe/Cd_xZn_1-xS 와 같은 코어/쉘 헤테로구조,

- CdSe/CdS/ZnS, CdSe/ZnS/CdS, CdSe/ZnS, CdSe/Cd_xZn_1-xS/ZnS, CdSe/ZnS/Cd_xZn_1-xS, CdSe/CdS/Cd_xZn_1-xS, CdSe/ZnSe/ZnS, CdSe/ZnSe/Cd_xZn_1-xS, CdSe_xS_1-x/CdS, CdSe_xS_1-x/CdZnS, CdSe_xS_1-x/CdS/ZnS, CdSe_xS_1-x/ZnS/CdS, CdSe_xS_1-x/ZnS,

CdSe_xS_1-x/Cd_xZn_1-xS/ZnS, CdSe_xS_1-x/ZnS/Cd_xZn_1-xS, CdSe_xS_1-x/CdS/Cd_xZn_1-xS, CdSe_xS_1-x/ZnSe/ZnS, CdSe_xS_1-x/ZnSe/Cd_xZn_1-xS, InP/CdS, InP/CdS/ZnSe/ZnS, InP/Cd_xZn_1-xS, InP/CdS/ZnS, InP/ZnS/CdS, InP/ZnS, InP/Cd_xZn_1-xS/ZnS, InP/ZnS/Cd_xZn_1-xS, InP/CdS/Cd_xZn_1-xS, InP/ZnSe, InP/ZnSe/ZnS, InP/ZnSe/Cd_xZn_1-xS, InP/ZnSe_xS_1-x, InP/GaP/ZnS, In_xZn_1-xP/ZnS, In_xZn_1-xP/ZnS, InP/GaP/ZnSe, InP/ZnS/ZnSe, InP/GaP/ZnSe/ZnS, and InP/ZnS/ZnSe/ZnS, PbS/CdS/ZnO, PbS/CdS/PbO, PbS/CdS/Al₂O₃, PbS/CdS/MgO, PbS/CdS/ZnS, PbS/CdS/ZnSe, PbS/CdS/ZnTe, PbS/CdSe/ZnO, PbS/CdSe/PbO, PbS/CdSe/Al₂O₃, PbS/CdSe/MgO, PbS/CdSe/CdS, PbS/CdSe/ZnS, PbS/CdSe/ZnSe, PbS/CdSe/ZnTe, PbS/CdZnS/ZnO, PbS/CdZnS/PbO, PbS/CdZnS/Al₂O₃, PbS/CdZnS/MgO, PbS/CdZnS/CdS, PbS/CdZnS/ZnS, PbS/CdZnS/ZnSe, PbS/CdZnS/ZnTe, PbS/CdZnSe/ZnO, PbS/CdZnSe/PbO, PbS/CdZnSe/Al₂O₃, PbS/CdZnSe/MgO, PbS/CdZnSe/CdS, PbS/CdZnSe/ZnS, PbS/CdZnSe/ZnSe, PbS/CdZnSe/ZnTe, PbS/ZnS/ZnO, PbS/ZnS/PbO, PbS/ZnS/Al₂O₃, PbS/ZnS/MgO, PbS/ZnS/CdS, PbS/ZnS/ZnSe, PbS/ZnS/ZnTe, PbS/ZnSe/ZnO, PbS/ZnSe/PbO, PbS/ZnSe/Al₂O₃, PbS/ZnSe/MgO, PbS/ZnSe/CdS, PbS/ZnSe/ZnS, PbS/ZnSe/ZnTe, PbSe/CdS/ZnO, PbSe/CdS/PbO, PbSe/CdS/Al₂O₃, PbSe/CdS/MgO, PbSe/CdS/ZnS, PbSe/CdS/ZnSe, PbSe/CdS/ZnTe, PbSe/CdSe/ZnO, PbSe/CdSe/PbO, PbSe/CdSe/Al₂O₃, PbSe/CdSe/MgO, PbSe/CdSe/CdS, PbSe/CdSe/ZnS, PbSe/CdSe/ZnSe, PbSe/CdSe/ZnTe, PbSe/PbS/ZnO, PbSe/PbS/PbO, PbSe/PbS/Al₂O₃, PbSe/PbS/MgO, PbSe/PbS/CdS, PbSe/PbS/ZnS, PbSe/PbS/ZnSe, PbSe/PbS/ZnTe, PbSe/CdZnS/ZnO, PbSe/CdZnS/PbO, PbSe/CdZnS/Al₂O₃, PbSe/CdZnS/MgO, PbSe/CdZnS/CdS, PbSe/CdZnS/ZnS, PbSe/CdZnS/ZnSe, PbSe/CdZnS/ZnTe, PbSe/CdZnSe/ZnO, PbSe/CdZnSe/PbO, PbSe/CdZnSe/Al₂O₃, PbSe/CdZnSe/MgO, PbSe/CdZnSe/CdS, PbSe/CdZnSe/ZnS, PbSe/CdZnSe/ZnSe, PbSe/CdZnSe/ZnTe, PbSe/ZnS/ZnO, PbSe/ZnS/PbO, PbSe/ZnS/Al₂O₃, PbSe/ZnS/MgO, PbSe/ZnS/CdS, PbSe/ZnS/ZnSe, PbSe/ZnS/ZnTe, PbSe/ZnSe/ZnO, PbSe/ZnSe/PbO, PbSe/ZnSe/Al₂O₃, PbSe/ZnSe/MgO, PbSe/ZnSe/CdS, PbSe/ZnSe/ZnS, PbSe/ZnSe/ZnTe, PbTe/CdS/ZnO, PbTe/CdS/PbO, PbTe/CdS/Al₂O₃, PbTe/CdS/MgO, PbTe/CdS/ZnS, PbTe/CdS/ZnSe, PbTe/CdS/ZnTe, PbTe/CdSe/ZnO, PbTe/CdSe/PbO, PbTe/CdSe/Al₂O₃, PbTe/CdSe/MgO, PbTe/CdSe/CdS, PbTe/CdSe/ZnS, PbTe/CdSe/ZnSe, PbTe/CdSe/ZnTe, PbTe/PbS/ZnO, PbTe/PbS/PbO, PbTe/PbS/Al₂O₃, PbTe/PbS/MgO, PbTe/PbS/CdS, PbTe/PbS/ZnS, PbTe/PbS/ZnSe, PbTe/PbS/ZnTe, PbTe/CdZnS/ZnO, PbTe/CdZnS/PbO, PbTe/CdZnS/Al₂O₃, PbTe/CdZnS/MgO, PbTe/CdZnS/CdS, PbTe/CdZnS/ZnS, PbTe/CdZnS/ZnSe, PbTe/CdZnS/ZnTe, PbTe/CdZnSe/ZnO, PbTe/CdZnSe/PbO, PbTe/CdZnSe/Al₂O₃, PbTe/CdZnSe/MgO, PbTe/CdZnSe/CdS, PbTe/CdZnSe/ZnS, PbTe/CdZnSe/ZnSe, PbTe/CdZnSe/ZnTe, PbTe/ZnS/ZnO, PbTe/ZnS/PbO, PbTe/ZnS/Al₂O₃, PbTe/ZnS/MgO, PbTe/ZnS/CdS, PbTe/ZnS/ZnSe, PbTe/ZnS/ZnTe, PbTe/ZnSe/ZnO, PbTe/ZnSe/PbO, PbTe/ZnSe/Al₂O₃, PbTe/ZnSe/MgO, PbTe/ZnSe/CdS, PbTe/ZnSe/ZnS, PbTe/ZnSe/ZnTe, CdS/PbS/ZnO, CdS/PbS/PbO, CdS/PbS/Al₂O₃, CdS/PbS/MgO, CdS/PbS/CdS, CdS/PbS/ZnS, CdS/PbS/ZnSe, CdS/PbS/ZnTe, CdS/CdSe/ZnO, CdS/CdSe/PbO, CdS/CdSe/Al₂O₃, CdS/CdSe/MgO, CdS/CdSe/CdS, CdS/CdSe/ZnS, CdS/CdSe/ZnSe, CdS/CdSe/ZnTe, CdS/CdZnS/ZnO, CdS/CdZnS/PbO, CdS/CdZnS/Al₂O₃, CdS/CdZnS/MgO, CdS/CdZnS/CdS, CdS/CdZnS/ZnS, CdS/CdZnS/ZnSe, CdS/CdZnS/ZnTe, CdS/CdZnSe/ZnO, CdS/CdZnSe/PbO, CdS/CdZnSe/Al₂O₃, CdS/CdZnSe/MgO, CdS/CdZnSe/CdS, CdS/CdZnSe/ZnS, CdS/CdZnSe/ZnSe, CdS/CdZnSe/ZnTe, CdS/ZnS/ZnO, CdS/ZnS/PbO, CdS/ZnS/Al₂O₃, CdS/ZnS/MgO, CdS/ZnS/CdS, CdS/ZnS/ZnSe, CdS/ZnS/ZnTe, CdS/ZnSe/ZnO, CdS/ZnSe/PbO, CdS/ZnSe/Al₂O₃, CdS/ZnSe/MgO, CdS/ZnSe/CdS, CdS/ZnSe/ZnS, CdS/ZnSe/ZnTe, HgTe/CdS/ZnO, HgTe/CdS/PbO, HgTe/CdS/Al₂O₃, HgTe/CdS/MgO, HgTe/CdS/ZnS, HgTe/CdS/ZnSe, HgTe/CdS/ZnTe, HgTe/CdSe/ZnO, HgTe/CdSe/PbO, HgTe/CdSe/Al₂O₃, HgTe/CdSe/MgO, HgTe/CdSe/CdS, HgTe/CdSe/ZnS, HgTe/CdSe/ZnSe, HgTe/CdSe/ZnTe, HgTe/PbS/ZnO, HgTe/PbS/PbO, HgTe/PbS/Al₂O₃, HgTe/PbS/MgO, HgTe/PbS/CdS, HgTe/PbS/ZnS, HgTe/PbS/ZnSe, HgTe/PbS/ZnTe, HgTe/CdZnS/ZnO, HgTe/CdZnS/PbO, HgTe/CdZnS/Al₂O₃, HgTe/CdZnS/MgO, HgTe/CdZnS/CdS, HgTe/CdZnS/ZnS, HgTe/CdZnS/ZnSe, HgTe/CdZnS/ZnTe, HgTe/CdZnSe/ZnO, HgTe/CdZnSe/PbO, HgTe/CdZnSe/Al₂O₃, HgTe/CdZnSe/MgO, HgTe/CdZnSe/CdS, HgTe/CdZnSe/ZnS, HgTe/CdZnSe/ZnSe, HgTe/CdZnSe/ZnTe, HgTe/ZnS/ZnO, HgTe/ZnS/PbO, HgTe/ZnS/Al₂O₃, HgTe/ZnS/MgO, HgTe/ZnS/CdS, HgTe/ZnS/ZnSe, HgTe/ZnS/ZnTe, HgTe/ZnSe/ZnO, HgTe/ZnSe/PbO, HgTe/ZnSe/Al₂O₃, HgTe/ZnSe/MgO, HgTe/ZnSe/CdS, HgTe/ZnSe/ZnS, HgTe/ZnSe/ZnTe, HgS/CdS/ZnO, HgS/CdS/PbO, HgS/CdS/Al₂O₃, HgS/CdS/MgO, HgS/CdS/ZnS, HgS/CdS/ZnSe, HgS/CdS/ZnTe, HgS/CdSe/ZnO, HgS/CdSe/PbO, HgS/CdSe/Al₂O₃, HgS/CdSe/MgO, HgS/CdSe/CdS, HgS/CdSe/ZnS, HgS/CdSe/ZnSe, HgS/CdSe/ZnTe, HgS/PbS/ZnO, HgS/PbS/PbO, HgS/PbS/Al₂O₃, HgS/PbS/MgO, HgS/PbS/CdS, HgS/PbS/ZnS, HgS/PbS/ZnSe, HgS/PbS/ZnTe, HgS/CdZnS/ZnO, HgS/CdZnS/PbO, HgS/CdZnS/Al₂O₃, HgS/CdZnS/MgO, HgS/CdZnS/CdS, HgS/CdZnS/ZnS, HgS/CdZnS/ZnSe, HgS/CdZnS/ZnTe, HgS/CdZnSe/ZnO, HgS/CdZnSe/PbO, HgS/CdZnSe/Al₂O₃, HgS/CdZnSe/MgO, HgS/CdZnSe/CdS, HgS/CdZnSe/ZnS, HgS/CdZnSe/ZnSe, HgS/CdZnSe/ZnTe, HgS/ZnS/ZnO, HgS/ZnS/PbO, HgS/ZnS/Al₂O₃, HgS/ZnS/MgO, HgS/ZnS/CdS, HgS/ZnS/ZnSe, HgS/ZnS/ZnTe, HgS/ZnSe/ZnO, HgS/ZnSe/PbO, HgS/ZnSe/Al₂O₃, HgS/ZnSe/MgO, HgS/ZnSe/CdS, HgS/ZnSe/ZnS, HgS/ZnSe/ZnS, HgS/ZnSe/ZnTe, HgSe/CdS/ZnO, HgSe/CdS/PbO, HgSe/CdS/Al₂O₃, HgSe/CdS/MgO, HgSe/CdS/ZnS, HgSe/CdS/ZnSe, HgSe/CdS/ZnTe, HgSe/CdSe/ZnO, HgSe/CdSe/PbO, HgSe/CdSe/Al₂O₃, HgSe/CdSe/MgO, HgSe/CdSe/CdS, HgSe/CdSe/ZnS, HgSe/CdSe/ZnSe, HgSe/CdSe/ZnTe, HgSe/PbS/ZnO, HgSe/PbS/PbO, HgSe/PbS/Al₂O₃, HgSe/PbS/MgO, HgSe/PbS/CdS, HgSe/PbS/ZnS, HgSe/PbS/ZnSe, HgSe/PbS/ZnTe, HgSe/CdZnS/ZnO, HgSe/CdZnS/PbO, HgSe/CdZnS/Al₂O₃, HgSe/CdZnS/MgO, HgSe/CdZnS/CdS, HgSe/CdZnS/ZnS, HgSe/CdZnS/ZnSe, HgSe/CdZnS/ZnTe, HgSe/CdZnSe/ZnO, HgSe/CdZnSe/PbO, HgSe/CdZnSe/Al₂O₃, HgSe/CdZnSe/MgO, HgSe/CdZnSe/CdS, HgSe/CdZnSe/ZnS, HgSe/CdZnSe/ZnSe, HgSe/CdZnSe/ZnTe, HgSe/ZnS/ZnO, HgSe/ZnS/PbO, HgSe/ZnS/Al₂O₃, HgSe/ZnS/MgO, HgSe/ZnS/CdS, HgSe/ZnS/ZnSe, HgSe/ZnS/ZnTe, HgSe/ZnSe/ZnO, HgSe/ZnSe/PbO, HgSe/ZnSe/Al₂O₃, HgSe/ZnSe/MgO, HgSe/ZnSe/CdS, HgSe/ZnSe/ZnS 및 HgSe/ZnSe/ZnTe 와 같은 코어/쉘/쉘 헤테로구조;

[X/Y/Z 에서, X 는 코어이고, Y 는 제 1 쉘이고, Z 는 제 2 쉘임]; 여기서 x 는 0 내지 1 의 십진수이다.

바람직한 실시형태에서, 코어/쉘 입자의 적어도 하나의 쉘은 PbS, CdS, CdSe, CdTe, CdO, CdZnS, CdZnSe, PbSe, PbTe, PbCdS, ZnS, ZnSe, HgS, HgSe, GaN, GaAs, InGaAs, InAs, InP, InGaP, CuS, CuSe, SnO₂ 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하거나 이들로 이루어진다.

바람직한 실시형태에서, 입자는 코어 및 쉘을 포함하는 코어/쉘 입자이고, 여기서 입자는 다음을 포함한다:

(i) PbS, PbSe, PbTe, CdS, PbCdS, PbCdSe, HgTe, HgS, HgSe, InAs, InGaAs, InGaP, GaAs, Ag₂S, Ag₂Se, CuInS₂, CuInSe₂ 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 제 1 재료를 포함하는 코어; 및

(ii) HgS, HgSe, CdS, PbS, CdTe, CdSe, CdZnS, CdZnSe, ZnS 및 ZnSe 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 제 2 재료를 포함하는 제 1 쉘.

바람직한 실시형태에서, 입자는 코어 및 2 개의 쉘들을 포함하는 코어/쉘 입자이고, 여기서 입자는 다음을 포함한다:

(i) PbS, PbSe, PbCdS, PbCdSe, PbTe, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InGaAs, InGaP, GaAs, CuInS₂, CuInSe₂ 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된, 그리고 바람직하게는 PbS, PbSe, PbTe, HgTe, HgS, HgSe 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택된 제 1 재료를 포함하는 코어;

(ii) CdS, CdSe, CdO, CdZnS, CdZnSe, PbSe, PbTe, PbCdS, ZnS, ZnSe, HgS, GaN, GaAs, InGaAs, InAs, InP, InGaP, CuS, CuSe, SnO₂ 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 재료; 및 바람직하게는 CdS, CdSe, CdZnS, CdZnSe, ZnS 및 ZnSe 의 군으로부터 선택된 제 2 재료를 포함하는 제 1 쉘, 및

(iii) 화학식 M_xE_y 의 제 3 재료를 포함하는 제 2 쉘을 포함하며, 여기서:

- M 은 Zn, Cd, Hg, Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Fe, Ru, Os, Mn, Tc, Re, Cr, Mo, W, V, Nd, Ta, Ti, Zr, Hf, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Cs 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택되고;

- E 는 O, S, Se, Te, P, N 및 As 를 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택되고;

- x 는 0.05 ≤ x ≤ 0.95 인 십진수이고;

- y 는 0.05 ≤ y ≤ 0.95 인 십진수이고;

- x + y = 1 이다.

(i) PbS, PbSe, PbTe, HgTe, HgS, HgSe, InAs 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 제 1 재료를 포함하는 코어;

(ii) HgS, HgSe, CdS, PbS, CdTe, CdSe, CdZnS, CdZnSe, ZnS 및 ZnSe 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 제 2 재료를 포함하는 제 1 쉘; 및

(iii) ZnO, PbO, Al₂O₃, MgO, CdS, ZnS, ZnSe, ZnTe 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 제 3 재료를 포함하는 제 2 쉘을 포함한다.

일 실시형태에서, 본 발명의 잉크는 적어도 하나의 리간드를 포함한다. 즉, 입자의 콜로이드성 분산액은 적어도 하나의 리간드를 포함한다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 리간드는 유기 리간드, 무기 리간드, 하이브리드 유기/무기 리간드 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된다.

무기 리간드 및 하이브리드 유기/무기 리간드는 음이온과 양이온의 쌍, 금속염 또는 착물, 또는 이들의 혼합물로 구성된다.

적합한 음이온의 적절한 예는 S^2-, HS^-, Se^2-, HSe^-, Te^2-, OH^-, BF₄ ^-, PF₆ ^-, Cl^-, Br^-, I^-, F^-, PbI₃ ^-, PbI₄ ^2-, PbI₆ ^3-, CH₃COO^-, HCOO^-, 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이에 제한되지 않는다.

적합한 양이온의 적절한 예는 NH₄ ⁺, CH₃NH₃ ⁺, (CH₃)₂NH₂ ⁺, (CH₃)₃NH⁺, (CH₃)₄N⁺, (C_xH_y)_zN^4-z+, PbI⁺, Pb²⁺, Cs⁺, Na⁺, K⁺, Li⁺, H⁺, Bi³⁺, Sn²⁺, 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이에 제한되지 않는다.

금속염 및 착물의 적절한 예는 As₂S₃, As₂Se₃, Sb₂S₃, As₂Te₃, Sb₂S₃, Sb₂Se₃, Sb₂Te₃, PbCl₂, PbI₂, PbBr₂, CdCl₂, CdBr₂, CdI₂, InCl₃, InBr₃, InI₃, 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 리간드는 유기 또는 하이브리드 유기/무기 리간드이다.

일 실시형태들에서, 적어도 하나의 리간드는 중성 분자이다.

중성 분자의 적절한 예는 2-메르캅토아세트산, 3-메르캅토프로피온산, 12-메르캅토도데칸산, 2-메르캅토에틸트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 12-메르캅토도데실트리메톡시실란, 11-메르캅토-1-운데카놀, 16-히드록시헥사데칸산, 리시놀산, 시스테아민, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

중성 분자의 추가의 적합한 예는 C₃ 내지 C₂₀ 알칸티올, 선형 또는 분지형, 예컨대 비제한적으로 프로판티올, 부탄티올, 펜타네티올, 헥산티올, 헵탄티올, 옥탄티올, 노난티올, 데칸티올, 운데칸티올, 도데칸티올, 트리데칸티올, 테트라데칸티올, 펜타데칸티올, 헥사데칸티올, 헵타데칸티올, 옥타데칸티올, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

중성 분자의 추가의 적합한 예는 티오글리세롤, 글리세롤, 3-메르캅토프로판-1,2-디올, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

중성 분자의 추가의 적합한 예는 C₃ 내지 C₂₀ 1차 아민, 선형 또는 분지형, 예컨대 비제한적으로 에틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 이소부틸아민, 옥틸아민, 펜틸아민, 이소아밀아민, 헥실아민, 에틸헥실아민, 아닐린, 올레일아민 등, 올레에이트 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

중성 분자의 추가의 적합한 예는 C₃ 내지 C₂₀ 2차 아민, 예컨대 비제한적으로 디에틸아민을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

중성 분자의 추가의 적합한 예는 C₂ 내지 C₈ 3차 아민, 예컨대 비제한적으로 트리에틸아민을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

중성 분자의 추가의 적합한 예는 인-함유 분자, 예컨대, 비제한적으로, 포스핀, 포스폰산, 포스핀산, 트리스(하이드록시메틸)포스핀 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 리간드는 입자들의 n-도핑을 허용한다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 리간드는 입자들의 p-도핑을 허용한다.

입자의 도핑은 상기 입자의 전도성 특징을 변경하기 위해 매우 소량의 "불순물"을 첨가하는 것을 의미한다. "n-도핑" 은 과량의 음으로 하전된 전자를 생성하는 것을 포함하고; 반면에 "p-도핑" 은 음으로 하전된 전자의 결핍, 즉, 과량의 정공 (양으로 하전된 것으로 간주될 수 있음) 을 생성하는 것을 포함한다.

일 실시형태에서, n-도핑 리간드는 납 및/또는 할라이드-함유 리간드를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 적합한 n-도핑 리간드의 예는 NH₄I, NH₄Br, PbI₂, PbBr₂, PbCl₂, CsI, HC(NH₂)₂PbI₃, CH₃NH₃PbI₃, CsPbI₃, RxNH_4-xI [여기서 R 은 C_xH_y 기], R_xNH_4-xBr [여기서 R 은 C_xH_y 기], R_xNH_4-xCl [여기서 R 은 C_xH_y 기], 암모늄 티오시아네이트, 2-(2-메톡시페닐)-1,3-디메틸-1H-벤조이미다졸-3-윰 요오다이드 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, p-도핑 리간드는 에탄디티올, 티오글리세롤, 1,2-벤젠디티올, 1,4-벤젠디티올, 1,3-벤젠디티올, 부탄티올, 벤젠 티올, 2-머캅토아세트산, 3-머캅토프로피온산, 에탄디아민 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 본 발명의 잉크는 적어도 하나의 액체 비히클을 포함한다. 즉, 입자의 콜로이드성 분산액은 적어도 하나의 용매를 포함한다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 액체 비히클은 적어도 하나의 용매를 포함하거나 이들로 구성된다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 용매는 펜탄, 헥산, 헵탄, 사이클로헥산, 석유 에테르, 톨루엔, 벤젠, 자일렌, 클로로벤젠, 사염화탄소, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, THF (테트라하이드로푸란), 아세토니트릴, 아세톤, 에탄올, 메탄올, 에틸 아세테이트, 에틸렌 글리콜, 디글라임 (디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르), 디에틸 에테르, DME (1,2-디메톡시-에탄, 글라임), DMF (디메틸포름아미드), NMF (N-메틸포름아미드), FA (포름아미드), DMSO (디메틸 설폭사이드), 1,4-디옥산, 트리에틸 아민, 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 용매는 물, 헥산, 헵탄, 펜탄, 옥탄, 데칸, 도데칸, 톨루엔, 테트라히드로푸란, 클로로포름, 아세톤, 아세트산, n-메틸포름아미드, n,n-디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 카르보네이트, 옥타데센, 스쿠알렌, 아민, 예를 들어 트리-n-옥틸아민, 1,3-디아미노프로판, 올레일아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 스쿠알렌, 알코올, 예를 들어 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 1-부탄올, 1-헥산올, 1-데칸올, 프로판-2-올, 에탄디올, 1,2-프로판디올 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 용매는 극성 용매이다. 즉, 입자의 콜로이드성 분산액은 극성 용매를 포함한다.

일 실시형태에서, 입자들의 콜로이드성 분산액은 아세토니트릴, 포름아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸포름아미드, 1,2-디클로로벤젠, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디클로로벤젠, 프로필렌 카르보네이트 및 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 술폭시드, 2,6 디플루오로피리딘, N,N 디메틸아세트아미드, γ-부티로락톤, 디메틸프로필렌우레아, 트리에틸포스페이트, 트리메틸포스페이트, 디메틸에틸렌우레아, 테트라메틸우레아, 디에틸포름아미드, o-클로로아닐린, 디부틸술폭시드, 디에틸아세트아미드, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 극성 용매를 포함한다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 액체 비히클은 첨가제를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 첨가제는 잉크의 총 질량의 약 0.1% 내지 약 1% 를 나타낸다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 액체 비히클은 콜로이드 안정성을 위한 첨가제를 더 포함한다.

일 실시형태에서, 콜로이드 안정성을 위한 첨가제는 금속 아세테이트, 예를 들어 나트륨 아세테이트이다.

일 실시형태에서, 콜로이드 안정성을 위한 첨가제는 프로필아민, 부틸아민, 아밀아민, 헥실아민, 아닐린, 트리에틸아민, 디에틸아민, 이소부틸아민, 이소프로필아민, 이소아밀아민, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 콜로이드 안정성을 위한 첨가제는 중합체이다.

일 실시형태에서, 콜로이드 안정성을 위한 첨가제는 폴리스티렌, 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드), 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌이민, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌아크릴레이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐피롤리디논, 폴리(4-비닐피리딘), 폴리프로필렌 글리콜, 폴리디메틸실록산, 폴리이소부틸렌, 폴리아닐린, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 또는 이들의 블렌드/멀티블록 중합체를 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체이다.

일 실시형태에서, 본 발명의 잉크는 적어도 하나의 금속 함유 전구체를 포함한다.

특정 실시형태에서, 금속 함유 전구체는 ZnX₂, PbX₂, CdX₂, SnX₂, HgX₂, BiX₃, CsPbX₃, CsX, NaX, KX, LiX, HC(NH₂)₂PbX₃, CH₃NH₃PbX₃, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 할라이드 결합제이고, 여기서 X 는 Cl, Br, I, F 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.

즉, 잉크는 적어도 하나의 금속 할라이드 결합제를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 금속 할라이드 결합제는 금속 요오드화물이다.

적어도 하나의 금속 함유 전구체는 유기금속 전구체 및 금속유기 전구체 중에서 선택될 수도 있다.

적어도 하나의 금속-함유 전구체는 화학식 M_x-L_y 의 화합물일 수도 있다;

- M 은 Zn, Al, Ti, Si, Cd 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 금속이고,

- L 은 아세테이트, 니트레이트, 메틸, 에틸, 프로필, ter부틸, sec부틸, N,N-디메틸아미노에톡시드, 디시클로헥실, 알콕시드, 이소프로폭시드, ter부톡시드, sec부톡시드, 할로겐화물, 예컨대 염화물 또는 브롬화물 또는 요오드화물, n-부톡시드, 에톡시드, 테트라키스(디에틸아미드), 테트라키스(에틸메틸아미드), 테트라키스(디메틸아미드), 이소프로필아미노, 디에틸디티오카르바메이트, 옥틸, 또는 비스(트리메틸실릴)아미드로부터 선택되는 유기 리간드이고,

여기서 x 및 y 는 독립적으로 1 내지 5 의 십진수이다.

적어도 하나의 금속 함유 전구체는 아세트산아연, 질산아연, ZnEt₂, 아연 N,N-디메틸아미노에톡시드, 디시클로헥실아연, 알루미늄 알콕시드, 알루미늄 이소프로폭시드, 알루미늄 ter부톡시드, 알루미늄 sec부톡시드, (CH₃)₃Al, (CH₃CH₂)₃Al, AlCl₃, TiCl₄, 티타늄 n-부톡사이드, 티타늄 에톡사이드, 티타늄 이소프로폭사이드, 티타늄 테트라키스(디에틸아미드), TiI₄, 테트라에틸 오르토실리케이트, 테트라메틸 오르토실리케이트, SiCl₄, 트리(이소프로필아미노)실란, 카드뮴 아세테이트, 카드뮴 디에틸 디티오카르바메이트, 디메틸 카드뮴, 아연 디에틸디티오카르바메이트, 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

일 실시형태에서, 본 발명의 잉크는 안정적이다. 일 실시형태에서, 잉크 내의 입자들의 콜로이드성 분산액은 안정적이다. 이는 잉크 (또는 입자의 콜로이드성 분산액) 가 다음을 수행할 수 있다는 것을 의미한다:

- 응집을 방지 (즉, 콜로이드적으로 안정함);

- 변하지 않은 흡수 스펙트럼을 도시 (즉, FWHM 및 파장의 관점에서 동일한 여기 피크, 이는 잉크가 화학적으로 안정하다는 것을 의미함); 및/또는

- 일정 기간 동안 저장 후 기판 상에 디포지션 시 주변 온도 (20 ℃ 내지 60 ℃) 에서 동일한 성능 (광학적 및 전기적) 을 유지.

일 실시형태에서, 입자들 또는 잉크의콜로이드성 분산액은 환경 조건에서 안정적이다. 이러한 환경 조건의 예는 물 노출, 습도, 공기 노출, 산소 노출, 시간, 온도, 방사조도, 전압 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 주위 온도, 5 ℃ 및/또는 -20 ℃ 에서 시간에 걸쳐 안정하다. 일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 1 분 내지 60 분, 5 분 내지 30 분, 또는 5 분 내지 15 분 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다. 일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 1 시간 내지 168 시간, 1 시간 내지 100 시간, 1 시간 내지 72 시간, 1 시간 내지 48 시간, 1 시간 내지 24 시간, 1 시간 내지 12 시간 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다. 일 실시양태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 1 일 내지 90 일, 7 일 내지 60 일, 1 일 내지 30 일, 또는 1 일 내지 15 일 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다. 일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 1 주 내지 52 주, 4 주 내지 24 주, 또는 4 주 내지 12 주 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다. 일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 1 개월 내지 60 개월, 1 개월 내지 36 개월, 1 개월 내지 24 개월, 또는 6 개월 내지 24 개월, 또는 6 개월 내지 12 개월 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다.

일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 온도에 걸쳐, 즉, 저온, 중온 또는 고온에 의해 응력을 받을 때 안정하다. 일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 -100 ℃ 내지 5 ℃, -30 ℃ 내지 -5 ℃, 0 ℃ 내지 14 ℃, 0 ℃ 내지 10 ℃, 또는 0 ℃ 내지 5 ℃ 범위의 저온에서 안정하다. 일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 15 ℃ 내지 30 ℃, 15 ℃ 내지 25 ℃, 15 ℃ 내지 20 ℃, 또는 20 ℃ 내지 25 ℃ 범위의 중온 (즉, 실온) 에서 안정하다.

일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 습도에 걸쳐, 즉, 높은 습도에 있을 때 안정하다. 일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액은 0% 내지 100%, 바람직하게는 10% 내지 90%, 보다 바람직하게는 25% 내지 75%, 보다 더 바람직하게는 50% 내지 75% 범위의 상대 습도 백분율에 걸쳐 안정하다.

일 실시형태에서, 입자 또는 잉크의 콜로이드성 분산액의 안정성은 입자, 특히 잉크의 콜로이드성 분산액의 흡광도를 측정함으로써 평가될 수 있다. 이 실시형태에서, 입자, 특히 잉크의 콜로이드성 분산액의 흡광도는 상기 분산액, 특히 상기 잉크에서의 입자의 침전에 대한 정보를 제공한다.

입자, 특히 잉크의 콜로이드성 분산액의 흡광도를 측정하는 방법은 당업자에게 잘 알려져 있으며, 흡수 분광법, UV-가시광 분광광도법, IR 분광광도법, 분석적 원심분리, 분석적 초원심분리 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 450 nm 또는 600 nm 에서의 흡광도가 시간에 따라 감소하지 않고, 흥분성 피크 파장이 이동하지 않고, 및/또는 FWHM 이 시간에 따라 증가하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 상기 분산액, 특히 잉크의 450nm 또는 600nm 에서의 흡광도가 시간에 따라 50% 초과, 바람직하게는 40%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 또는 0% 만큼 감소하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 여기 피크 파장이 시간에 따라 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 이동하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다. 일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, FWHM 이 시간에 따라 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 증가하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 상기 분산액, 특히 잉크의 450nm 또는 600nm 에서의 흡광도가 1 분 내지 60 분, 5 분 내지 30 분, 또는 5 분 내지 15 분 범위의 시간 주기에 걸쳐 50% 초과, 바람직하게는 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 또는 0% 초과만큼 감소하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 여기 피크 파장이 1 분 내지 60 분, 5 분 내지 30 분, 또는 5 분 내지 15 분 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 이동하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다. 일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 FWHM 이 1 분 내지 60 분, 5 분 내지 30 분, 또는 5 분 내지 15 분 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 증가하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 상기 분산액, 특히 잉크의 450nm 또는 600nm 에서의 흡광도가 1 시간 내지 168 시간, 1 시간 내지 72 시간, 1 시간 내지 48 시간, 1 시간 내지 24 시간, 또는 24 시간 내지 72 시간 범위의 시간 주기에 걸쳐 50% 초과, 바람직하게는 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 또는 0% 초과만큼 감소하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 여기 피크 파장이 1 시간 내지 168 시간, 1 시간 내지 72 시간, 1 시간 내지 48 시간, 1 시간 내지 24 시간, 또는 24 시간 내지 72 시간 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 이동하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다. 일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 FWHM 이 1 시간 내지 168 시간, 1 시간 내지 72 시간, 1 시간 내지 48 시간, 1 시간 내지 24 시간, 또는 24 시간 내지 72 시간 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 증가하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 상기 분산액, 특히 잉크의 450nm 또는 600nm 에서의 흡광도가 1 일 90 일, 7 일 내지 60 일, 1 일 내지 30 일, 또는 1 일 내지 15 일 범위의 시간 주기에 걸쳐 50% 초과, 바람직하게는 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 또는 0% 초과만큼 감소하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 여기 피크 파장이 1 일 90 일, 7 일 내지 60 일, 1 일 내지 30 일, 또는 1 일 내지 15 일 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 이동하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다. 일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 FWHM 이 1 일 90 일, 7 일 내지 60 일, 1 일 내지 30 일, 또는 1 일 내지 15 일 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 증가하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 상기 분산액, 특히 잉크의 흡광도가 1 주 내지 52 주, 4 주 내지 24 주, 또는 4 주 내지 12 주 범위의 시간 주기에 걸쳐 50% 초과, 바람직하게는 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 또는 0% 초과만큼 감소하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 여기 피크 파장이 1 주 내지 52 주, 4 주 내지 24 주, 또는 4 주 내지 12 주 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 이동하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다. 일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 FWHM 이 1 주 내지 52 주, 4 주 내지 24 주, 또는 4 주 내지 12 주 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 증가하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 상기 분산액, 특히 잉크의 흡광도가 1 개월 내지 60 개월, 1 개월 내지 36 개월, 1 개월 내지 24 개월, 6 개월 내지 24 개월, 또는 6 개월 내지 12 개월 범위의 시간 주기에 걸쳐 50% 초과, 바람직하게는 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 또는 0% 초과만큼 감소하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 여기 피크 파장이 1 개월 내지 60 개월, 1 개월 내지 36 개월, 1 개월 내지 24 개월, 6 개월 내지 24 개월, 또는 6 개월 내지 12 개월 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 이동하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다. 일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 FWHM 이 1 개월 내지 60 개월, 1 개월 내지 36 개월, 1 개월 내지 24 개월, 6 개월 내지 24 개월, 또는 6 개월 내지 12 개월 범위의 시간 주기에 걸쳐 5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼 증가하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은 적어도 하나의 안정성 시험 요건을 충족한다면 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 이후에 정의된 바와 같은 안정성 "시험 A-1", "시험 A-2", "시험 A-3", "시험 A-4", "시험 B-1", "시험 B-2", "시험 B-3", "시험 B-4", "시험 C-1", "시험 C-2", "시험 C-3", "시험 C-4", "시험 D-1", "시험 D-2", "시험 D-3", "시험 D-4", "시험 E-1", "시험 E-2", "시험 E-3", "시험 E-4", "시험 F-1", "시험 F-2", "시험 F-3" 및/또는 "시험 F-4" 요건들 중 적어도 하나를 충족하면 안정한 것으로 간주된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 안정성 "시험 A-1", "시험 A-2", "시험 A-3", "시험 A-4", "시험 B-1", "시험 B-2", "시험 B-3", "시험 B-4", "시험 C-1", "시험 C-2", "시험 C-3", "시험 C-4", "시험 D-1", "시험 D-2", "시험 D-3", "시험 D-4", "시험 E-1", "시험 E-2", "시험 E-3", "시험 E-4", "시험 F-1", "시험 F-2", "시험 F-3" 및 "시험 F-4" 요건들 중 임의의 2 개를 충족하면 안정한 것으로 간주된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 안정성 "시험 A-1", "시험 A-2", "시험 A-3", "시험 A-4", "시험 B-1", "시험 B-2", "시험 B-3", "시험 B-4", "시험 C-1", "시험 C-2", "시험 C-3", "시험 C-4", "시험 D-1", "시험 D-2", "시험 D-3", "시험 D-4", "시험 E-1", "시험 E-2", "시험 E-3", "시험 E-4", "시험 F-1", "시험 F-2", "시험 F-3" 및 "시험 F-4" 요건들 중 임의의 3 개를 충족하면 안정한 것으로 간주된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 안정성 "시험 A-1", "시험 A-2", "시험 A-3", "시험 A-4", "시험 B-1", "시험 B-2", "시험 B-3", "시험 B-4", "시험 C-1", "시험 C-2", "시험 C-3", "시험 C-4", "시험 D-1", "시험 D-2", "시험 D-3", "시험 D-4", "시험 E-1", "시험 E-2", "시험 E-3", "시험 E-4", "시험 F-1", "시험 F-2", "시험 F-3" 및 "시험 F-4" 요건들 중 임의의 4 개를 충족하면 안정한 것으로 간주된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 안정성 "시험 A-1", "시험 A-2", "시험 A-3", "시험 A-4", "시험 B-1", "시험 B-2", "시험 B-3", "시험 B-4", "시험 C-1", "시험 C-2", "시험 C-3", "시험 C-4", "시험 D-1", "시험 D-2", "시험 D-3", "시험 D-4", "시험 E-1", "시험 E-2", "시험 E-3", "시험 E-4", "시험 F-1", "시험 F-2", "시험 F-3" 및 "시험 F-4" 요건들 중 임의의 5 개를 충족하면 안정한 것으로 간주된다.

일 실시형태에서, 입자의 콜로이드성 분산액은, 안정성 "시험 A-1", "시험 A-2", "시험 A-3", "시험 A-4", "시험 B-1", "시험 B-2", "시험 B-3", "시험 B-4", "시험 C-1", "시험 C-2", "시험 C-3", "시험 C-4", "시험 D-1", "시험 D-2", "시험 D-3", "시험 D-4", "시험 E-1", "시험 E-2", "시험 E-3", "시험 E-4", "시험 F-1", "시험 F-2", "시험 F-3" 및 "시험 F-4" 요건들 중 임의의 6 개를 충족하면 안정한 것으로 간주된다.

시험 A, B, C, D, E, F 는 1 개월 동안 (시험 A), 2 개월 동안 (시험 B), 3 개월 동안 (시험 C), 6 개월 동안 (시험 D), 9 개월 동안 (시험 E), 12 개월 동안 (시험 F) 중간 열 응력 조건 하에서 (즉, 실온에서) 입자, 특히 잉크의 콜로이드성 분산액의 안정성을 측정하는 것을 포함한다. 입자들의 콜로이드성 분산액은, 상기 분산액의, 특히 잉크의 450nm 또는 600nm 에서의 흡광도가 감소하지 않는 경우, 여기 피크 파장이 이동하지 않는 경우 및/또는 FWHM 이 상기 분산액, 특히 잉크가 표 1 에 요약된 조건에 노출되는 조건에서 증가하지 않는 경우, 안정한 것으로 고려된다.

표 1: 시험 조건

일 실시예에서, 임의의 시험 ("시험 A-1", "시험 A-2", "시험 A-3", "시험 A-4", "시험 B-1", "시험 B-2", "시험 B-3", "시험 B-4", "시험 C-1", "시험 C-2", "시험 C-3", "시험 C-4", "시험 D-1", "시험 D-2", "시험 D-3", "시험 D-4", "시험 E-1", "시험 E-2", "시험 E-3", "시험 E-4", "시험 F-1", "시험 F-2", "시험 F-3" 및/또는 "시험 F-4") 의 요건들이 X 개월의 노출 후에 (즉, T_+X 에서) 측정된 분산액, 특히 상기 잉크의 흡광도가 았습니다. 시험 전에 (즉, T₀ 에서) 측정된 상기 분산액, 특히 상기 잉크의 흡광도와 비교하여 50%, 바람직하게는 40%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1% 또는 0% 초과만큼 감소하지 않는 경우에 만족되며, 여기서 X 는 "시험 A 의 경우" 1, "시험 B 의 경우" 2, "시험 C 의 경우" 3, "시험 D 의 경우" 6, "시험 E 의 경우" 9, 및 "시험 F" 의 경우 12 이다.

일 실시형태에서, 임의의 시험 ("시험 A-1", "시험 A-2", "시험 A-3", "시험 A-4", "시험 B-1", "시험 B-2", "시험 B-3", "시험 B-4", "시험 C-1", "시험 C-2", "시험 C-3", "시험 C-4", "시험 D-1", "시험 D-2", "시험 D-3", "시험 D-4", "시험 E-1", "시험 E-2", "시험 E-3", "시험 E-4", "시험 F-1", "시험 F-2", "시험 F-3" 및 "시험 F-4") 의 요건들은 다음 경우에 충족된다:

는 50 미만, 바람직하게는 40, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 또는 1 미만이고;

여기서:

- Abs(T+X) 는, 앞서 설명된 시험들에 따라 약 15 ℃ (시험 A-1, B-1, C-1, D-1, E-1 또는 F-1), 또는 약 20 ℃ (시험 A-2, B-2, C-2, D-2, E-2 또는 F-2), 또는 약 25 ℃ (시험 A-3, B-3, C-3, D-3, E-3 또는 F-3), 또는 약 30 ℃ (시험 A-4, B-4, C-4, D-4, E-4 또는 F-4) 의 상온에 대한 X 개월의 노출 후에 측정된, 입자들, 특히 잉크의 콜로이드성 분산액의 흡광도이고;

- X 는 노출 개월 수이며, "시험 A" 의 경우 1, "시험 B" 의 경우 2, "시험 C" 의 경우 3, "시험 D" 의 경우 6, "시험 E"의 경우 9 및 "시험 F" 의 경우 12 이고;

- Abs(T₀) 는 입자, 특히 잉크의 콜로이드성 분산액의 흡광도로서, 앞서 기술된 시험 전에 측정된다.

바람직한 실시형태에서, 잉크는 하기를 포함한다:

- 입자들, 여기서 잉크 중의 입자의 양이 1 내지 40 wt%, 바람직하게는 1 내지 25 wt%, 더욱 바람직하게는 1 내지 20 wt% 의 범위이고;

- 적어도 하나의 용매, 여기서 잉크 중의 용매의 양이 25 내지 97 wt%, 바람직하게는 35 내지 80 wt%, 더욱 바람직하게는 45 내지 70 wt% 의 범위이고;

- 적어도 하나의 리간드, 여기서 잉크 중의 리간드의 양이 0.1 내지 8 wt%, 바람직하게는 1 내지 5 wt%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 wt% 의 범위이고;

- 적어도 하나의 금속 할라이드 결합제, 여기서 금속 할라이드 결합제의 양이 1 내지 60 wt%, 바람직하게는 10 내지 40 wt%, 더욱 바람직하게는 15 내지 30 wt% 의 범위이다.

여기서 상기 잉크의 각 성분 (입자, 용매, 리간드, 금속 할라이드 결합제 )의 양은 잉크의 총 중량을 기준으로 한다.

바람직한 실시형태에서, 잉크는 하기를 포함한다:

a) DMF 와 아세토니트릴의 혼합물에서 부틸아민 및 아세트산나트륨을 포함하는 PbS 양자점의 콜로이드성 분산액, PbS 양자점의 양은 10 내지 20 wt% 범위이고, 부틸아민의 양은 1 내지 3 wt% 범위이고, DMF/아세토니트릴의 양은 45 내지 70 wt% 범위이다; 및

b) 콜로이드성 분산액 a) 에 가용화된 CsI 및 PbI₂, 금속 할라이드 결합제의 양은 15 내지 30 30 wt% 범위이다.

바람직한 실시형태에서, 잉크는 하기를 포함한다:

b) 콜로이드성 분산액 a) 에 가용화된 NaI 및 PbI₂, 금속 할라이드 결합제의 양은 15 내지 30 wt% 범위이다.

바람직한 실시형태에서, 잉크는 하기를 포함한다:

b) 콜로이드성 분산액 a) 에 가용화된 KI 및 PbI₂, 금속 할라이드 결합제의 양은 15 내지 30 wt% 범위이다.

이 실시형태에서, 아세트산나트륨은 유기 리간드로부터 PbI₂, NaI, Ki 및/또는 CsI 로의 리간드 교환을 촉진한다. 아세트산나트륨은 다른 금속 아세테이트 또는 금속 포르메이트, 암모늄 아세테이트 또는 암모늄 포르메이트, 아세트산 또는 포름산으로 대체될 수도 있다.

바람직한 실시형태에서, 잉크는 하기를 포함한다:

a) DMF 중 부틸아민을 포함하는 InAs/ZnX (X=Se, S 또는 이들의 혼합물) 양자점의 콜로이드 분산액, 여기서 InAs/ZnX 양자점의 양은 10 내지 20 wt% 범위이고, 부틸아민의 양은 1 내지 3 wt% 범위이고, DMF 의 양은 45 내지 70 wt% 범위이다; 및

b) 콜로이드성 분산액 a) 에 가용화된 ZnCl₂, 금속 할라이드 결합제의 양은 15 내지 30 wt% 범위이다.

a) 본 발명의 잉크를 기판 상에 디포짓하는 단계;

b) 디포짓된 잉크를 어닐링하는 단계.

여기서, 광감지 재료는 광 흡수 재료 또는 발광 재료일 수도 있다.

일 실시형태에서, 광감지 재료를 제조하는 방법은 다음 단계들을 포함한다:

a1) 본 발명의 잉크를 제공하는 단계;

a2) 상기 잉크를 기판에 디포짓하여 필름을 수득하는 단계;

b) 상기 a2) 단계에서 수득된 필름을 어닐링하는 단계.

일 실시형태에서, 상기 방법은 어닐링 단계 이전에 입자들의 콜로이드성 분산액에 포함된 용매를 제거하는 단계를 더 포함한다. 용매를 제거하는 방법들의 예는: 주위 조건 하에서의 증발, 진공 하에서의 증발, 가열, 다른 용매로 세척, 이들의 조합, 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 수단을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

잉크는 상술한 바와 같다.

일 실시형태에서, 기판 상에 상기 잉크를 디포짓하는 단계는 드롭-캐스팅, 스핀-코팅, 딥-코팅, 잉크젯 프린팅, 리소그래피, 스프레이 코팅, 도금, 전기도금, 전기영동 디포지션, 닥터 블레이딩, Langmuir-Blodgett 방법, 또는 당업자에게 알려진 임의의 다른 수단으로부터 선택된 방법에 의해 달성된다.

잉크젯 프린팅은 바람직하게는 매우 정밀하게 기판 상에 잉크를 디포짓하기 위해 사용된다. 스프레이 코팅은 바람직하게는 기판의 넓은 영역 상에 잉크를 디포짓하기 위해 사용된다.

본 발명의 잉크를 기판 상에 디포짓하기 위한 방법의 예는, 그 전체가 본원에 참고로 통합되는 국제 특허 출원 공개 WO2015121827 (미국 특허 출원 공개 US20170043369 에서 영어로 번역됨) 에 기재되어 있다.

일 실시형태에서, 기판 상에 상기 잉크를 디포짓하는 단계는 1 층의 재료 또는 잉크의 디포지션을 포함한다. 일 실시형태에서, 기판 상에 상기 잉크를 디포짓하는 단계는 2 개의 층, 3 개의 층, 4 개의 층, 5 개의 층 또는 그 이상과 같은 1 초과의 잉크 층의 디포지션을 포함한다.

일 실시형태에서, 단계 a) 및 b) 는 수회 반복된다: 잉크의 하나의 층이 기판 상에 디포짓된 후, 어닐링된다. 후속하여, 잉크의 제 2 층이 디포짓되고, 그 후 어닐링 등이 수행된다. 바람직하게는, 단계 a) - b) 는 2 내지 5 회 반복된다. 이 실시형태에서, 디포짓된 잉크들의 상이한 층들은 상이한 농도의 구성제들 (즉, 입자들, 용매, 리간드, 금속 할라이드 결합제) 및/또는 적어도 하나의 상이한 구성제 (즉, 상이한 입자들, 상이한 용매, 상이한 리간드, 및/또는 상이한 금속 할라이드 결합제) 를 갖는 잉크들로부터 수득될 수 있는 한편, 후속 어닐링 단계들은 상이한 온도들에서 및/또는 상이한 시간 주기 동안 동작될 수도 있다.

바람직한 실시형태에서, 광감지 재료를 제조하는 방법은 다음 단계들을 포함한다:

- 제 1 농도의 입자를 포함하는 제 1 잉크를 기판 상에 디포짓하는 단계;

- 50 ℃ 내지 100 ℃, 바람직하게는 70 ℃ 범위의 온도에서 10 분 내지 30 분, 바람직하게는 10 분 범위의 시간 주기 동안 상기 제 1 디포짓된 잉크를 어닐링하는 단계;

- 제 2 농도의 입자를 포함하는 제 2 잉크를 제 1 디포짓된 및 어닐링된 잉크 상에 디포짓하는 단계; 및

- 100 ℃ 내지 200 ℃, 바람직하게는 150 ℃ 범위의 온도에서 2 시간 내지 4 시간, 바람직하게는 3 시간 범위의 시간 주기 동안 양자의 디포짓된 잉크들을 어닐링하는 단계.

일 실시형태에서, 기판 상에 상기 잉크를 디포짓하는 단계는 어닐링 단계 전에 디포짓된 잉크를 세척하는 서브단계를 더 포함한다. 이 실시형태에서, 세척은 과량의 이온 및 용매를 제거하게 한다.

일 실시형태에서, 디포짓된 잉크를 세척하는 서브단계는 적어도 하나의 용매를 사용하여 달성된다. 이 실시형태에서, 적어도 하나의 용매는 물, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 도데칸, 시클로헥산, 석유 에테르, 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 클로로벤젠, 사염화탄소, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, THF (테트라히드로푸란), 아세토니트릴, 아세톤, 에탄올, 메탄올, 에틸 아세테이트, 에틸렌 글리콜, 아세트산, 디글라임 (디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르), 디에틸 에테르, DME (1,2-디메톡시-에탄, 글라임), DMF (디메틸포름아미드), NMF (N-메틸포름아미드), FA (포름아미드), DMSO (디메틸 술폭시드), N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 카르보네이트, 옥타데센, 스쿠알렌, 아민, 예를 들어 트리-n-옥틸아민, 1,3-디아미노프로판, 올레일아민, 1,4-디옥산, 트리에틸 아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 알코올, 예를 들어 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 1-부탄올, 1-헥산올, 1-데칸올, 프로판-2-올, 에탄디올, 1,2-프로판디올 또는 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 세척을 위한 적어도 하나의 용매는 잉크에 포함된 용매와 동일하다. 일 실시형태에서, 세척을 위한 적어도 하나의 용매는 잉크에 포함된 용매와 상이하다.

일 실시형태에서, 디포짓된 잉크는 20 ℃ 내지 250 ℃, 바람직하게는 약 50 ℃ 내지 약 200 ℃, 더 바람직하게는 약 100 ℃ 내지 약 150 ℃, 더욱 더 바람직하게는 약 120 ℃ 내지 약 150 ℃ 범위의 온도에서 어닐링된다.

일 실시형태에서, 디포짓된 잉크는 10 분 내지 5 시간, 바람직하게는 10 분 내지 2 시간, 더 바람직하게는 20 분 내지 1 시간, 더욱 더 바람직하게는 20 분 내지 45 분 범위의 시간 주기 동안 어닐링된다.

이러한 어닐링 단계는 디포짓된 잉크 내에 여전히 존재하는 용매의 저속 증발을 가능하게 하여, 그 후에 수득된 재료 내의 크랙의 출현을 방지하기 때문에 특히 유리하다. 수득된 재료 또는 필름의 크랙은 상기 재료 또는 필름을 따라 전기 전도도의 손실을 초래할 것이고, 회피되어야 한다. 또한, 입자의 표면에서 금속 할라이드 결합제의 결합 및 어닐링 단계는 디포짓된 잉크가 혼입될 수 있는 디바이스의 열 처리 (전형적으로 3 시간 동안 150 ℃) 를 견디고 양호한 광학적 및 전기적 성능을 유지할 수 있게 한다.

일 실시형태에서, 어닐링 단계는 주위 분위기, 불활성 분위기 또는 진공 하에서 수행된다.

일 실시형태에서, 방법은 디포짓된 잉크를 적어도 하나의 가스 또는 액체와 접촉시키는 단계를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 이 단계는 어닐링 단계 전에 수행된다. 이 실시형태에서, 적어도 하나의 가스 또는 액체는 디포짓된 잉크의 성분들 중 하나 (예를 들어, 적어도 하나의 금속 할라이드 결합제) 와 화학적으로 반응하여, 입자들을 둘러싸는 금속 할라이드의 얇은 층을 형성한다. 기체 또는 액체의 적합한 예는 기체 H₂S, 수증기 및 O₂ 를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 상기 금속 할라이드의 얇은 층은 열 및 전기를 전도하면서, 입자가 산화되는 것을 방지한다.

일 실시형태에서, 상기 방법은 디포짓된 잉크를 캡핑층으로 코팅하는 단계를 더 포함하고, 상기 단계는 상기 어닐링 단계 이후에 수행될 수도 있다. 이 실시형태에서, 캡핑층은 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), ALD (Atomic Layer Deposition), CVD (Chemical Vapor Deposition), iCVD (Initiator Chemical Vapor Deposition), Cat-CVD (Catalytic Chemical Vapor Deposition) 케미컬 배스 디포지션에 의해 디포짓될 수 있다.

일 실시형태에서, 캡핑층 (보호층으로도 지칭됨) 은 산소 및/또는 물 불투수성 또는 비투수성 층 (O₂ 절연 층 또는 H₂O 절연 층임) 이다. 이 실시형태에서, 캡핑층은 산화에 대한 장벽이고, 분자 산소 및/또는 물로부터 본 발명의 방법에 의해 수득된 디포짓된 잉크, 어닐링된 잉크, 필름 또는 재료의 화학적 및 물리적 특성의 열화를 제한하거나 방지한다.

일 실시형태에서, 캡핑층은 산소 및/또는 물이 없다.

일 실시형태에서, 캡핑층은 입자의 온도의 열 관리를 보장하도록 구성된다.

일 실시형태에서, 캡핑층은 열 전도성이다. 이 실시형태에서, 캡핑층은 약 0.1 내지 약 450 W/(m.K), 바람직하게는 약 1 내지 약 200 W/(m.K), 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 150 W/(m.K) 범위의 표준 조건에서 열 전도도를 갖는다.

일 실시형태에서, 캡핑층은 무기층 또는 폴리머층이다.

일 실시형태에서, 캡핑층은 유리로 만들어질 수 있고; PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트); PDMS (폴리디메틸실록산); PES (폴리에테르술폰); PEN (폴리에틸렌 나프탈레이트); PC (폴리카보네이트); PI (폴리이미드); PNB (폴리노르보르넨); PAR (폴리아릴레이트); PEEK (폴리에테르에테르케톤); PCO (폴리사이클릭 올레핀); PVDC (폴리비닐리덴 클로라이드); PMMA, 폴리(라우릴 메타크릴레이트); 글리콜화된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트); 폴리(말레산 무수물-알토옥타데센); 실리콘계 중합체; PET; PVA; 불소화 중합체, 예를 들면, PVDF 또는 PVDF 의 유도체; 나일론; ITO (인듐 주석 산화물); FTO (불소 도핑된 산화주석); 셀룰로오스; Al₂O₃, AlO_xN_y, SiO_xC_y, SiO₂, SiO_x, SiN_x, SiC_x, ZrO₂, TiO₂, MgO, ZnO, SnO₂, ZnS, ZnSe, IrO₂, As₂S₃, As₂Se₃, 질화물 (TiN, Si₃N₄, MoN, VN, TaN, Zr₃N₄, HfN, FeN, NbN, GaN, CrN, AlN, InN, Ti_xN_y, Si_xN_y, B_xN_y, Mo_xN_y, V_xN_y, Ta_xN_y, Zr_xN_y, Hf_xN_y, Fe_xN_y, Nb_xN_y, Ga_xN_y, Cr_xN_y, Al_xN_y, In_xN_y, 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않음; x 및 y 는 x 와 y 가 동시에 0 과 동일하지 않고 x ≠ 0 인 조건에서 독립적으로 0 에서 5 까지의 10 진수임); 세라믹; 유기 변성 세라믹; 또는 이들의 혼합물.

일 실시형태에서, 중합체 층은 알파-올레핀, 디엔 (예를 들어, 부타디엔 및 클로로스티렌), 스티렌, 알파-메틸 스티렌 등, 헤테로원자 치환된 알파-올레핀 (예를 들어, 비닐 아세테이트), 비닐 알킬 에테르 (예를 들어, 에틸 비닐 에테르, 비닐트리메틸실란, 비닐 클로라이드), 테트라플루오로에틸렌, 클로로트리피푸에틸렌, 사이클릭 및 폴리사이클릭 올레핀 화합물 (예를 들어, 시클로펜텐, 시클로헥센, 시클로헵텐, 시클로옥텐 및 C₂₀ 까지의 시클릭 유도체), 폴리사이클릭 유도체 (예를 들어, 노르보르엔 및 C₂₀ 까지의 유사한 유도체), 사이클릭 비닐 에테르 (예를 들어, 2,3-디히드로푸란, 3,4-디히드로피란 및 유사 유도체), 알릴 알코올 유도체 (예를 들어, 비닐에틸렌 카보네이트), 이치환된 올레핀 (예를 들어, 말레산 및 푸마르산 화합물, 예를 들어 말레산 무수물, 디에틸푸마레이트 등), 폴리-p-자일릴렌, p-퀴노디메탄, 및 이들의 혼합물로 만든 중합 고체일 수도 있다.

일 실시형태에서, 캡핑층은 산란 입자를 포함할 수도 있다. 산란 입자의 예는 SiO₂, ZrO₂, ZnO, MgO, SnO₂, TiO₂, Ag, Au, 알루미나, Ag, Au, 바륨 설페이트, PTFE, 바륨 티타네이트 등을 포함하며, 이로 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 캡핑층은 열 전도체 입자를 더 포함한다. 열 전도체 입자의 예는 SiO₂, ZrO₂, ZnO, MgO, SnO₂, TiO₂, CaO, 알루미나, 바륨 설페이트, PTFE, 바륨 티타네이트 등을 포함하며, 이로 제한되지 않는다. 이 실시형태에서, 캡핑층의 열 전도율은 증가된다.

일 실시형태에서, 캡핑층은 옵션적으로 투명하다. 특히, 캡핑 층은 입자가 흡수되는 파장에서 광학적으로 투명하다.

일 실시형태에서, 캡핑 층은 약 1 nm 내지 약 10 mm, 바람직하게는 약 10 nm 내지 약 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 약 20 nm 내지 약 1 ㎛ 범위의 두께를 갖는다.

일 실시형태에서, 캡핑 층은 본 발명의 방법에 의해 얻어진 디포짓된 잉크, 광감지 재료 또는 광감지 필름을 부분적으로 또는 전체적으로 커버하고 및/또는 둘러싼다.

일 실시형태에서, 기판은 유리, CaF₂, 도핑되지 않은 Si, 도핑되지 않은 Ge, ZnSe, ZnS, KBr, LiF, Al₂O₃, KCl, BaF₂, CdTe, NaCl, KRS-5, ZnO, SnO, MgO, ITO (인듐 주석 산화물), FTO (불소 도핑된 주석 산화물), SiO2, CsBr, MgF2, KBr, GaN, GaAsP, GaSb, GaAs, GaP, InP, Ge, SiGe, InGaN, GaAlN, GaAlPN, AlN, AlGaAs, AlGaP, AlGaInP, AlGaN, AlGaInN, LiF, SiC, BN, Au, Ag, Pt, Ru, Ni, Co, Cr, Cu, Sn, Rh Pd, Mn, Ti, 다이아몬드, 용융 실리카, 석영, 도핑되지 않은 양면 연마 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 및 고저항성 실리콘 웨이퍼, 이들의 스택 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

일 실시형태에서, 기판은 900 nm 내지 1000 nm, 및/또는 1300 nm 내지 1500 nm 범위의 파장에서 광학적으로 투명하다.

일 실시형태에서, 기판은 반사성 (reflective) 이다. 이 실시형태에서, 기판은 예컨대 알루미늄, 은과 같은 금속, 유리, 폴리머 또는 플라스틱과 같이 광을 반사할 수 있는 재료를 포함하거나 이로 구성된다.

일 실시형태에서, 기판은 열 전도성이다. 이 실시형태에서, 기판은 약 0.5 내지 약 450 W/(m.K), 바람직하게는 약 1 내지 약 200 W/(m.K), 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 150 W/(m.K) 범위의 표준 조건에서 열 전도도를 갖는다.

일 실시형태에서, 기판은 기계적 지지체로서 사용된다.

일 실시형태에서, 기판은 기계적 및 광학적 특성들을 조합한다.

일 실시형태에서, 기판은 적외선 범위, 근적외선 범위, 단파 적외선 범위, 즉, 약 0.8 내지 약 2.5 ㎛ 에서 부분적으로 또는 전체적으로 광학적으로 투명하다.

일 실시형태에서, 기판은 적외선 범위에서 약 20% 초과, 바람직하게는 약 50% 초과, 보다 바람직하게는 약 80% 초과의 투과율을 갖는다.

일 실시형태에서, 기판은 근적외선 범위에서 약 20% 초과, 바람직하게는 약 50% 초과, 보다 바람직하게는 약 80% 초과의 투과율을 갖는다.

일 실시형태에서, 기판은 단파 적외선 범위에서, 즉 0.8 내지 약 2.5 ㎛ 에서 약 20% 초과, 바람직하게는 약 50% 초과, 보다 바람직하게는 약 80% 초과의 투과율을 갖는다.

일 실시형태에서, 기판은 전기 절연성성이다. 특정 실시형태에서, 기판은 약 100 Ω.cm, 약 500 Ω.cm, 약 1000 Ω.cm, 약 5000 Ω.cm, 또는 약 10000 Ω.cm 보다 높은 저항률을 갖는다.

일 실시형태에서, 기판은 플렉시블하지 않고 강성이다.

일 실시형태에서, 기판은 플렉시블하다.

일 실시형태에서, 기판은 패턴화된다.

일 양태에서, 본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의해 수득가능한 광감지 재료에 관한 것이다.

여기서, 광감지 재료는 광 흡수 재료 또는 발광 재료이다.

일 실시형태에서, 광감지 재료는 필름 형상을 갖는다.

일 실시형태에서, 광감지 재료는 금속 할라이드에 의해 결합된 입자들을 포함하는 연속적인 전기 전도성 필름이다.

일 실시형태에서, 광감지 재료는 감광성 필름 (광감지 필름이라고도 함) 이다. 즉, 감광성 필름은 금속 할라이드에 의해 결합된 입자들을 포함하는 연속적인 전기 전도성 필름이다. 여기서, 감광성 필름은 광흡수 필름 또는 광방출 필름을 의미한다. 본 실시형태에서 광흡수 재료는 광흡수 필름을 의미하고, 발광성 재료는 광방출 필름을 의미한다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 제 1 광학 특징에서 약 100 cm^-1 내지 약 5x10⁵ cm^-1, 바람직하게는 약 500 cm^-1 내지 약 10⁵ cm^-1, 더욱 바람직하게는 약 1000 cm^-1 내지 약 10⁴ cm^-1 범위의 흡수 계수를 갖는다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 약 50 nm 내지 약 1 ㎛, 바람직하게는 약 100 nm 내지 약 1 ㎛, 더욱 바람직하게는 약 100 nm 내지 약 500 nm, 더욱 더 바람직하게는 약 300 nm 내지 약 500 nm 범위의 두께를 갖는다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 약 100 nm² 내지 약 1 m², 바람직하게는 약 50 ㎛² 내지 약 1 cm², 더욱 바람직하게는 100 nm² 내지 50 ㎛² 범위의 면적을 갖는다.

상기 감광성 필름은 적어도 하나의 캡핑층에 의해 더 보호된다. 상기 캡핑층은 전술한 바와 같다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 환경 조건 (물 노출, 습도, 공기 노출, 산소 노출, 온도, 시간, 방사조도, 전압 등) 에 걸쳐 안정하다.

이는 감광성 필름이 다음을 수행할 수 있음을 의미한다:

- 변하지 않은 흡수 스펙트럼 (즉, FWHM 및 파장의 관점에서 동일한 여기 피크, 이는 감광성 필름이 화학적으로 안정하다는 것을 의미함) 을 도시함; 및/또는

- 주위 온도 (20 ℃-60 ℃) 에서 동일한 전기 성능을 유지함.

이는 특히 상기 감광성 필름이 광전자 디바이스의 제조 동안 또는 상기 디바이스의 동작 동안 (전형적으로 30 분 내지 수 시간 동안 100 ℃ 내지 200 ℃) 및/또는 임의의 온도에서 긴 저장 후에 발생할 수 있는 열 처리를 받는 경우에 적용될 수도 있다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 주위 온도, 5 ℃ 및/또는 -20 ℃ 에서 시간에 걸쳐 안정하다. 일 실시형태에서, 감광성 필름은 1 분 내지 60 분, 5 분 내지 30 분, 또는 5 분 내지 15 분 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다. 일 실시형태에서, 감광성 필름은 1 시간 내지 168 시간, 1 시간 내지 100 시간, 1 시간 내지 72 시간, 1 시간 내지 48 시간, 1 시간 내지 24 시간, 1 시간 내지 12 시간 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다. 일 실시양태에서, 감광성 필름은 1 일 내지 90 일, 7 일 내지 60 일, 1 일 내지 30 일, 또는 1 일 내지 15 일 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다. 일 실시형태에서, 감광성 필름은 1 주 내지 52 주, 4 주 내지 24 주, 또는 4 주 내지 12 주 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다. 일 실시형태에서, 감광성 필름은 1 개월 내지 60 개월, 1 개월 내지 36 개월, 1 개월 내지 24 개월, 또는 6 개월 내지 24 개월, 또는 6 개월 내지 12 개월 범위의 시간 주기에 걸쳐 안정하다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 온도에 걸쳐, 즉, 고온에 의해 응력이 가해질 때 안정하다. 일 실시형태에서, 감광성 필름은 -100 ℃ 내지 250 ℃, -100 ℃ 내지 5 ℃, -30 ℃ 내지 -5 ℃, 25 ℃ 내지 250 ℃, 50 ℃ 내지 200 ℃, 50 ℃ 내지 150 ℃, 100 ℃ 내지 150 ℃, 120 ℃ 내지 150 ℃ 범위의 온도에 걸쳐 안정하다. 바람직한 실시형태에서, 잉크는 약 150 ℃ 에서 안정하다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 습도에 걸쳐, 즉, 높은 습도를 받을 때 안정하다. 일 실시형태에서, 감광성 필름은 0% 내지 100%, 바람직하게는 10% 내지 90%, 보다 바람직하게는 25% 내지 75%, 보다 더 바람직하게는 50% 내지 75% 범위의 상대 습도 백분율에 걸쳐 안정하다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 방사조도에 걸쳐, 즉, 예를 들어 가시 파장 광과 같은 광에 의해 조사될 때 안정하다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 1 W/m² 내지 100 W/m², 또는 0.1 kW/m² 내지 100 kW/m² 범위의 방사 플럭스를 수용할 때 안정하다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 전압에 걸쳐, 즉, 예를 들어 0.1 V 내지 5 V, 바람직하게는 0.5 V 내지 2.5 V, 더욱 더 바람직하게는 1 V 내지 2 V 범위의 암전류 바이어스와 같은 암전류 바이어스를 받을 때 안정하다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 약 20% 내지 약 100%, 바람직하게는 약 30% 내지 약 100%, 더 바람직하게는 약 40% 내지 약 100%, 더욱 더 바람직하게는 약 50% 내지 약 100% 범위의 양자 효율 (QE) (즉, 입사 광자 대 변환된 전자 비) 을 나타낸다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95% 또는 그 초과의 QE 를 나타낸다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 약 10^-12 A/cm² 내지 약 10^-6 A/cm², 바람직하게는 약 10^-7 A/cm² 내지 약 10^-11 A/cm², 더욱 바람직하게는 약 10^-7 A/cm² 내지 약 10^-11 A/cm² 범위의 암전류 밀도 (DCD) (즉, 광자가 상기 필름에 들어가지 않을 때 감광성 필름을 통해 흐르는 전류) 를 나타낸다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 약 10^-12 A/cm², 약 5.10^-11 A/cm², 약 10^-11 A/cm², 약 5.10^-10 A/cm², 약 10^-10 A/cm², 약 5.10^-9 A/cm², 약 10^-9 A/cm², 약 5.10^-8 A/cm², 약 10^-8 A/cm², 약 5.10^-7 A/cm², 약 10^-7 A/cm², 약 5.10^-6 A/cm², 또는 약 10^-6 A/cm² 미만의 DCD 를 나타낸다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 약 1 e^-/s 내지 약 10000 e^-/s, 바람직하게는 약 10 e^-/s 내지 약 1000 e^-/s, 더욱 바람직하게는 약 100 e^-/s 내지 약 500 e^- 범위의 암전류 밀도 (DCD) (즉, 광자가 상기 필름에 들어가지 않을 때 감광성 필름을 통해 흐르는 전류) 를 나타내낸다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 약 1 e^-/s, 약 50 e^-/s, 약 100 e^-/s, 약 150 e^-/s, 약 200 e^-/s, 약 225 e^-/s, 약 250 e^-/s, 약 275 e^-/s, 약 300 e^-/s, 약 325 e^-/s, 약 350 e^-/s, 약 400 e^-/s, 약 500 e^-/s, 약 1000 e^-/s, 또는 약 10000 e^-/s 미만의 DCD 를 나타낸다.

일 실시형태에서, 감광성 필름의 안정성은 상기 감광성 필름의 양자 효율 (QE) 및/또는 암전류 밀도 (DCD) 를 측정함으로써 평가될 수 있다.

감광성 필름의 양자 효율 (QE) 및/또는 암전류 밀도 (DCD) 를 측정하는 방법은 당업자에게 잘 알려져 있다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 450 nm 또는 600 nm 에서의 흡광도가 시간에 걸쳐 (50%, 바람직하게는 40%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 또는 0% 초과만큼) 감소하지 않고, 여기 피크 파장이 (5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼) 이동하지 않고, 및/또는 FWHM 이 시간에 걸쳐 (5 nm, 10 nm 또는 15 nm 초과만큼) 증가하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 상기 필름의 양자 효율 (QE) 이 시간에 걸쳐 감소하지 않거나 및/또는 상기 필름의 암전류 밀도 (DCD) 가 시간에 걸쳐 증가하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 상기 필름의 양자 효율 (QE) 이 예를 들어 다음과 같은 시간에 걸쳐 50%, 40%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%, 또는 0% 초과만큼 감소하지 않는 경우 안정한 것으로 고려된다:

- 1 분 내지 60 분, 5 분 내지 30 분, 또는 5 분 내지 15 분 범위의 시간 주기에 걸쳐;

- 1 시간 내지 168 시간, 1 시간 내지 100 시간, 1 시간 내지 72 시간, 1 시간 내지 48 시간, 1 시간 내지 24 시간, 1 시간 내지 12 시간 범위의 시간 주기에 걸쳐;

- 1 일 내지 90 일, 7 일 내지 60 일, 1 일 내지 30 일, 또는 1 일 내지 15 일 범위의 시간 주기에 걸쳐;

- 1 주 내지 52 주, 4 주 내지 24 주, 또는 4 주 내지 12 주 범위의 시간 주기에 걸쳐; 또는

- 1 개월 내지 60 개월, 1 개월 내지 36 개월, 1 개월 내지 24 개월, 또는 6 개월 내지 24 개월, 또는 6 개월 내지 12 개월 범위의 시간 주기에 걸쳐.

일 실시형태에서, 감광성 필름은, 상기 필름의 암전류 밀도 (DCD) 가 예를 들어, 다음과 같은 시간에 걸쳐 약 0%, 바람직하게는 약 1%, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 40%, 또는 약 50% 초과 만큼 증가하지 않는 경우에 안정한 것으로 고려된다:

일 실시형태에서, 감광성 필름은 적어도 하나의 안정성 시험 요건을 충족한다면 안정한 것으로 고려된다.

감광성 필름의 안정성을 평가하기 위한 시험은 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 시험의 예는 고온 동작 수명 시험 (HTOL), 저온 동작 수명 시험 (LTOL), 온도 사이클링 시험 (TCT), 열 충격 시험 (TST), 압력 쿠커 시험 (PCT), 온도 및 습도 바이어스 시험 (THB), 고가속 응력 시험 (HST), 고온 저장 시험 (HTS), 저온 저장 시험 (LTS), 온도 및 습도 시험 (THS), 고결함 커버리지 수명 시험, 염 분무 시험 (SALT), 바이어싱 고가속 응력 시험 (HST), 비바이어싱 고가속 응력 시험 (HAST) 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 다음의 요건을 충족하면 안정한 것으로 고려된다:

- 이하 정의되는 것과 같은 안정성 시험 "시험 G-1" 내지 "시험 G-30" 중 적어도 하나;

- 이하 정의되는 것과 같은 안정성 시험 "시험 H-1" 내지 "시험 H-30" 중 적어도 하나;

- 이하 정의되는 것과 같은 안정성 시험 "시험 I-1" 내지 "시험 I-30" 중 적어도 하나;

- 이하 정의되는 것과 같은 안정성 시험 "시험 J-1" 내지 "시험 J-30" 중 적어도 하나;

- 이하 정의되는 것과 같은 안정성 시험 "시험 K-1" 내지 "시험 K-30" 중 적어도 하나;

- 이하 정의되는 것과 같은 안정성 시험 "시험 L-1" 내지 "시험 L-30" 중 적어도 하나;

- 이하 정의되는 것과 같은 안정성 시험 "시험 M-1" 내지 "시험 M-30" 중 적어도 하나;

- 이하 정의되는 것과 같은 안정성 시험 "시험 N-1" 내지 "시험 N-30" 중 적어도 하나.

시험은 12 시간 동안 (시험 G), 24 시간 동안 (시험 H), 36 시간 동안 (시험 I), 48 시간 동안 (시험 J), 60 시간 동안 (시험 K), 72 시간 동안 (시험 L), 84 시간 동안 (시험 M), 96 시간 동안 (시험 N) 높은 열 응력 조건 하에서, 광 응력 (10W/m²) 의 부재 또는 존재 시에 및/또는 암전류 바이어스 응력 (2V) 의 부재 또는 존재시에 감광성 필름의 안정성을 측정하는 것으로 이루어진다.

시험 G 내지 N 은 하기 표 2 에 기재되된다.

표 2: 시험 G 내지 N

감광성 필름은 상술한 바와 같은 시험 G 내지 N 중 어느 하나에 따라,

상기 감광성 필름이 다음과 같이 노출된 상태에서,

- 12, 24, 36, 48, 60, 72, 84 또는 96 시간의 시간 주기 동안,

- -20 ℃, 5 ℃, 15 ℃, 60 ℃, 70 ℃, 80 ℃, 90 ℃, 100 ℃, 110 ℃, 120 ℃, 130 ℃, 140 ℃ 또는 150 ℃ 의 열 응력으로,

- 광 응력 (10 W/m²) 의 부재 또는 존재시, 그리고

- 암전류 바이어스 응력 (2V) 의 부재 또는 존재시,

다음과 같은 경우에 안정하다고 간주된다.

- 상기 필름의 양자 효율 (QE) 이 감소하지 않음, 및/또는

- 상기 필름의 암전류 밀도 (DC) 가 증가하지 않음,

일 실시형태에서, 전술된 바와 같은 시험 G 내지 N 중 어느 하나의 요건은, 시험 후 측정된 감광성 필름의 양자 효율 (QE) 이 시험 전 측정된 감광성 필름의 양자 효율 (QE) 에 비해 50%, 바람직하게는 40%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%, 또는 0% 초과만큼 감소하지 않는 경우에 충족된다.

일 실시형태에서, 전술된 바와 같은 시험 G 내지 N 중 어느 하나의 요건은, 시험 후 측정된 감광성 필름의 암전류 밀도 (DCD) 가 시험 전 측정된 감광성 필름의 암전류 밀도 (DC) 에 비해 약 0%, 바람직하게는 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 40%, 또는 약 50% 초과만큼 증가하지 않는 경우에 충족된다.

일 실시형태에 따르면, 감광성 필름은 표준 조건에서 약 1×10^-20 내지 약 10⁷ S/m, 바람직하게는 약 1×10^-15 내지 약 5 S/m, 더욱 바람직하게는 약 1×10^-7 내지 약 1 S/m 의 전기 전도도를 갖는다.

감광성 필름의 전기 전도도는 예를 들어, 임피던스 분광기를 이용하여 측정될 수도 있다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 약 0.01 cm²/(V·s) 내지 약 1000 cm²/(V·s), 바람직하게는 약 0.1 cm²/(V·s) 내지 약 1000 cm²/(V·s), 더 바람직하게는 약 1 cm²/(V·s) 내지 약 1000 cm²/(V·s), 더욱 더 바람직하게는 1 cm²/(V·s) 내지 약 10 cm²/(V·s) 범위의 표준 조건들에서 전자 이동도를 갖는다.

감광성 필름의 전자 이동도는 비접촉식 레이저 광반사율에 의해 또는 시간 분해형 테라헤르츠 프로브로부터 전계 효과 트랜지스터 (FET) 로 예를 들어 홀 효과를 이용하여 측정될 수 있다.

일 실시형태에서, 감광성 필름은 0.1% 내지 5% 범위, 바람직하게는 0.1% 내지 2% 범위, 보다 바람직하게는 0.1% 내지 51% 범위의 균일도 값을 갖는다. 필름의 균일성은 전체 필름 면적에 걸친 두께 편차를 지칭한다.

일 실시형태에서, 광감지 재료는 적어도 하나의 호스트 재료를 더 포함하거나 이들로 구성된다. 적어도 하나의 호스트 재료는 분자 산소, 오존, 물 및/또는 고온으로부터 입자를 보호한다. 따라서, 광감지 재료 상부에의 보충 보호 층의 디포지션이 필수가 아니며, 이로써 시간, 돈, 및 흡광성 또는 발광성 손실을 줄일 수 있다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 호스트 재료는 산소가 없다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 호스트 재료는 물이 없다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 호스트 재료는 광학적으로 투명하다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 호스트 재료는 입자들이 흡수하는 파장들에서 광학적으로 투명하다.

일 실시형태에서, 광감지 재료는 적어도 2 개의 호스트 재료들을 포함한다. 이 실시형태에서, 호스트 재료들은 상이하거나 동일할 수도 있다.

일 실시형태에서, 입자들은 호스트 재료에 균일하게 분산된다.

일 실시형태에서, 광감지 재료 내의 입자들의 로딩 차지는 0.01% 내지 99%, 바람직하게는 0.1% 내지 75%, 보다 바람직하게는 0.5% 내지 50%, 보다 더 바람직하게는 1% 내지 10% 범위이다.

일 실시형태에서, 입자들은 0.01% 내지 95%, 바람직하게는 0.1% 내지 75%, 보다 바람직하게는 0.5% 내지 50%, 보다 더 바람직하게는 1% 내지 10% 범위의 광감지 재료의 팩킹 비율 (packing fraction) 을 갖는다.

일 실시형태에서, 입자들은 적어도 하나의 호스트 재료에 의해 분리된다. 이 실시형태에서, 입자들은 예를 들어 종래의 현미경, 투과형 전자 현미경, 주사 투과형 전자 현미경, 주사 전자 현미경, 또는 형광 주사 현미경에 의해 개별적으로 입증될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 광감지 재료는 광학적으로 투명한 보이드 영역을 포함하지 않는다. 특히, 광감지 재료는 입자를 둘러싸는 보이드 영역을 포함하지 않는다.

일 실시형태에서, 호스트 재료는 폴리머 호스트 재료, 무기 호스트 재료, 또는 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 구성된다.

일 실시형태에서, 중합체 호스트 재료는 PMMA; 폴리(라우릴 메타크릴레이트); 글리콜화된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트); 폴리(말레산 무수물-알토옥타데센); 예를 들어, 무정형 플루오로중합체 (예를 들어, CYTOP^TM), PVDF, 또는 PVDF 유도체와 같은 불소화된 중합체 층; 실리콘계 중합체; PET; PVA; 또는 이들의 혼합물일 수도 있다.

무정형 플루오로중합체의 장점은 투명성과 저굴절률이다.

일 실시형태에서, 중합체 호스트 재료는 알파-올레핀, 디엔 (예를 들어, 부타디엔 및 클로로스티렌), 스티렌, 알파-메틸 스티렌 등, 헤테로원자 치환된 알파-올레핀 (예를 들어, 비닐 아세테이트), 비닐 알킬 에테르 (예를 들어, 에틸 비닐 에테르, 비닐트리메틸실란, 비닐 클로라이드), 테트라플루오로에틸렌, 클로로트리피푸에틸렌, 사이클릭 및 폴리사이클릭 올레핀 화합물 (예를 들어, 시클로펜텐, 시클로헥센, 시클로헵텐, 시클로옥텐 및 C₂₀ 까지의 시클릭 유도체), 폴리사이클릭 유도체 (예를 들어, 노르보르엔 및 C₂₀ 까지의 유사한 유도체), 사이클릭 비닐 에테르 (예를 들어, 2,3-디히드로푸란, 3,4-디히드로피란 및 유사 유도체), 알릴 알코올 유도체 (예를 들어, 비닐에틸렌 카보네이트), 이치환된 올레핀 (예를 들어, 말레산 및 푸마르산 화합물, 예를 들어 말레산 무수물, 디에틸푸마레이트 등), 및 이들의 혼합물로 만든 중합 고체일 수도 있다.

무기 호스트 재료의 예는 금속, 할라이드, 칼코게나이드, 포스파이드, 설파이드, 메탈로이드, 금속 합금, 세라믹 (예를 들어, 산화물, 탄화물, 또는 질화물과 같은) 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 할라이드 호스트 재료는 BaF₂, LaF₃, CeF₃, YF₃, CaF₂, MgF₂, PrF₃, AgCl, MnCl₂, NiCl₂, Hg₂Cl₂, CaCl₂, CsPbCl₃, AgBr, PbBr₃, CsPbBr₃, AgI, CuI, PbI, HgI₂, BiI₃, CH₃NH₃PbI₃, CsPbI₃, FAPbBr₃ (FA 포름아미디늄을 가짐), 또는 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 구성된 군으로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 칼코게나이드 호스트 재료는 CdO, CdS, CdSe, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe, CuO, Cu₂O, CuS, Cu₂S, CuSe, CuTe, Ag₂O, Ag₂S, Ag₂Se, Ag₂Te, Au₂O₃, Au₂S, PdO, PdS, Pd₄S, PdSe, PdTe, PtO, PtS, PtS₂, PtSe, PtTe, RhO₂, Rh₂O₃, RhS2, Rh₂S₃, RhSe₂, Rh₂Se₃, RhTe₂, IrO₂, IrS₂, Ir₂S₃, IrSe₂, IrTe₂, RuO₂, RuS₂, OsO, OsS, OsSe, OsTe, MnO, MnS, MnSe, MnTe, ReO₂, ReS₂, Cr₂O₃, Cr₂S₃, MoO₂, MoS₂, MoSe₂, MoTe₂, WO₂, WS₂, WSe₂, V₂O₅, V₂S₃, Nb₂O₅, NbS₂, NbSe₂, HfO₂, HfS₂, TiO₂, ZrO₂, ZrS₂, ZrSe₂, ZrTe₂, Sc₂O₃, Y₂O₃, Y₂S₃, SiO₂, GeO₂, GeS, GeS₂, GeSe, GeSe₂, GeTe, SnO₂, SnS, SnS₂, SnSe, SnSe₂, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, CaO, CaS, SrO, Al₂O₃, Ga₂O₃, Ga₂S₃, Ga₂Se₃, In₂O₃, In₂S₃, In₂Se₃, In₂Te₃, La₂O₃, La₂S₃, CeO₂, CeS₂, Pr₆O₁₁, Nd₂O₃, NdS₂, La₂O₃, Tl₂O, Sm₂O₃, SmS₂, Eu₂O₃, EuS₂, Bi₂O₃, Sb₂O₃, PoO₂, SeO₂, Cs₂O, Tb₄O₇, TbS₂, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, ErS₂, Tm₂O₃, Yb₂O₃, Lu₂O₃, CuInS₂, CuInSe₂, AgInS₂, AgInSe₂, Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeS, FeS_2, Co₃S₄, CoSe, Co₃O₄, NiO, NiSe₂, NiSe, Ni₃Se₄, Gd₂O₃, BeO, TeO₂, Na₂O, BaO, K₂O, Ta₂O₅, Li₂O, Tc₂O₇, As₂O₃, B₂O₃, P₂O₅, P₂O₃, P₄O₇, P₄O₈, P₄O₉, P₂O₆, PO, 또는 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 산화물 호스트 재료는 SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, ZnO, MgO, SnO₂, Nb₂O₅, CeO₂, BeO, IrO₂, CaO, Sc₂O₃, NiO, Na₂O, BaO, K₂O, PbO, Ag₂O, V₂O₅, TeO₂, MnO, B₂O₃, P₂O₅, P₂O₃, P₄O₇, P₄O₈, P₄O₉, P₂O₆, PO, GeO₂, As₂O₃, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Ta₂O₅, Li₂O, SrO, Y₂O₃, HfO₂, WO₂, MoO₂, Cr₂O₃, Tc₂O₇, ReO₂, RuO₂, Co₃O₄, OsO, RhO₂, Rh₂O₃, PtO, PdO, CuO, Cu₂O, Au₂O₃, CdO, HgO, Tl₂O, Ga₂O₃, In₂O₃, Bi₂O₃, Sb₂O₃, PoO₂, SeO₂, Cs₂O, La₂O₃, Pr₆O₁₁, Nd₂O₃, La₂O₃, Sm₂O₃, Eu₂O₃, Tb₄O₇, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃, Lu₂O₃, Gd₂O₃, 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 호스트 재료는 열 전도성 재료를 포함하거나 열 전도성 재료로 구성되며, 상기 열 전도성 재료는 Al₂O₃, Ag₂O, Cu₂O, CuO, Fe₃O₄, FeO, SiO₂, PbO, CaO, MgO, ZnO, SnO₂, TiO₂, BeO, CdS, ZnS, ZnSe, CdZnS, CdZnSe, Au, Na, Fe, Cu, Al, Ag, Mg, 혼합된 산화물들, 이들의 혼합된 산화물들 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 호스트 재료는 상기 호스트 재료의 대부분의 원소에 비해 약 0 mol%, 약 1 mol%, 약 5 mol%, 약 10 mol%, 약 25 mol%, 약 50 mol% 이상의 소량의 유기 분자를 포함한다.

어떠한 이론에도 얽매이지 않고, 출원인은 광감지 재료가 코어/쉘/쉘 입자로 설명될 수 있다고 믿는다.

실제로, 건조 후, 금속 할라이드 결합제는 입자 주위의 쉘 (또는 크라운) 을 생성하는 것으로 여겨진다.

일 실시형태에서, 코어/쉘/쉘 입자는 다음을 포함한다:

- PbS, InAs, Ag₂S, Ag₂Se, HgTe, HgCdTe, CdS, PbSe, PbCdS, PbCdSe, PbTe, HgS, HgSe, InGaAs, InGaP, GaAs, CuInS₂, CuInSe₂ 의 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 코어;

- HgS, HgSe, CdS, PbS, CdTe, CdSe, CdZnS, CdZnSe, ZnS 및 ZnSe 의 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 제 1 쉘; 및

- ZnX₂, PbX₂, CdX₂, SnX₂, HgX₂, BiX₃, CsPbX₃, CsX, NaX, KX, LiX, CsPbX₃ 및 HC(NH₂)₂PbX₃, CH₃NH₃PbX₃ 또는 이들의 혼합물의 군으로부터 선택된 금속 할라이드를 포함하는 제 2 쉘이고, 여기서 X 는 Cl, Br, I, F 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 코어/쉘/쉘 입자는 다음을 포함한다:

- ZnX₂, PbX₂, CdX₂, SnX₂, HgX₂, BiX₃, CsPbX₃, CsX, NaX, KX, LiX, CsPbX₃ 및 HC(NH₂)₂PbX₃, CH₃NH₃PbX₃, 또는 이들의 혼합물의 군으로부터 선택된 제 1 금속 할라이드를 포함하는 제 1 쉘이고, 여기서 X 는 Cl, Br, I, F 또는 이들의 혼합물로부터 선택됨; 및

- ZnX₂, PbX₂, CdX₂, SnX₂, HgX₂, BiX₃, CsPbX₃, CsX, NaX, KX, LiX, CsPbX₃ 및 HC(NH₂)₂PbX₃, CH₃NH₃PbX₃, 또는 이들의 혼합물의 군으로부터 선택된 제 2 금속 할라이드를 포함하는 제 2 쉘이고, 여기서 X 는 Cl, Br, I, F 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.

도 3 에 부분적으로 도시된 바람직한 실시형태에서, 코어/쉘/쉘 입자는 다음을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다:

- InAs/ZnS/ZnX₂ (특히 ZnCl₂), InAs/ZnSe/ZnX₂ (특히 InAs/ZnSe/ZnCl₂), InAs/CdS/CdX₂, InAs/CdSe/CdX₂,

- PbS/CsI-PbI₂/CsPbI₃, PbS/PbI₂/CsPbI₃, PbS/PbI₂/CsI, PbS/NaI/CsPbI₃,

PbS/CsI-NaI-CsPbI₃, PbS/CdS/CdX₂, PbS/CdSe/CdX₂, PbS/PbX₂/ZX 예컨대 PbS/PbI₂/CsI, PbS/CsI-NaI-PbI₂/CsPbI₃, PbS/CsI-NaI/CsPbI₃, PbS/PbX₂/ZPbX₃, PbS/ZPbX₃/PbX₂,

- PbSe/CdS/CdX₂, PbSe/CdSe/CdX₂, PbSe/PbS/PbX₂,

- HgS/CdS/CdX₂, HgS/CdSe/CdX₂,

- HgSe/CdS/CdX₂, HgSe/CdSe/CdX₂, HgSe/CdTe/CdX₂, HgSe/HgS/HgX₂,

- HgTe/CdS/CdX₂, HgTe/CdSe/CdX₂, HgTe/CdTe/CdX₂, HgTe/HgS/HgX₂, HgTe/HgSe/HgX₂,

여기서 X 는 Cl, Br, I, F 또는 이들의 혼합물이고, Z 는 Li, Na, K, Cs 또는 이들의 혼합물이다.

일 실시형태에서, 코어는 2 nm 내지 100 nm, 바람직하게는 2 nm 내지 50 nm, 더욱 바람직하게는 2 nm 내지 20 nm, 더욱 더 바람직하게는 2 nm 내지 10 nm 범위의 크기를 갖는다.

일 실시형태에서, 제 1 및/또는 제 2 쉘은 0.1 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 0.1 nm 내지 20 nm, 더욱 바람직하게는 0.1 nm 내지 10 nm, 더욱 더 바람직하게는 0.1 nm 내지 5 nm, 가장 바람직하게는 0.1 nm 내지 0.5 nm 범위의 두께를 갖는다.

일 실시형태에서, 제 1 쉘은 코어를 부분적으로 또는 전체적으로 커버한다. 일 실시형태에서, 제 2 쉘은 제 1 쉘을 부분적으로 또는 전체적으로 커버한다.

일 실시형태에서, 코어/쉘/쉘 입자는 다음을 포함한다:

(i) 적어도 하나의 제 1 재료를 포함하는 코어,

(ii) 적어도 하나의 제 2 재료를 포함하는, 코어를 부분적으로 또는 전체적으로 코팅하는 제 1 쉘, 및

(iii) 적어도 하나의 제 3 재료를 포함하는, 제 1 쉘을 부분적으로 또는 전체적으로 코팅하는 제 2 쉘,

여기서, 상기 제 1 재료의 가전자대 에너지 레벨은 제 2 재료의 가전자대 에너지 레벨과 적어도 동일하거나 더 높고, 제 1 재료의 전도대 에너지 레벨은 상기 적어도 하나의 제 2 재료의 전도대 에너지 레벨과 적어도 동일하거나 더 낮다.

일 실시형태에서, 가전자대 에너지 레벨 및 전도대 에너지 레벨은 각각 273.15 K 및 105 Pa 의 표준 온도 및 압력에서 정의된다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 잉크, 광감지 재료, 또는 감광성 필름을 지지하는 지지체에 관한 것이다.

일 실시형태에서, 지지체는 전술한 바와 같은 기판이다.

일 실시형태에서, 지지체는 적어도 하나의 입자 집단, 적어도 2 개의 입자 집단들 또는 복수의 입자 집단들을 포함하는 적어도 하나의 광감지 재료 (바람직하게는, 적어도 하나의 감광성 필름) 를 지지한다. 본원에서, 입자들의 집단은 최대 흡수 파장에 의해 정의된다.

일 실시형태에서, 지지체는 적어도 하나, 적어도 2 개 또는 복수의 광감지 재료들 (바람직하게는, 감광성 필름) 을 지지하며, 각각은 하나의 입자 집단을 포함한다.

일 실시형태에서, 지지체 상의 적어도 하나의 광감지 재료 (바람직하게는, 감광성 필름) 은 다층 시스템 내로 캡슐화된다. 일 실시형태에서, 다층 시스템은 적어도 2 개, 적어도 3 개의 층을 포함하거나 이들로 구성된다. 특정 실시형태에서, 다층 시스템은 적어도 하나의 보조 층 (앞서 정의된 캡핑 층 또는 보호 층이라고도 함) 을 더 포함할 수도 있다.

본 발명은 또한 본 발명의 적어도 하나의 광감지 재료 또는 감광성 필름을 포함하는 디바이스에 관한 것이다.

일 실시형태에서, 제 1 디바이스는 하기를 포함한다:

- 본 발명의 적어도 하나의 광감지 재료; 및

- 상기 광감지 재료를 연결하는 복수의 전기 연결들;

여기서 제 1 디바이스는 광전도체 디바이스, 광검출기 디바이스, 포토다이오드 디바이스 또는 포토트랜지스터이다.

일 실시형태에서, 광감지 재료는 광흡수 필름이다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 광흡수 필름은, 더욱 더 바람직하게는 약 750 nm 내지 약 3 ㎛, 가장 바람직하게는 약 750 nm 내지 약 1.4 ㎛, 약 750 nm 내지 약 1000 nm, 바람직하게는 약 800 nm 내지 약 1000 nm, 더욱 바람직하게는 약 850 nm 내지 약 1000 nm, 더욱 더 바람직하게는 약 900 nm 내지 약 1000 nm, 가장 바람직하게는 약 925 nm 내지 약 975 nm 범위의 파장을 갖는 광, 가장 바람직하게는 약 940 nm 의 파장을 갖는 광으로 적어도 하나의 광흡수 필름을 조명하는 것에 응답하여, 적어도 하나의 광흡수 필름을 가로질러 그리고 전기 연결들 사이에서 전도도가 증가되도록 위치된다.

일 실시형태에서, 광전도체, 광검출기, 광다이오드 또는 광트랜지스터는 전하 결합 디바이스 (CCD), 발광 프로브, 레이저, 열 이미저, 나이트 비전 시스템 및 광검출기를 포함하거나 또는 이들로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

일 실시형태에서, 본 발명의 광전도체, 광검출기, 광다이오드 또는 광트랜지스터는 제 1 캐소드를 포함하거나 이로 구성되며, 제 1 캐소드는 제 1 광흡수 필름에 전자적으로 결합되고, 제 1 광흡수 필름은 제 1 애노드에 결합된다.

일 실시형태에서, 트랜지스터는 지지체 상의 얇은 광흡수 필름; 드레인 전극, 소스 전극 및 상부 게이트 전극과 같은 전극; 및 전해질을 포함하는 듀얼 (하부 및 전해질) 게이트 트랜지스터일 수도 있다. 이 실시형태에서, 광흡수 필름은 지지체의 상부에 디포짓되고 소스 및 드레인 전극에 연결되며; 전해질은 상기 필름의 상부에 디포짓되고, 상부 게이트는 전해질의 상부에 있다. 지지체는 도핑된 Si 기판일 수도 있다.

일 실시형태에서, 광검출기는 화염 검출기로서 사용된다.

일 실시형태에서, 광검출기는 이색 검출 또는 다색 검출을 허용한다.

일 실시형태에서, 광검출기는 이색 검출을 가능하게 하고, 파장들 중 하나는 750 nm 내지 12 ㎛, 더 바람직하게는 750 nm 내지 1.5 ㎛, 가장 바람직하게는 750 nm 내지 1 ㎛, 가장 바람직하게는 900 nm 내지 1 ㎛ 의 범위이고, 심지어 가장 바람직하게는 파장들 중 하나는 약 940 nm 주위에 중심을 둔다.

본 발명은 또한 하기를 포함하는 제 2 디바이스에 관한 것이다:

- 적어도 하나의 기판;

- 적어도 하나의 전자 접촉층;

- 적어도 하나의 전자 수송층; 및

상기 디바이스는 수직 기하학 구조를 갖는다.

수직 기하학 구조는 평면 기하학적 구조에 비해 전하 캐리어에 대한 더 짧은 이동 거리를 허용하며, 따라서 제 2 디바이스의 전송 특성을 향상시킨다. 수직 기하학 구조는 포토다이오드 기하학 - 또는 티라미수의 구조를 지칭하는 반면, 평면 기하학은 광전도 기하학을 지칭한다. 포토다이오드 기하학 구조는 더 낮은 동작 바이어스를 허용하여, 광전도 기하학 구조에 비해 암전류를 감소시킨다.

일 실시형태에서, 제 2 디바이스는 포토다이오드, 다이오드, 태양 전지, 또는 포토컨덕터이다.

일 실시형태에서, 제 2 디바이스는 적어도 2 개의 전자 접촉 층들: 적어도 하나의 하부 전극 및 하나의 상부 전극을 포함한다.

일 실시형태에서, 적어도 2 개의 전자 접촉 층들은 상호 맞물린 전극들이다. 특히, 적어도 2 개의 전자 접촉 층들은 사전 패터닝된 상호 맞물린 전극들이다. 이 실시형태에서, 제 2 디바이스는 다음을 포함한다:

- 적어도 하나의 기판;

- 제 1 전자 접촉층;

- 적어도 하나의 전자 수송층;

- 적어도 하나의 광활성층; 및

- 제 2 전자 접촉층.

일 실시형태에서, 제 2 디바이스는 적어도 하나의 정공 수송층을 더 포함한다. 이 실시형태에서, 제 2 디바이스는 다음을 포함한다:

- 적어도 하나의 기판;

- 제 1 전자 접촉층;

- 적어도 하나의 전자 수송층;

- 적어도 하나의 광활성층;

- 적어도 하나의 정공 수송층; 및

- 제 2 전자 접촉층.

일 실시형태에서, 제 2 디바이스는 다른 층들의 상부에 디포짓된 적어도 하나의 캡슐화 층을 더 포함한다. 적어도 하나의 캡슐화 층으로의 캡슐화는 공기 및/또는 습도 조건 하에서 디바이스의 안정성을 향상시키고, 공기 및/또는 습도 노출로 인한 상기 디바이스의 열화를 방지한다. 상기 캡슐화는 디바이스의 수송 및/또는 광학 특성에 손해를 주지 않으며, 공기 및/또는 습도 노출시 디바이스의 상기 수송 및/또는 광학 특성을 보존하는 것을 돕는다.

일 실시형태에서, 제 2 디바이스는 복수의 캡슐화 층, 바람직하게는 3 개의 캡슐화 층을 포함한다.

일 실시형태에서, 층들은 기판 상에 연속적으로 오버레이된다:

- 전자 접촉층 (특히, 제 1 전자 접촉층) 은 기판 상에 오버레이되고;

- 전자 수송층은 전자 접촉층 상에 오버레이되고;

- 광활성층은 전자 수송층 상에 오버레이되고;

- 정공 수송층은 광활성층 상에 오버레이되고;

- 제 2 전자 접촉층은 정공 수송층 또는 광활성층 상에 오버레이되고; 및/또는

- 적어도 하나의 캡슐화 층은 제 2 전자 접촉 층 상에 오버레이된다.

일 실시형태에서, 제 2 디바이스의 시간 응답은 ㎛ 이격된 전극들에 비해 나노트렌치 기하학 구조를 사용하면서 더 빠르다.

일 실시형태에서, 전자 접촉층은 전극이다.

일 실시형태에서, 전자 접촉층은 금속 접촉이다.

일 실시형태에서, 제 2 디바이스는 적어도 2 개의 전자 접촉층들에 연결된 접촉 패드들을 포함한다.

일 실시형태에서, 제 2 디바이스는 상기 전자 접촉 층의 접착을 촉진하기 위해 기판과 전자 접촉 층 사이에 추가적인 접착 층을 포함한다. 이 실시형태에서, 추가 접착층은 Ti 또는 Cr 로 구성된다.

일 실시형태에서, 추가 접착층은 1 nm 내지 20 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 10 nm, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 20 nm 의 범위의 두께를 가진다.

일 실시형태에서, 전자 접촉 층은 투명 산화물을 포함하거나 또는 이로 구성된다.

일 실시형태에서, 전자 접촉 층은 전도성 산화물을 포함하거나 또는 이로 구성된다.

일 실시형태에서, 전자 접촉 층은 투명한 전도성 산화물을 포함하거나 또는 이로 구성된다. 투명한 전도성 산화물의 예는 ITO (인듐 주석 산화물), AZO (알루미늄 도핑된 아연 산화물) 또는 FTO (불소 도핑된 주석 산화물) 를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 전자 접촉 층은 약 5 eV 내지 약 3 eV, 바람직하게는 4.7 eV 내지 3 eV, 더욱 바람직하게는 4.5 eV 내지 3.5 eV 범위의 일함수를 갖는다.

일 실시형태에서, 전자 접촉층은 적외선 범위에서 부분적으로 또는 전체적으로 광학적으로 투명하다.

일 실시형태에서, 전자 접촉층은 근적외선 범위에서 부분적으로 또는 전체적으로 광학적으로 투명하다.

일 실시형태에서, 전자 접촉 층은 단파 적외선 범위, 즉, 약 0.8 내지 약 2.5 ㎛ 에서 부분적으로 또는 전체적으로 광학적으로 투명하다.

일 실시형태에서, 전자 수송 층은 적외선 범위, 근적외선 범위, 단파 적외선 범위에서 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 바람직하게는 적어도 약 90%, 더 바람직하게는 적어도 약 95% 의 투명도를 갖는다.

일 실시형태에서, 전자 접촉 층은 0.5 nm 내지 300 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 200 nm, 더욱 바람직하게는 10 nm 내지 100 nm 의 범위의 두께를 가진다.

얇은 두께, 즉 전자 접촉층은 얇은 층이고, 적외선 범위에서 상기 전자 접촉층의 흡수가 약하여 광활성층으로의 최적의 투과를 허용한다. 얇은 두께는 디바이스에 대해 더 양호한 성능을 가능하게 한다.

일 실시형태에서, 부분적으로 투명한 전자 접촉층을 형성하기 위해, 두께가 약 10 nm 미만인 얇은 층의 재료 (전술한 바와 같은 금속 또는 금속 산화물) 가 전체 전자 접촉층 표면의 약 50% 미만, 바람직하게는 약 33% 미만, 보다 바람직하게는 약 25% 미만을 커버하는 금속 그리드에 결합된다.

일 실시형태에서, 전자 수송층은 광활성층으로부터 전자를 추출하기 위해 사용된다.

일 실시형태에서, 전자 수송층은 1 nm 내지 1 ㎛, 바람직하게는 50 nm 내지 750 nm, 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 500 nm, 가장 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm 범위의 두께를 갖는다.

일 실시형태에서, 전자 수송층은 적어도 하나의 n 형 중합체를 포함하거나, 이로 구성된다. n 형 중합체의 예로는 폴리에틸렌이민, 폴리(설포베타인 메타크릴레이트(PSBMA), 아미도아민 관능화 폴리플루오렌 (PFCON-C) 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 전자 수송 층은 유기 재료를 포함하거나 또는 이로 구성된다.

일 실시형태에서, 전자 수송층은 풀러렌 (C₆₀, C₇₀) 또는 트리스(8-히드록시퀴놀린) 알루미늄 (Alq₃) 또는 이들의 혼합물과 같은 무기 재료를 포함하거나 또는 이로 구성된다.

일 실시형태에서, 전자 수송층은 예를 들어 ZnO, 알루미늄 도핑된 산화 아연 (AZO), SnO₂, TiO₂, 혼합 산화물; 또는 이들의 혼합물과 같은 n형 산화물을 포함하거나 이로 이루어진다.

일 실시형태에서, 전자 수송층은 약 10^-4 cm²V^-1s^-1, 약 10^-3 cm²V^-1s^-1, 약 10^-2 cm²V^-1s^-1, 약 10^-1 cm²V^-1s^-1, 약 1 cm²V^-1s^-1, 약 10 cm²V^-1s^-1, 약 20 cm²V^-1s^-1, 약 30 cm²V^-1s^-1, 약 40 cm²V^-1s^-1, 또는 약 50 cm²V^-1s^-1 보다 높은 전자 이동도를 갖는다.

일 실시형태에서, 정공 수송 층은 유기 재료를 포함하거나 또는 이로 구성된다.

일 실시형태에서, 정공 수송 층은 예를 들어 삼산화 몰리브덴 MoO₃, 오산화 바나듐 V₂O₅, 삼산화 텅스텐 WO₃, 산화 크로뮴 CrO_x 예컨대 Cr₂O₃, 산화 레늄 ReO₃, 산화루테늄 RuO_x, 산화 제1구리 Cu₂O, 산화 제2구리 CuO, CuO₂, Cu₂O₃, ZrO₂, NiO_x, NiO_x/MoO_x, Al₂O₃/NiO_x (여기서 NiO_x 는 NiO 또는 Ni₂O₃ 임), 혼합 산화물 또는 이들의 혼합물과 같은 p형 산화물을 포함하거나 이로 이루어지며; 여기서 x 는 0 내지 5 범위의 십진수이다.

일 실시형태에서, 정공 수송층은 산화 그래핀 GO, 구리 요오드화물 CuI, 구리(I) 티오시아네이트 CuSCN, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

일 실시형태에서, 정공 수송층은 예를 들어 폴리(3-헥실티오펜) (P3HT), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (PEDOT), 폴리스티렌 설포네이트 (PSS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(4-스티렌설포네이트) PEDOT:PSS, 폴리(9-비닐카바졸) (PVK), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐벤지딘계 중합체, 암모늄 헵타몰리브데이트(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O, 폴리(4-부틸-페닐-디페닐-아민), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민, 4,4',4"-트리스(N카바졸릴)-트리페닐-아민 (TCTA), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-비페닐(CBP), 바나딜-프탈로시아닌 (VOPc), 4,4',4'-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민, 또는 이들의 혼합물과 같은 p형 중합체를 포함하거나 이로 구성된다.

일 실시형태에서, 정공 수송층은 적외선 범위, 근적외선 범위, 단파장 적외선 범위에서 약 80% 초과, 바람직하게는 약 90% 초과, 더 바람직하게는 약 95% 초과의 투명도를 갖는다.

일 실시형태에서, 정공 수송층은 약 10^-4 cm²V^-1s^-1, 약 10^-3 cm²V^-1s^-1, 약 10^-2 cm²V^-1s^-1, 약 10^-1 cm²V^-1s^-1, 약 1 cm²V^-1s^-1, 약 10 cm²V^-1s^-1, 약 20 cm²V^-1s^-1, 약 30 cm²V^-1s^-1, 약 40 cm²V^-1s^-1, 또는 약 50 cm²V^-1s^-1 보다 높은 정공 이동도를 갖는다.

일 실시형태에서, 캡슐화 층은 전술한 바와 같은 캡핑 층이다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 캡슐화 층은 상기 캡슐화된 디바이스가 공기 안정 특성을 갖도록 디바이스를 안정화하는 것을 돕는다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 캡슐화 층은 제 2 전자 접촉 층을 부분적으로 또는 전체적으로 커버하고 및/또는 둘러싼다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 캡슐화 층은 500 nm 내지 100 ㎛, 바람직하게는 50 nm 내지 500 nm, 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 400 nm, 가장 바람직하게는 100 nm 내지 250 nm 범위의 두께를 갖는다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 캡슐화 층은 적외선 범위, 근적외선 범위, 단파장 적외선 범위에서 및/또는 중파장 적외선 범위에서 약 70% 초과, 바람직하게는 약 85% 초과, 더 바람직하게는 약 90% 초과의 투명도를 갖는다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 캡슐화 층은 적어도 3 개의 층들의 스택이고, 이들 각각은 상이한 분자 종들 또는 유체들 (액체 또는 가스) 에 대한 배리어로서 작용한다.

일 실시형태에서, 제 1 캡슐화 층은 디바이스가 평탄하고 매끄러운 표면을 가질 수 있게 한다.

일 실시형태에서, 제 1 캡슐화 층은 발수제로서 거동한다.

일 실시형태에서, 제 2 캡슐화 층은 광활성층 및 디바이스를 O₂로부터 보호한다.

일 실시형태에서, 제 2 캡슐화 층은 O₂ 배리어이다.

일 실시형태에서, 제 3 캡슐화 층은 광활성층 및 디바이스를 H₂O로부터 보호한다.

일 실시형태에서, 제 3 캡슐화 층은 H₂O 배리어이다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 캡슐화층은 무기층이다. 무기층의 예는 ZnO, ZnS, ZnSe, Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, MgO, SnO₂, IrO₂, As₂S₃, As₂Se₃, 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 캡슐화 층은 와이드 밴드 갭 반도체 재료를 포함하거나 또는 이로 구성된다. 와이드 밴드 갭 반도체 재료의 예는 CdS, ZnO, ZnS, ZnSe, 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 캡슐화 층은 절연 재료를 포함하거나 또는 이로 구성된다. 절연 재료의 예는 S_iO₂, HfO₂, Al₂O₃, 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 캡슐화층은 중합체층이다.

일 실시형태에서, 캡슐화 층은 에폭시; 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF) 또는 PVDF 의 유도체와 같은 플루오르화된 중합체; 실리콘계 중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA), 폴리(라우릴 메타크릴레이트) (PMA), 폴리(말레산 무수물-alt-1-옥타데센) (PMAO), 글리콜화된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리비닐 알코올 (PVA), 또는 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 구성된다.

일 실시형태에서, 제 1 캡슐화 층은 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA), 폴리(라우릴 메타크릴레이트) (PMA), 폴리(말레산 무수물-alt-1-옥타데센) (PMAO) 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

일 실시형태에서, 제 2 캡슐화 층은 폴리비닐 알코올 (PVA) 을 포함한다.

일 실시형태에서, 제 3 캡슐화 층은 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF) 또는 PVDF 의 유도체와 같은 플루오르화된 폴리머를 포함하거나 이들로 구성된다.

일 실시형태에서, 제 2 디바이스는 인트라밴드 포토다이오드이다.

도 4A 에 도시된 일 실시형태에서, 제 2 디바이스 (5) 는 기판 (51), ITO 층; ZnO 층; PbO 양자점들을 포함하는 감광성 필름 (6); NiO_x 층 (여기서, NiO_x 는 NiO 또는 Ni₂O₃ 임); 및 금 층을 포함하고, 여기서 층들은 기판 상에 그리고 서로 연속적으로 오버레이된다. 본 실시형태에서, NiO_x 층은 2 nm 내지 100 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm 범위의 두께를 가지며; 감광성 필름은 200 nm 내지 800 nm, 바람직하게는 300 nm 내지 500 nm 범위의 두께를 가지며; ZnO 층은 2 nm 내지 150 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 20 nm 범위의 두께를 갖는다.

도 4b 에 도시된 일 실시형태에서, 제 2 디바이스 (5) 는 기판 (51); 금속층; 예를 들어 ZnO, TiO₂, 또는 TiO₂/ZnO 와 같은 산화물 층; PbS 양자점을 포함하는 감광성 필름 (6); NiO_x, NiO_x/MoO_x 또는 Al₂O₃/NiO_x 층, 여기서 NiO_NS 는 NiO 또는 Ni₂O₃ 이고 MoO_x 는 MoO₃ 일 수 있음; 및 ITO 또는 AZO 층을 포함하며; 여기서, 상기 층들은 기판 상에 그리고 서로 연속적으로 오버레이된다. 본 실시형태에서, NiO_x, NiO_x/MoO_x 또는 Al₂O₃/NiO_x 층은 2 nm 내지 100 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm 범위의 두께를 가지며; 감광성 필름은 200 nm 내지 800 nm, 바람직하게는 300 nm 내지 500 nm 범위의 두께를 가지며; 산화물 층은 2 nm 내지 150 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 20 nm 범위의 두께를 갖는다.

이하의 실시형태들은 본 발명의 양자의 디바이스들 각각에 적용될 수도 있다.

일 실시형태에서, 디바이스는 높은 캐리어 이동도를 갖는다.

일 실시형태에서, 디바이스는 약 0.01 cm²/(V·s) 내지 약 1000 cm²/(V·s), 바람직하게는 약 0.1 cm²/(V·s) 내지 약 1000 cm²/(V·s), 더 바람직하게는 약 1 cm²/(V·s) 내지 약 1000 cm²/(V·s), 더욱 더 바람직하게는 1 cm²/(V·s) 내지 약 10 cm²/(V·s) 범위의 캐리어 이동도를 갖는다.

일 실시형태에서, 디바이스는 약 1 cm²V^-1s^-1 보다 높고, 바람직하게는 약 5 cm²V^-1s^-1 보다 높고, 더욱 바람직하게는 약 10 cm²V^-1s^-1보다 높은 캐리어 이동도를 갖는다.

일 실시형태에서, 디바이스의 시간 응답은 약 100 ㎲ 미만, 더욱 바람직하게는 약 10 ㎲ 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 1 ㎲ 미만, 바람직하게는 약 100 ns 미만, 더욱 바람직하게는 약 10 ns 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 1 ns 미만이다.

바람직한 실시형태에서, 디바이스의 시간 응답은 약 1 ns 내지 약 200 ns, 바람직하게는 약 50 ns 내지 약 200 ns, 보다 바람직하게는 1 ns 내지 20 ns, 가장 바람직하게는 1 ns 내지 10 ns 의 범위이다.

일 실시형태에서, 디바이스는 광검출에 전용되고, 특히 디바이스는 적외선 스펙트럼에서의 광검출에 전용된다.

일 실시형태에서, 디바이스는 예를 들어 CMOS 판독 회로와 같은 판독 회로에 결합된다.

일 실시형태에서, 광감지 재료 또는 감광성 필름은 (투명 기판을 통해) 전면 또는 후면에 의해 조명된다.

일 실시형태에서, 광감지 재료 또는 감광성 필름은 판독 회로에 연결된다.

일 실시형태에서, 광감지 재료 또는 감광성 필름은 전극들에 직접 연결되지 않는다.

일 실시형태에서, 광감지 재료 또는 감광성 필름은 약 1 μA.W^-1 내지 약 1 kA.W^-1, 약 1 mA.W^-1 내지 약 50 A.W^-1, 약 10 mA.W^-1 내지 약 10 A.W^-1 범위의 광 응답을 갖는다.

일 실시형태에서, 광감지 재료 또는 감광성 필름은, 광감지 재료 또는 감광성 필름이 약 750 nm 내지 약 3 ㎛, 약 750 nm 내지 약 1.4 ㎛, 약 750 nm 내지 약 1000 nm, 더 바람직하게는 약 900 nm 내지 약 1000 nm, 더욱 더 바람직하게는 약 925 nm 내지 약 975 nm 범위의 파장을 갖는 광으로, 가장 바람직하게는 약 940 nm 의 파장을 갖는 광으로 조명되는 조건에서, 1 MHz 보다 우수한 대역폭을 갖는다.

일 실시형태에서, 광의 펄스 하에 광감지 재료 또는 감광성 필름의 시간 응답은 약 100 ㎲ 미만, 더욱 바람직하게는 약 10 ㎲ 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 1 ㎲ 미만, 바람직하게는 약 100 ns 미만, 더욱 바람직하게는 약 10 ns 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 1 ns 미만이다.

바람직한 실시형태에서, 광의 펄스 하에 광감지 재료 또는 감광성 필름의 시간 응답은 약 1 ns 내지 약 200 ns, 바람직하게는 약 50 ns 내지 약 200 ns, 보다 바람직하게는 1 ns 내지 20 ns, 가장 바람직하게는 1 ns 내지 10 ns 의 범위이다.

일 실시형태에서, 광감지 재료 또는 감광성 필름은 전자 및/또는 정공을 전도하는 것이다.

일 실시형태에서, 광감지 재료 또는 광감지 필름은 밴드간 전이 또는 밴드내 전이를 나타낸다.

본 발명은 또한 시스템, 바람직하게는 광전도체 시스템, 광검출기 시스템, 광다이오드 시스템 또는 광트랜지스터 시스템에 관한 것으로, 다음을 포함한다:

- 전술한 바와 같은 복수의 디바이스들 (바람직하게는, 광전도체, 광검출기, 포토다이오드 또는 포토트랜지스터); 및

- 복수의 디바이스들에 전기적으로 연결된 판독 회로.

본 발명은 또한 하기를 포함하는 시스템에 관한 것이다:

- 전술한 바와 같은 적어도 하나의 디바이스; 및

- 적어도 하나의 LED.

여기서 상기 디바이스는 광전자 디바이스이다.

일 실시형태에서, 광전자 디바이스는 디스플레이 디바이스, 다이오드, 발광 다이오드 (LED), 레이저, 광검출기, 트랜지스터, 또는 슈퍼커패시터, 바코드, LED, 마이크로LED, LED 의 어레이, 마이크로LED 의 어레이, 또는 IR 카메라를 포함하거나 이로 구성된 군으로부터 선택된다.

일 실시형태에서, LED 는 예를 들어 질화갈륨 기반 다이오드와 같은 청색 LED (400 nm 내지 470 nm), UV LED (200 nm 내지 400 nm), 녹색 LED (500 nm 내지 560 nm), 또는 적색 LED (750 nm 내지 850 nm) 이다.

일 실시형태에서, LED 는 GaN, GaSb, GaAs, GaAsP, GaP, InP, SiGe, InGaN, GaAlN, GaAlPN, AlN, AlGaAs, AlGaP, AlGaInP, AlGaN, AlGaInN, ZnSe, Si, SiC, 다이아몬드, 붕소 질화물 다이오드이다.

일 실시형태에서, LED 는 스마트폰 또는 태블릿에 포함된다.

본 발명은 또한 본 발명의 잉크, 광감지 재료, 감광성 필름, 디바이스 또는 시스템의 용도에 관한 것이다.

일 실시형태에서, 본 발명의 잉크, 광감지 재료, 감광성 필름, 디바이스 또는 시스템은 그들의 스펙트럼 선택적 특성을 위해 사용된다. 특히, 본 발명의 잉크, 광감지 재료, 감광성 필름, 디바이스 또는 시스템은 SWIR (단파장 적외선) 파장 범위에서 그들의 스펙트럼 선택적 특성을 위해 사용된다.

일 실시형태에서, 본 발명의 잉크, 광감지 재료, 감광성 필름, 디바이스 또는 시스템은 IR-흡수 코팅에서 사용된다.

일 실시형태에서, 본 발명의 잉크, 광감지 재료, 감광성 필름, 디바이스 또는 시스템은 광검출기에서 활성층으로서 사용된다.

일 실시형태에서, 본 발명의 잉크, 광감지 재료, 감광성 필름, 디바이스 또는 시스템은 예를 들어 적외선 카메라의 흡수층과 같은 적외선 카메라에 포함된다.

일 실시형태에서, 본 발명의 잉크, 광감지 재료, 감광성 필름, 디바이스 또는 시스템은 얼굴 인식, 물체 검출, 산업 이미징, 공정 모니터링 및 품질 제어를 위한 이미징, 라이다 (LIDAR, LiDAR 및 LADAR 로도 지칭됨), 식물 질병 검출, 또는 물체 검출을 위해 사용된다. 본 실시형태에서, 본 발명의 잉크, 광감지 재료, 감광성 필름, 디바이스 또는 시스템은 물체 또는 얼굴을 검출할 수 있는 연결된 장치 (예를 들어, 스마트폰, 컴퓨터, 태블릿) 와 함께 사용된다.

도 1 은 반전도성 나노입자의 다양한 형상 (스피어 및 플레이트) 및 구조 (균질구조, 코어/쉘, 코어/크라운, 플레이트 내 점) 의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 방법에 따라 디포짓되고 어닐링되고 금속 할라이드 결합제 (8) 에 의해 함께 결합된 입자 (7) 를 포함하는 잉크의 개략도이다.
도 3 은 코어/쉘/쉘 입자의 개략도이다.
도 4a 는 일 실시형태에 따른 수직 기하학 구조를 갖는 디바이스를 도시한다.
도 4b 는 일 실시형태에 따른 수직 기하학 구조를 갖는 디바이스를 도시한다.
도 5 는 InAs/ZnSe 양자점 (대시선) 및 InAs/ZnSe 양자점 및 ZnCl₂ 결합제 (실선) 를 포함하는 잉크의 정규화된 흡수 스펙트럼을 도시한다. 가로축은 파장 (nm) 이고, 세로축은 정규화된 흡광도 (a.u) 이다.
도 6a 는 어닐링 시간에 따라 어닐링 이후 금속 할라이드 결합제로서 CsI 및 PbI₂ 의 혼합물 및 PbS 양자점을 포함하는 필름의 X-선 회절도를 나타낸다 (대시 피크: PbS 암염; 하부에서 상부로의 회절도: 0-36min, 36min-1h12, 1h12-1h48, 1h48-2h24, 2h24-3h). 가로축은 2θ 이고, 세로축은 카운트 (a.u) 이다.
도 6b 는 어닐링 이전 (대시선) 어닐링 이후 (실선) 에 금속 할라이드 결합제로서 CsI 및 PbI₂ 의 혼합물 및 PbS 양자점을 포함하는 필름의 정규화된 흡수 스펙트럼을 도시한다. 가로축은 파장 (nm) 이고, 세로축은 정규화된 흡광도 (a.u) 이다.
도 7a 는 어닐링 전에 금속 할라이드 결합제로서 CsI 및 PbI₂ 혼합물 및 PbS 양자점을 포함하는 필름의 IV 곡선을 도시한다 (실선 = 암 (dark), 대시선 = 1 mW/cm², 대시-점선 = 2 mW/cm²). 가로축은 인가 전압 (V) 이고, 세로축은 전류 밀도 (A/cm²) 이다.
도 7b 는 어닐링 후에 금속 할라이드 결합제로서 CsI 및 PbI₂ 혼합물 및 PbS 양자점을 포함하는 필름의 IV 곡선을 도시한다 (실선 = 암, 대시선 = 1 mW/cm², 대시-점선 = 2 mW/cm²). 가로축은 인가 전압 (V) 이고, 세로축은 전류 밀도 (A/cm²) 이다.
도 8a 는 어닐링 이전 및 이후의 PbS 양자점을 포함하는 필름의 x-선 회절도 (대시 피크: PbS 암염; 하부에서 상부로의 회절도: 어닐링 이전, 어닐링 이후) 를 나타낸다. 가로축은 2θ 이고, 세로축은 카운트 (a.u) 이다.
도 8b 는 어닐링 이전 (대시선) 및 어닐링 이후 (실선) PbS 를 포함하는 필름의 정규화된 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 가로축은 파장 (nm) 이고, 세로축은 정규화된 흡광도 (a.u) 이다.

본 발명은 다음의 실시예들에 의해 더 설명된다.

실시예 1: 잉크 제형화 - InAs/ZnSe 양자점

이 예에서 잉크는 다음을 포함한다:

- InAs/ZnSe 양자점, (용매로서) 디메틸포름아미드 (DMF) 및 (리간드로서) 부틸아민을 포함하는 콜로이드 분산액; 및

- 금속 할라이드 결합제로서 ZnCl₂.

InAs/ZnSe 양자점 합성

3 구 플라스크에서, 400 mg 의 InCl₃ 및 800 mg 의 ZnCl₂ 를 15 mL 의 올레일아민에 첨가하였다. 용액을 115 ℃ 에서 1 시간 동안 탈기시켰다. 아조트 흐름 하에서, 0.33 mL 의 As(NMe₂)₃ 을 주입하였다. 주입 후에, 용액을 190 ℃ 에서 30분 동안 가열한다. 상기 용액에 1.5 mL 의 P(NEt₂) 를 주입하였다. 결과적인 혼합물을 230 ℃ 에서 1 시간 15 분 동안 가열하였다. ZnSe 쉘은 800 mg의 Zn(stear)₂ 및 서서히 1.1 mL 의 TOP-Se 를 첨가함으로써 형성된다. 생성된 용액을 30 분 동안 가열하였다. 온도가 내려간다.

수득된 InAs/ZnSe 양자점은 헵탄에 침전되어 분산된다.

금속 할라이드 결합제와의 리간드 교환

1.35 mL 의 InAs/ZnSe 양자점 분산액에 250 μL 의 포름산을 첨가하였다. 헵탄을 제거한 후, 침전된 양자점을 세척한다.

InAs/ZnSe 양자점을 10 mL 의 DMF 에서 250 mg 의 ZnCl₂ 을 포함하는 용액에 분산시켰다. 양자점을 침전시키고, 진공하에 건조시키고, 250 μL 의 DMF 및 15 μL 의 부틸아민에 분산시켰다.

도 5 는 InAs/ZnSe 양자점 및 InAs/ZnSe 양자점 및 ZnCl₂ 결합제를 포함하는 잉크의 정규화된 흡수 스펙트럼을 도시한다. 흡수 스펙트럼이 변화하지 않았음을 관찰할 수 있으며, 이는 잉크 제형화 동안 InAs/ZnSe 양자점이 손상되지 않았음을 입증한다.

실시예 2: 잉크 제형화 - PbS 양자점

이 예에서 잉크는 다음을 포함한다:

- PbS 양자점, (용매로서) 디메틸포름아미드 (DMF) 와 아세토니트릴 및 (리간드로서) 부틸아민을 포함하는 콜로이드 분산액; 및

- 금속 할라이드 결합제로서 PbI₂ 및 CsI.

605 mg 의 요오드화납 및 50 mg 의 아세트산나트륨을 10 mL 의 DMF 에 첨가한다. 헵탄 (12.5 mg.mL^-1) 에 분산된 10 mL 의 PbS 양자점을 DMF 용액에 첨가한다.

아세트산나트륨은 PbS 양자점의 표면에서 유기 리간드로부터 금속 할라이드 바인더로의 교환을 촉진한다.

교반 후에, PbS 양자점을 상부 헵탄 상으로부터 하부 DMF 상으로 이동한다. 헵탄을 제거한 후, PbS 양자점 용액을 추가로 세척한다.

PbS 양자점을 침전시키고, 진공하에 건조시킨 다음, 350 μL 의 DMF 에 분산시키고, 여기에 23 mg 의 요오드화세슘을 미리 용해시켰다. 그 후에, 150 μL 의 아세토니트릴 및 10 μL 의 부틸아민을 첨가하였다. 수득된 잉크를 여과한다 (0.45 ㎛). 수득된 잉크는 250 mg.mL^-1 의 농도의 PbS 양자점을 포함한다.

기판 상의 잉크의 디포지션

잉크를 스핀 코팅 (1 층, 1000 rpm 에서 4분) 에 의해 깨끗한 기판 상에 디포짓한다.

하기 표 3 은 PbS 양자점을 입자로 사용하여 제조된 잉크 조성물을 열거한다.

여기서 DMF 는 디메틸포름아미드이고, ACN 은 아세토니트릴이다.

표 3

실시예 3: 잉크 제형화 - PbS 양자점

이 예에서 잉크는 다음을 포함한다:

- 금속 할라이드 결합제로서 PbI₂ 및 CsI.

605 mg 의 요오드화납, 370 mg 의 요오드화 세슘 및 50 mg 의 아세트산나트륨을 10 mL 의 DMF 에 첨가한다. 헵탄 (12.5 mg.mL^-1) 에 분산된 10 mL 의 PbS 양자점을 DMF 용액에 첨가한다.

PbS 양자점을 침전시키고, 진공하에 건조시키고, 350 μL 의 DMF, 150 μL 의 아세토니트릴 및 10 μL 의 부틸아민에 분산시켰다. 수득된 잉크를 여과한다 (0.45 ㎛). 수득된 잉크는 250 mg.mL^-1 의 농도의 PbS 양자점을 포함한다.

기판 상의 잉크의 디포지션

잉크를 스핀 코팅 (1 층, 1000 rpm 에서 4분) 에 의해 깨끗한 기판 상에 디포짓한다. 디포짓된 잉크를 150 ℃ 에서 30 분 동안 어닐링한다.

양자 제한에 의해 주어진 결정학적 구조 및 광학 특징들은 이러한 열처리 후에 보존된다 (도 6a 및 도 6b 참조).

디바이스에 대한 시험: IR 포토 다이오드의 제작

i. 사전 패터닝된 ITO/유리 기판을 사용한다;

ii. 세제, EtOH, 아세톤 및 2-프로판올로 ITO 기판을 세정한다;

iii. 110 ℃ 에서 핫 플레이트 상에서 기판을 데운다;

iv. 5000 rpm에서 30 초 동안 기판 상에 TiO₂ 입자 잉크를 스핀-코팅한다;

v. 450 ℃ 에서 30 분 동안 핫 플레이트 상에서 어닐링한다;

vi. 다음 잉크 디포지션 전에 기판을 냉각한다;

vii. PbS 잉크를 디포짓한다;

viii. 열 증발 시스템에서 샘플을 진공에 넣는다;

ix. 열 증발 기술을 통해 0.2 nm/초 에서 10 nm의 MoO₃ 박막을 디포짓한다;

x. 적합한 섀도우 마스크를 통해 상부 전극을 형성하기 위해 열 증발 기술을 통해 0.2 nm/초로 80 nm의 Au 박막을 디포짓한다;

xi 멀티 도트 박막에 기초하여 최종 IR 센서를 획득한다;

xii. 디바이스를 150 ℃ 로 1 내지 3시간 동안 가열한다.

특성화는 양자 효율 및 암전류와 같은 디바이스 성능을 추출하기 위해 어두움에서 및 조명 조건 하에서 I-V 측정을 포함한다.

이 예에서, 결과는 어닐링 후 성능이 열화를 나타내지 않음을 나타내었다 (도 7a 및 도 6b 참조).

시간 응답

고주파수에서 디바이스의 시간 응답이 또한 특징화된다. 측정은 디바이스를 조명하기 위해 940 nm 에 중심을 둔 나노초 펄스형 레이저 소스를 사용하고, 포토다이오드의 전자 응답을 측정하기 위해 2GHz 고대역폭 오실로스코프와 결합된 1GHz 고속 트랜스임피던스 증폭기를 사용함으로써 수행된다. 이 예에서, 제조된 포토다이오드는 -1V 에서 편광되고, 0.1W/cm²의 펄스화된 전력을 갖는, 0.5MHz 주파수에서 60 ns 의 펄스화된 레이저로 특징화된다. 디바이스의 시간 응답은 150 ℃ 에서 3 시간 동안 열처리 전후에 측정된다. 그 결과, 제조된 디바이스는 약 20 ns 의 상승 시간 (t_rise) 및 250 ns 미만의 하강 시간 (t_fall) 을 갖는 고속 응답 성능을 갖는다 (t_rise 및 t_fall 는 신호의 20% 및 80% 에 도달하기 위한 지속 시간을 정의함). 또한, 응답 시간은 열처리 후 열화가 발생하지 않아 디바이스 및 감광성 필름의 열적 안정성이 양호한 것을 나타낸다. 그러나, 이 예에서 측정된 응답은 제조된 디바이스의 커패시턴스 (0.45 mm²의 활성 면적을 가짐) 에 의해 제한된다. 이는, 본 발명에서 감광성 필름을 채용하는 디바이스의 시간 응답이 디바이스의 활성 면적이 감소되는 경우 (적어도 수 ns 까지) 훨씬 더 빠를 수 있다는 것을 제안한다.

하기 비교예는 본 발명의 잉크를 디바이스들에 사용하는 것이 감광성 필름의 열적 안정성을 개선시키는 것을 입증한다.

비교예 1: 요오드화암모늄을 리간드로 사용함

450 mg 의 요오드화납을 10 mL 의 DMF 에 첨가하였다. 헵탄 (12.5 mg.mL^-1) 에 분산된 10 mL 의 PbS 양자점을 DMF 용액에 첨가한다.

교반 후에, PbS 양자점을 상부 옥탄 상으로부터 하부 DMF 상으로 이동한다. 헵탄을 제거한 후, PbS 양자점 용액을 추가로 세척한다.

기판 상의 잉크의 디포지션

실시예 3 과 동일함

도 8a 는 어닐링 후에 새로운 상 (Pb₅S₂I) 의 출현을 관찰하여 어닐링 동안 PbS 코어 구조가 변형되었음을 입증한다. 또한, 열처리 후 디포짓된 잉크의 광학적 특성이 저하된다 (도 8b 참조).

디바이스에 대한 시험: IR 포토 다이오드의 제작

실시예 3 과 동일함

어닐링 후에 광전류가 저하된다. 이는 어닐링 동안의 PbS 코어 구조 변형 및 열화에 기인한다.

비교예 2: 할로겐화납을 리간드로 사용함

575 mg 의 요오드화납, 91 mg 의 브롬화납 및 40 mg 의 아세트산나트륨을 10 mL 의 DMF 에 첨가한다. 헵탄 (12.5 mg.mL-1) 에 분산된 10 mL 의 PbS 양자점을 DMF 용액에 첨가한다.

교반 후에, PbS 양자점을 상부 헵탄 상으로부터 하부 DMF 상으로 이동한다. 헵탄을 제거한 후, QD 용액을 추가로 세척하였다.

기판 상의 잉크의 디포지션

실시예 3 과 동일함

디바이스에 대한 시험: IR 포토 다이오드의 제작

실시예 3 과 동일함

어닐링 후에 디바이스의 성능이 저하된다. 이는 어닐링 동안의 PbS 코어 구조 변형 및 열화에 기인한다.

비교예 3: 코어/쉘 PbS/CdS 양자점

100 mL 3구 플라스크에 22 mL 의 Cd(OA)₂ (0.35 M/ODE) 를 도입하였다. 용액을 1 시간 동안 110 ℃ 에서 진공 하에 탈기시켰다. 아조트 흐름 하에서, 온도는 70 ℃ 로 설정된다. 6 mL 의 톨루엔으로 희석된 PbS 양자점 (50 mg.mL^-1) 의 용액을 Cd(OAc)₂ 용액에 빠르게 주입하였다. 20분 가열 후, 15 mL 의 헵탄을 첨가하여 반응을 억제하였다.

PbS/CdS 양자점을 6 mL 의 헵탄에 침전시키고 분산시켰다.

기판 상의 잉크의 디포지션

실시예 3 과 동일함

결정학적 구조는 어닐링 단계 동안 보존된다. 그러나, 열처리 후에 블루시프트가 관찰된다. 이는 PbS 코어에서 쉘로부터 Cd 원자의 확산의 결과이다. 따라서, PbS/CdS 는 열적 안정성을 나타내지 않는다.

1 - 코어
11 - 나노스피어 코어
12 - 나노스피어 코어를 부분적으로 또는 전체적으로 커버하는 쉘
13 - 코어/쉘 입자를 부분적으로 또는 전체적으로 커버하는 쉘
2 - 나노플레이트
22 - 나노플레이트 코어
23 - 크라운
33 - 나노플레이트 코어
34 - 나노플레이트 코어를 부분적으로 또는 전체적으로 커버하는 쉘
35 - 코어/쉘 입자를 부분적으로 또는 전체적으로 커버하는 쉘
44 - 나노스피어 코어
45 - 나노스피어 코어를 부분적으로 또는 전체적으로 커버하는 쉘
5 - 디바이스
51 - 기판
6 - 감광성 필름
7 - 입자
8 - 금속 할라이드 결합제

Claims

잉크로서,
a) 입자들의 적어도 하나의 콜로이드성 분산액으로서, 상기 입자들은 화학식

의 재료를 포함하고,
여기서:
M 은 Zn, Cd, Hg, Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Fe, Ru, Os, Mn, Tc, Re, Cr, Mo, W, V, Nd, Ta, Ti, Zr, Hf, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Cs 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Q 는 Zn, Cd, Hg, Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Fe, Ru, Os, Mn, Tc, Re, Cr, Mo, W, V, Nd, Ta, Ti, Zr, Hf, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Cs 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
E 는 O, S, Se, Te, C, N, P, As, Sb, F, Cl, Br, I, F, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; 그리고
A 는 O, S, Se, Te, C, N, P, As, Sb, F, Cl, Br, I, F, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
x, y, z 및 w 는 독립적으로 0 내지 5 의 십진수이고; x, y, z 및 w 는 동시에 0 과 동일하지 않고; x 및 y 는 동시에 0 과 동일하지 않고; z 및 w 는 동시에 0 과 동일하지 않을 수도 있는, 상기 입자들의 적어도 하나의 콜로이드성 분산액; 및
b) 상기 콜로이드성 분산액 a) 에서 가용성인 적어도 하나의 금속 할라이드 결합제를 포함하는, 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 입자들은 반도체 입자들인, 잉크.
제 2 항에 있어서,
상기 반도체 입자들은 양자점들인, 잉크.
제 3 항에 있어서,
상기 양자점들은 코어/쉘 양자점들이고, 상기 코어는 상기 쉘과 상이한 재료를 포함하는, 잉크.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 잉크 내의 입자들의 양은 상기 잉크의 총 중량을 기준으로 1 내지 40 wt% 범위인, 잉크.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속 할라이드는 ZnX₂, PbX₂, CdX₂, SnX₂, HgX₂, BiX₃, CsX, NaX, KX, LiX, CsPbX₃ 및 HC(NH₂)₂PbX₃, CH₃NH₃PbX₃, 또는 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되고, 상기 X 는 Cl, Br, I, F 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 잉크.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입자들의 콜로이드성 분산액은 포름아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸포름아미드, 1,2-디클로로벤젠, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디클로로벤젠, 프로필렌 카르보네이트 및 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 술폭시드, 2,6 디플루오로피리딘, N,N 디메틸아세트아미드, γ-부티로락톤, 디메틸프로필렌우레아, 트리에틸포스페이트, 트리메틸포스페이트, 디메틸에틸렌우레아, 테트라메틸우레아, 디에틸포름아미드, o-클로로아닐린, 디부틸술폭시드, 디에틸아세트아미드, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 극성 용매를 포함하는, 잉크.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입자들의 콜로이드성 분산액은 적어도 하나의 용매 및 적어도 하나의 리간드를 더 포함하고,
여기서:
- 상기 잉크 내의 입자들의 양은 상기 잉크의 총 중량을 기준으로 1 내지 40 wt% 범위이고;
- 상기 잉크 내의 용매의 양은 상기 잉크의 총 중량을 기준으로 25 내지 97 wt% 범위이고;
- 상기 잉크 내의 리간드의 양은 상기 잉크의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 8 wt% 범위이며; 그리고
- 상기 금속 할라이드 결합제의 양은 상기 잉크의 총 중량을 기준으로 1 내지 60% 범위인, 잉크.
광감지 재료를 제조하는 방법으로서,
a) 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 잉크를 기판 상에 디포짓하는 단계;
b) 디포짓된 잉크를 어닐링하는 단계를 포함하는, 광감지 재료를 제조하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 디포짓된 잉크는 50 ℃ 내지 250 ℃ 범위의 온도에서 어닐링되는, 광감지 재료를 제조하는 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 디포짓된 잉크는 10 분 내지 5 시간 범위의 시간 주기 동안 어닐링되는, 광감지 재료를 제조하는 방법.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 수득가능한 광감지 재료.
제 12 항에 있어서,
상기 재료는 금속 할라이드에 의해 결합된 입자들을 포함하는 연속적인 전기 전도성 필름인, 광감지 재료.
제 12 항 또는 제 13 항에 기재된 적어도 하나의 광감지 재료를 포함하는 디바이스.
제 14 항에 있어서,
상기 디바이스는,
- 적어도 하나의 기판;
- 적어도 하나의 전자 접촉층;
- 적어도 하나의 전자 수송층; 및
- 제 12 항 또는 제 13 항에 기재된 적어도 하나의 광감지 재료를 포함하는 적어도 하나의 광활성층
을 포함하고,
상기 디바이스는 수직 기하학 구조를 가지는, 적어도 하나의 광감지 재료를 포함하는 디바이스.