WO2018117134A1 - 組成物 - Google Patents
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Classifications
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- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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Definitions
- the present invention relates to a composition.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-250173 for which it applied to Japan on December 22, 2016, and uses the content here.
- Non-Patent Document 1 a composition having strong emission intensity in the range of the ultraviolet to red spectral region under room temperature conditions has been reported.
- Non-Patent Document 1 when used as a light emitting material, further improvement in quantum yield is required.
- This invention is made
- the present invention includes the following [1] to [3].
- [1] A composition having luminescent properties, comprising (1), (2), and (3).
- (1) Semiconductor fine particles
- (2) An organic compound having a mercapto group represented by R—SH (R represents an alkyl group or a cycloalkyl group)
- Solvent [2] The composition according to [1], wherein (1) is a fine particle of a perovskite compound containing A, B, and X as constituent components.
- A is a component located at each vertex of a hexahedron centered on B in the perovskite crystal structure, and is a monovalent cation.
- X represents a component located at each vertex of an octahedron centered on B in the perovskite crystal structure, and is one or more anions selected from the group consisting of halide ions and thiocyanate ions.
- B is a component located at the center of a hexahedron that arranges A at the apex and an octahedron that arranges X at the apex in the perovskite crystal structure, and is a metal ion.
- the composition of the present invention has luminescent properties.
- Luminescent refers to the property of emitting light.
- the light emitting property is preferably a property of emitting light by excitation of electrons, and more preferably a property of emitting light by excitation of electrons by excitation light.
- the wavelength of the excitation light may be, for example, 200 nm to 800 nm, 250 nm to 700 nm, or 300 nm to 600 nm.
- composition of the present invention comprises (1), (2), and (3).
- Semiconductor fine particles (2) An organic compound having a mercapto group represented by R—SH (R represents an alkyl group or a cycloalkyl group) (3) Solvent
- the composition may further include (4) at least one selected from the group consisting of (4) ammonia, amines, and carboxylic acids, and salts or ions thereof. Further, the composition may have other components other than (1) to (4). Examples of other components include compounds having an amorphous structure composed of some impurities and elemental components constituting the semiconductor fine particles. The content of other components is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less with respect to the total mass of the composition.
- the total content of (1), (2), and (3) including (1), (2), and (3) is 90 mass with respect to the total mass of the composition. % Or more, 95 mass% or more, 99 mass% or more, or 100 mass%.
- the content of (1) with respect to the total mass of the composition is not particularly limited, but is 50 mass from the viewpoint of making the semiconductor fine particles difficult to condense and preventing concentration quenching. % Or less, preferably 1% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, and 0.0001% by mass or more from the viewpoint of obtaining a good quantum yield. It is preferable that it is 0.0005 mass% or more, and it is further more preferable that it is 0.001 mass% or more. The above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- the content of (1) with respect to the total mass of the composition is usually 0.0001 to 50% by mass.
- the content of (1) with respect to the total mass of the composition is preferably 0.0001 to 1% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass, and 0.001 to 0.1% by mass. More preferably.
- the composition in which the range related to the blending of (1) is within the above range is preferable in that the aggregation of the semiconductor fine particles of (1) hardly occurs and the light emitting property is also satisfactorily exhibited.
- the content of the semiconductor fine particles of (1) with respect to the total mass of the composition can be measured by, for example, an inductively coupled plasma mass spectrometer (hereinafter also referred to as ICP-MS) and an ion chromatograph. it can.
- ICP-MS inductively coupled plasma mass spectrometer
- the total content of (1) and (2) with respect to the total mass of the composition is not particularly limited, but prevents the semiconductor fine particles from condensing and prevents concentration quenching. From the viewpoint, it is preferably 60% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, still more preferably 2% by mass or less, and particularly preferably 0.2% by mass or less. From the viewpoint of obtaining a good quantum yield, it is preferably 0.0002% by mass or more, more preferably 0.002% by mass or more, and further preferably 0.005% by mass or more. The above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- the total content of (1) and (2) with respect to the total mass of the composition is usually 0.0002 to 60% by mass.
- the total content of (1) and (2) with respect to the total mass of the composition is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.002 to 2% by mass, and 0.005 to More preferably, it is 0.2 mass%.
- the composition in which the range related to the blending ratio of (1) and (2) is within the above range is preferable in that the aggregation of the semiconductor fine particles of (1) hardly occurs and the light emission property is also exhibited well.
- the composition according to the present invention preferably includes (1) semiconductor fine particles, and (1) the semiconductor fine particles are dispersed.
- the dispersion medium include (3) a solvent.
- “dispersed” refers to a state in which semiconductor fine particles are suspended or suspended in a dispersion medium.
- the semiconductor fine particles of the present invention include Group II-VI compound semiconductor crystal fine particles, Group II-V compound semiconductor crystal fine particles, Group III-V compound semiconductor crystal fine particles, and Group III-IV. Group compound semiconductor crystal particles, Group III-VI compound semiconductor crystal particles, Group IV-VI compound semiconductor crystal particles, Transition metal-p-block compound semiconductor crystal particles, and Perovskite compound particles Etc.
- the semiconductor fine particles are preferably semiconductor crystal fine particles containing cadmium, semiconductor crystal fine particles containing indium, and perovskite compound fine particles, and particle size control is not required so strictly. From the viewpoint of easily obtaining a light emission peak with a narrow half-value width, fine particles of a perovskite compound are more preferable. At least a part of these semiconductor fine particles may be coated with (2) an organic compound having a mercapto group represented by R—SH (R represents an alkyl group or a cycloalkyl group). May be part or all of the semiconductor fine particles.
- R—SH represents an alkyl group or a cycloalkyl group
- the average particle size of the semiconductor fine particles contained in the composition is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining a good crystal structure, the average particle size is preferably 1 nm or more, and 2 nm or more. Is more preferably 3 nm or more, and from the viewpoint of making it difficult for the semiconductor fine particles according to the present invention to settle, the average particle diameter is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, More preferably, it is 500 nm or less.
- the above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- the average particle diameter of the semiconductor fine particles contained in the composition is not particularly limited, but the average particle diameter is 1 nm or more and 10 ⁇ m from the viewpoint of making the semiconductor fine particles difficult to settle and maintaining a good crystal structure. Is preferably 2 nm or more and 1 ⁇ m or less, and more preferably 3 nm or more and 500 nm or less.
- the average particle diameter of the semiconductor fine particles contained in the composition can be measured by, for example, a transmission electron microscope (hereinafter also referred to as TEM) or a scanning electron microscope (hereinafter also referred to as SEM). .
- the “maximum ferret diameter” means the maximum distance between two parallel straight lines sandwiching semiconductor fine particles on a TEM or SEM image.
- the particle size distribution of the semiconductor fine particles contained in the composition is not particularly limited, but the median diameter (D50) is preferably 3 nm or more, preferably 4 nm or more, from the viewpoint of maintaining a good crystal structure. More preferably, it is more preferably 5 nm or more, and from the viewpoint of making it difficult for the semiconductor fine particles according to the present invention to settle, the median diameter (D50) is preferably 5 ⁇ m or less, and preferably 500 nm or less. More preferably, it is 100 nm or less.
- the median diameter (D50) in the particle size distribution of the semiconductor fine particles contained in the composition is preferably 3 nm to 5 ⁇ m, more preferably 4 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 100 nm. More preferably.
- the particle size distribution of the semiconductor fine particles contained in the composition can be measured by, for example, TEM or SEM. Specifically, the maximum ferret diameter of 20 semiconductor fine particles contained in the composition is observed by TEM or SEM, and the median diameter (D50) can be obtained from their distribution.
- the group II-VI compound semiconductor includes a group 2 or group 12 element and a group 16 element of the periodic table.
- periodic table means a long-period type periodic table.
- binary Group II-VI compound semiconductors include CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, and HgTe.
- binary group II-VI group compound semiconductors containing an element selected from group 2 of the periodic table (first element) and an element selected from group 16 of the periodic table (second element) include: MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, or BaTe can be mentioned.
- a Group II-VI compound semiconductor containing an element selected from Group 2 of the periodic table (first element) and an element selected from Group 16 of the periodic table (second element) is selected from Group 2 of the periodic table It may be a ternary group II-VI compound semiconductor containing one kind of element (first element) and two kinds of elements (second elements) selected from group 16 of the periodic table, or a periodic table A ternary Group II-VI compound semiconductor comprising two types of elements selected from Group 2 (first element) and one type of element selected from Group 16 of the periodic table (second element). Alternatively, a quaternary group II-VI containing two types of elements (first element) selected from group 2 of the periodic table and two types of elements (second element) selected from group 16 of the periodic table It may be a group compound semiconductor.
- binary group II-VI compound semiconductors that include an element selected from group 12 of the periodic table (first element) and an element selected from group 16 of the periodic table (second element) include: ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, or HgTe can be mentioned.
- a Group II-VI compound semiconductor containing an element selected from Group 12 of the periodic table (first element) and an element selected from Group 16 of the periodic table (second element) is selected from Group 12 of the periodic table It may be a ternary group II-VI compound semiconductor containing one kind of element (first element) and two kinds of elements (second elements) selected from group 16 of the periodic table, or a periodic table A ternary Group II-VI compound semiconductor comprising two types of elements selected from Group 12 (first element) and one type of element selected from Group 16 of the periodic table (second element). Alternatively, a quaternary group II-VI containing two types of elements selected from group 12 of the periodic table (first element) and two types of elements selected from group 16 of the periodic table (second element) It may be a group compound semiconductor.
- the Group II-VI compound semiconductor may contain an element other than Groups 2, 12, and 16 of the periodic table as a doping element.
- the group II-group V compound semiconductor includes a group 12 element and a group 15 element of the periodic table.
- Examples of binary group II-V compound semiconductors containing an element selected from group 12 of the periodic table (first element) and an element selected from group 15 of the periodic table (second element) include: Zn 3 P 2 , Zn 3 As 2 , Cd 3 P 2 , Cd 3 As 2 , Cd 3 N 2 , or Zn 3 N 2 may be mentioned.
- a Group II-V compound semiconductor including an element selected from Group 12 of the periodic table (first element) and an element selected from Group 15 of the periodic table (second element) is selected from Group 12 of the periodic table.
- It may be a ternary group II-V compound semiconductor containing one type of element (first element) and two types of elements (second element) selected from group 15 of the periodic table, or a periodic table
- a ternary Group II-V compound semiconductor comprising two elements selected from Group 12 (first element) and one element selected from Group 15 of the periodic table (second element).
- a quaternary group II-V containing two types of elements (first elements) selected from group 12 of the periodic table and two types of elements (second elements) selected from group 15 of the periodic table It may be a group compound semiconductor.
- the Group II-V compound semiconductor may contain an element other than Groups 12 and 15 of the periodic table as a doping element.
- the Group III-V compound semiconductor includes an element selected from Group 13 of the periodic table and an element selected from Group 15.
- a binary group III-V compound semiconductor containing an element selected from group 13 of the periodic table (first element) and an element selected from group 15 of the periodic table (second element) for example, BP AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, or BN.
- a Group III-V compound semiconductor containing an element selected from Group 13 of the periodic table (first element) and an element selected from Group 15 of the periodic table (second element) is selected from Group 13 of the periodic table.
- It may be a ternary Group III-V compound semiconductor containing one type of element (first element) and two types of elements (second element) selected from Group 15 of the periodic table, or a periodic table
- a ternary Group III-V compound semiconductor comprising two types of elements selected from Group 13 (first element) and one type of element selected from Group 15 of the periodic table (second element).
- a quaternary group III-V containing two types of elements (first elements) selected from group 13 of the periodic table and two types of elements (second elements) selected from group 15 of the periodic table It may be a group compound semiconductor.
- the Group III-V compound semiconductor may contain an element other than Groups 13 and 15 of the periodic table as a doping element.
- the group III-IV compound semiconductor includes an element selected from group 13 of the periodic table and an element selected from group 14.
- Examples of binary group III-IV compound semiconductors containing an element selected from group 13 of the periodic table (first element) and an element selected from group 14 of the periodic table (second element) include B 4 C 3, Al 4 C 3 , Ga 4 C 3 and the like.
- a group III-IV compound semiconductor including an element selected from group 13 of the periodic table (first element) and an element selected from group 14 of the periodic table (second element) is selected from group 13 of the periodic table.
- ternary group III-IV compound semiconductor containing one type of element (first element) and two types of elements (second element) selected from group 14 of the periodic table, or a periodic table
- a ternary group III-IV compound semiconductor comprising two elements selected from group 13 (first element) and one element (second element) selected from group 14 of the periodic table.
- a quaternary group III-IV containing two types of elements (first element) selected from group 13 of the periodic table and two types of elements (second element) selected from group 14 of the periodic table It may be a group compound semiconductor.
- the group III-IV compound semiconductor may contain an element other than group 13 and group 14 of the periodic table as a doping element.
- the Group III-VI compound semiconductor includes an element selected from Group 13 of the periodic table and an element selected from Group 16.
- a binary group III-VI compound semiconductor containing an element selected from group 13 of the periodic table (first element) and an element selected from group 16 of the periodic table (second element) is, for example, Al 2 S 3, Al 2 Se 3 , Al 2 Te 3, Ga 2 S 3, Ga 2 Se 3, Ga 2 Te 3, GaTe, In 2 S 3, In 2 Se 3, In 2 Te 3, or InTe include It is done.
- a group III-VI compound semiconductor containing an element selected from group 13 of the periodic table (first element) and an element selected from group 16 of the periodic table (second element) is selected from group 13 of the periodic table.
- It may be a ternary group III-VI compound semiconductor containing one kind of element (first element) and two kinds of elements (second element) selected from group 16 of the periodic table, or a periodic table
- a ternary Group III-VI compound semiconductor comprising two types of elements selected from Group 13 (first element) and one type of element selected from Group 16 of the periodic table (second element).
- a quaternary group III-VI containing two types of elements (first element) selected from group 13 of the periodic table and two types of elements (second element) selected from group 16 of the periodic table It may be a group compound semiconductor.
- the Group III-VI compound semiconductor may contain an element other than Groups 13 and 16 of the periodic table as a doping element.
- the group IV-VI compound semiconductor includes an element selected from group 14 of the periodic table and an element selected from group 16.
- Examples of binary group IV-VI group compound semiconductors containing an element selected from group 14 of the periodic table (first element) and an element selected from group 16 of the periodic table (second element) include PbS , PbSe, PbTe, SnS, SnSe, or SnTe.
- a Group IV-VI compound semiconductor including an element selected from Group 14 of the periodic table (first element) and an element selected from Group 16 of the periodic table (second element) is selected from Group 14 of the periodic table.
- It may be a ternary group IV-VI compound semiconductor containing one type of element (first element) and two types of elements (second element) selected from group 16 of the periodic table, or a periodic table
- a ternary group IV-VI compound semiconductor comprising two types of elements (first element) selected from group 14 and one type of element (second element) selected from group 16 of the periodic table.
- a quaternary group IV-VI containing two types of elements (first elements) selected from group 14 of the periodic table and two types of elements (second elements) selected from group 16 of the periodic table It may be a group compound semiconductor.
- the group IV-VI compound semiconductor may contain an element other than group 14 and group 16 of the periodic table as a doping element.
- the transition metal-p-block compound semiconductor includes an element selected from transition metal elements and an element selected from p-block elements.
- a binary transition metal-p-block compound semiconductor including an element selected from the transition metal element of the periodic table (first element) and an element selected from the p-block element of the periodic table (second element) For example, NiS and CrS are mentioned.
- a transition metal-p-block compound semiconductor including an element selected from a transition metal element of the periodic table (first element) and an element selected from the p-block element of the periodic table (second element) is a transition of the periodic table.
- a ternary transition metal-p-block compound semiconductor including one kind of element (first element) selected from metal elements and two kinds of elements (second elements) selected from p-block elements
- a ternary transition metal comprising two types of elements (first elements) selected from transition metal elements of the periodic table and one type of element (second elements) selected from p-block elements of the periodic table It may be a p-block compound semiconductor, or two elements (first element) selected from transition metal elements in the periodic table and two elements (second elements) selected from p-block elements in the periodic table
- a quaternary transition metal-p-bro It may be a click compound semiconductor.
- the transition metal-p-block compound semiconductor may contain a transition metal element in the periodic table and an element other than the p-block element as a doping element.
- the ternary (ternary phase) semiconductor fine particles are a composition containing three elements selected from the group as described above, and can be represented by, for example, ZnCdS.
- the quaternary (quaternary phase) semiconductor fine particles are a composition containing four elements selected from the group as described above, and can be represented by, for example, ZnCdSSe.
- ternary and quaternary systems include CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe CdHgSe CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, InPAs CuInS 2, or InA PAs, and the like.
- the semiconductor fine particles of the present invention is fine particles of a perovskite compound.
- the perovskite compound is a compound having a perovskite type crystal structure having A, B, and X as constituent components.
- A is a component located at each vertex of a hexahedron centering on B in the perovskite crystal structure, and is a monovalent cation.
- X represents a component located at each vertex of an octahedron centered on B in the perovskite crystal structure, and is one or more anions selected from the group consisting of halide ions and thiocyanate ions.
- B is a component located at the center of the hexahedron that arranges A at the apex and the octahedron that arranges X at the apex in the perovskite crystal structure, and is a metal ion.
- the perovskite compound having A, B, and X as constituent components is not particularly limited, and may be a compound having any of a three-dimensional structure, a two-dimensional structure, and a pseudo two-dimensional structure.
- the composition formula of the perovskite compound is represented by ABX (3 + ⁇ ) .
- the composition formula of the perovskite compound is represented by A 2 BX (4 + ⁇ ) .
- ⁇ is a number that can be appropriately changed according to the charge balance of B, and is from ⁇ 0.7 to 0.7.
- the three-dimensional structure has a three-dimensional network of vertex-sharing octahedrons represented by BX 6 with B as the center and vertex as X.
- BX 6 the octahedral pair represented by BX 6 having B as the center and the vertex as X shares the four vertices X on the same plane, thereby BX 6 connected two-dimensionally.
- the structure which the layer which consists of, and the layer which consists of A were laminated
- the perovskite crystal structure can be confirmed by an X-ray diffraction pattern.
- the perovskite compound is preferably a perovskite compound represented by the following general formula (1).
- ABX (3 + ⁇ ) ( ⁇ 0.7 ⁇ ⁇ ⁇ 0.7) (1)
- A is a monovalent cation
- B is a metal ion
- X is one or more anions selected from the group consisting of halide ions and thiocyanate ions.
- A is a component located at each vertex of a hexahedron centered on B in the perovskite crystal structure, and is a monovalent cation.
- the monovalent cation include cesium ion, organic ammonium ion, or amidinium ion.
- the perovskite compound when A is a cesium ion, an organic ammonium ion having 3 or less carbon atoms, or an amidinium ion having 3 or less carbon atoms, the perovskite compound is generally represented by ABX (3 + ⁇ ). It has a three-dimensional structure.
- A is preferably a cesium ion or an organic ammonium ion.
- organic ammonium ion of A examples include a cation represented by the following general formula (A3).
- R 6 to R 9 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group which may have an amino group as a substituent, or a cyclo which may have an amino group as a substituent. Represents an alkyl group. However, not all of R 6 to R 9 are hydrogen atoms.
- the alkyl group represented by R 6 to R 9 may be linear or branched, and may have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 6 to R 9 is usually 1 to 20, preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
- the cycloalkyl group represented by R 6 to R 9 may have an alkyl group or an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the cycloalkyl group represented by R 6 to R 9 is usually 3 to 30, preferably 3 to 11, and more preferably 3 to 8.
- the number of carbon atoms includes the number of carbon atoms of the substituent.
- the groups represented by R 6 to R 9 are each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
- a compound having a structure can be obtained.
- the alkyl group or cycloalkyl group has 4 or more carbon atoms, a compound having a two-dimensional and / or pseudo two-dimensional (quasi-2D) perovskite crystal structure in part or in whole can be obtained.
- the total number of carbon atoms contained in the alkyl group and cycloalkyl group represented by R 6 to R 9 is preferably 1 to 4, and one of R 6 to R 9 is 1 to 3 carbon atoms. More preferably, three of R 6 to R 9 are hydrogen atoms.
- Examples of the alkyl group of R 6 to R 9 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, and an isopentyl group.
- the cycloalkyl group of R 6 ⁇ R 9, include those R 6 ⁇ exemplified alkyl group having 3 or more carbon atoms in the alkyl group R 9 is to form a ring, as an example, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group And cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, norbornyl group, isobornyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, tricyclodecyl group and the like.
- CH 3 NH 3 + (also referred to as methylammonium ion), C 2 H 5 NH 3 + (also referred to as ethylammonium ion), or C 3 H 7 NH 3 + (propyl) It is also preferably an ammonium ion.), More preferably CH 3 NH 3 + or C 2 H 5 NH 3 + , and still more preferably CH 3 NH 3 + .
- R 10 to R 13 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group which may have an amino group as a substituent, or a cyclo which may have an amino group as a substituent. Represents an alkyl group.
- the alkyl group represented by R 10 to R 13 may be linear or branched, and may have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 10 to R 13 is usually 1 to 20, preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
- the cycloalkyl group represented by R 10 to R 13 may have an alkyl group as a substituent or an amino group.
- the number of carbon atoms of the cycloalkyl group represented by R 10 to R 13 is usually 3 to 30, preferably 3 to 11, and more preferably 3 to 8.
- the number of carbon atoms includes the number of carbon atoms of the substituent.
- alkyl group for R 10 to R 13 include the alkyl groups exemplified for R 6 to R 9 .
- Specific examples of the cycloalkyl group represented by R 10 to R 13 include the cycloalkyl groups exemplified for R 6 to R 9 .
- the group represented by R 10 to R 13 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
- a perovskite compound having a three-dimensional structure with high emission intensity is obtained.
- the number of carbon atoms in the alkyl group or cycloalkyl group is 4 or more, a compound having a two-dimensional and / or pseudo two-dimensional (quasi-2D) perovskite crystal structure in part or in whole can be obtained.
- the total number of carbon atoms contained in the alkyl group and cycloalkyl group represented by R 10 to R 13 is preferably 1 to 4, and R 10 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 11 to R 13 are more preferably hydrogen atoms.
- B is a component located in the center of a hexahedron in which A is arranged at the apex and an octahedron in which X is arranged at the apex in the perovskite crystal structure, and represents a metal ion.
- the B component metal ion may be an ion composed of one or more selected from the group consisting of a monovalent metal ion, a divalent metal ion, and a trivalent metal ion.
- B preferably contains a divalent metal ion, and more preferably contains one or more metal ions selected from the group consisting of lead and tin.
- X represents one or more anions selected from the group consisting of halide ions and thiocyanate ions.
- X may be one or more anions selected from the group consisting of chloride ions, bromide ions, fluoride ions, iodide ions, and thiocyanate ions.
- X can be appropriately selected according to the desired emission wavelength.
- X can contain bromide ions.
- the content ratio of the halide ions can be appropriately selected according to the emission wavelength, for example, a combination of bromide ions and chloride ions, or bromide ions and iodides. It can be a combination with ions.
- perovskite compound having a three-dimensional perovskite crystal structure represented by ABX (3 + ⁇ ) include CH 3 NH 3 PbBr 3 , CH 3 NH 3 PbCl 3 , and CH 3 NH.
- perovskite compound having a two-dimensional perovskite crystal structure represented by A 2 BX (4 + ⁇ ) include (C 4 H 9 NH 3 ) 2 PbBr 4 , (C 4 H 9 NH 3 ) 2 PbCl 4 , (C 4 H 9 NH 3 ) 2 PbI 4 , (C 7 H 15 NH 3 ) 2 PbBr 4 , (C 7 H 15 NH 3 ) 2 PbCl 4 , (C 7 H 15 NH 3 ) 2 PbI 4 , (C 4 H 9 NH 3 ) 2 Pb (1-a) Li a Br 4 (0 ⁇ a ⁇ 0.7), (C 4 H 9 NH 3 ) 2 Pb (1-a ) Na a Br 4 (0 ⁇ a ⁇ 0.7), (C 4 H 9 NH 3 ) 2 Pb (1-a) Rb a Br 4 (0 ⁇ a ⁇ 0.7), (C 7 H 15 NH 3) 2 Pb (1-a ) Na
- the perovskite compound is an illuminant capable of emitting fluorescence in the visible light wavelength region.
- X is a bromide ion
- it is usually 480 nm or more, preferably 500 nm or more, more preferably 520 nm or more, and usually 700 nm or less, preferably Can emit fluorescence having a maximum intensity peak in a wavelength range of 600 nm or less, more preferably 580 nm or less.
- the above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- the fluorescence peak emitted is usually 480 to 700 nm, preferably 500 to 600 nm, more preferably 520 to 580 nm. preferable.
- X is an iodide ion, it is usually a peak of intensity in a wavelength range of 520 nm or more, preferably 530 nm or more, more preferably 540 nm or more, and usually 800 nm or less, preferably 750 nm or less, more preferably 730 nm or less.
- the above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- the fluorescence peak emitted is usually 520 to 800 nm, preferably 530 to 750 nm, and preferably 540 to 730 nm. More preferred.
- X is a chloride ion, it is usually at least 300 nm, preferably 310 nm or more, more preferably 330 nm or more, and usually 600 nm or less, preferably 580 nm or less, more preferably 550 nm or less in the range of the maximum intensity peak. There can be some fluorescence.
- the above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- the fluorescence peak emitted is usually 300 to 600 nm, preferably 310 to 580 nm, and preferably 330 to 550 nm. More preferred.
- composition according to the present invention includes an organic compound having a mercapto group represented by the general formula (A5).
- R-SH (A5) An organic compound having a mercapto group represented by the general formula (A5).
- R represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
- R is an alkyl group, it may be linear or branched.
- the alkyl group usually has 1 to 20 carbon atoms, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- the cycloalkyl group may have an alkyl group as a substituent.
- the number of carbon atoms in the cycloalkyl group is usually 3 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 11.
- the number of carbon atoms includes the number of carbon atoms of the substituent.
- R is preferably an alkyl group.
- alkyl group for R examples include the alkyl groups exemplified for R 6 to R 9 .
- Specific examples of the cycloalkyl group represented by R include the cycloalkyl groups exemplified for R 6 to R 9 .
- SH represents a mercapto group.
- Part or all of the organic compound having a mercapto group represented by the general formula (A5) may be adsorbed on the surface of the semiconductor fine particles according to the present invention or may be dispersed in the composition.
- Examples of the alkyl organic compound having a mercapto group represented by the general formula (A5) or the cycloalkyl organic compound include 1-dodecanethiol, 1-eicosanethiol, 1-octadecanethiol, 1-pentadecanethiol, 1-tetradecanethiol, 1-hexadecanethiol, 1-decanethiol, and 1-docosanthiol are preferable, and 1-hexadecanethiol, 1-decanethiol, and 1-docosanthiol are more preferable.
- Another aspect of the present invention is (2) an organic compound having a mercapto group and having an ionic group other than a group represented by —NH 3 + and a group represented by —COO 2 — , a halogen Hydrocarbon compounds or organic compounds having amino groups, alkoxy groups, and silicon atoms can be excluded.
- solvent according to the present invention is not particularly limited as long as it is a medium in which semiconductor fine particles can be dispersed, but a solvent that does not readily dissolve the semiconductor fine particles is preferable.
- solvent refers to a substance that takes a liquid state at 1 atm and 25 ° C.
- the solvent examples include esters such as methyl formate, ethyl formate, propyl formate, pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, and pentyl acetate; ⁇ -butyrolactone, acetone, dimethyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, Ketones such as cyclohexanone and methylcyclohexanone; diethyl ether, methyl-tert-butyl ether, diisopropyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, 4-methyldioxolane, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, anisole, Ethers such as phenetole; methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-
- esters such as methyl formate, ethyl formate, propyl formate, pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, pentyl acetate; ⁇ -butyrolactone, acetone, dimethyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methyl Ketones such as cyclohexanone; diethyl ether, methyl-tert-butyl ether, diisopropyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, 4-methyldioxolane, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, anisole, phenetole, etc.
- Organic solvents having a nitrile group such as ether, acetonitrile, isobutyronitrile, propionitrile, methoxyacetonitrile;
- Organic solvents having carbonate groups such as tylene carbonate and propylene carbonate;
- organic solvents having halogenated hydrocarbon groups such as methylene chloride and chloroform;
- hydrocarbons such as n-pentane, cyclohexane, n-hexane, benzene, toluene and xylene
- An organic solvent having a group is preferable because it has low polarity and hardly dissolves semiconductor fine particles, and is preferably an organic solvent having a halogenated hydrocarbon group such as methylene chloride or chloroform; n-pentane, cyclohexane, n-hexane, More preferred are hydrocarbon-based organic solvents such as benzene, toluene and xylene.
- composition according to the present invention is in a form that ammonia, amine, carboxylic acid, and the compound can take.
- at least one selected from the group consisting of these salts or ions may be included. That is, the composition according to the present invention is at least selected from the group consisting of ammonia, amine, carboxylic acid, ammonia salt, amine salt, carboxylic acid salt, ammonia ion, amine ion, and carboxylic acid ion.
- Ammonia, amines and carboxylic acids and their salts or ions usually act as capping ligands.
- the capping ligand is a compound having an action of adsorbing on the surface of the semiconductor compound and stably dispersing the semiconductor compound in the composition.
- the ion or salt (ammonium salt or the like) of ammonia or amine include an ammonium cation represented by the general formula (A1) described later and an ammonium salt containing the ammonium cation.
- the carboxylic acid ion or salt (carboxylate and the like) include a carboxylate anion represented by the general formula (A2) described later and a carboxylate containing the carboxylate anion.
- the composition according to the present invention may contain any one of an ammonium salt and the like, a carboxylate and the like, or may contain both.
- ammonium salts examples include ammonium salts containing an ammonium cation represented by the general formula (A1).
- R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom or an organic group.
- R 1 to R 4 are preferably each independently a hydrocarbon group such as an alkyl group, a cycloalkyl group, or an unsaturated hydrocarbon group.
- the alkyl group represented by R 1 to R 4 may be linear or branched.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 1 to R 4 is usually 1 to 20, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- the cycloalkyl group represented by R 1 ⁇ R 4 may have an alkyl group as a substituent.
- the number of carbon atoms in the cycloalkyl group is usually 3 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 11.
- the number of carbon atoms includes the number of carbon atoms of the substituent.
- the unsaturated hydrocarbon group for R 1 to R 4 may be linear or branched.
- the number of carbon atoms of the unsaturated hydrocarbon group of R 1 to R 4 is usually 2 to 20, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- R 1 to R 4 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or an unsaturated hydrocarbon group.
- an alkenyl group is preferable. More preferably, one of R 1 to R 4 is an alkenyl group having 8 to 20 carbon atoms, and three of R 1 to R 4 are hydrogen atoms.
- alkyl group for R 1 to R 4 include the alkyl groups exemplified for R 6 to R 9 .
- the cycloalkyl group of R 1 ⁇ R 4 include cycloalkyl groups exemplified in R 6 ⁇ R 9.
- alkenyl group for R 1 to R 4 a single bond (C—C) between any one carbon atom in the linear or branched alkyl group exemplified for R 6 to R 9 is 2
- Preferred examples of such an alkenyl group include ethenyl group, propenyl group, 3-butenyl group, 2-butenyl group, 2-pentenyl group, 2-hexenyl group, 2-nonenyl group, 2-dodecenyl group, 9 -Octadecenyl group.
- the counter anion is not particularly limited, but preferable examples include Br ⁇ , Cl ⁇ , I ⁇ and F ⁇ halide ions, and carboxylate ions.
- Preferred examples of the ammonium salt having an ammonium cation represented by the general formula (A1) and a counter anion include n-octyl ammonium salt and oleyl ammonium salt.
- R 5 represents a monovalent organic group.
- a hydrocarbon group is preferable, and among them, an alkyl group, a cycloalkyl group, and an unsaturated hydrocarbon group are preferable.
- the alkyl group represented by R 5 may be linear or branched.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 5 is usually 1 to 20, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- the cycloalkyl group represented by R 5 may have an alkyl group as a substituent.
- the number of carbon atoms in the cycloalkyl group is usually 3 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 11.
- the number of carbon atoms includes the number of carbon atoms of the substituent.
- the unsaturated hydrocarbon group for R 5 may be linear or branched.
- the number of carbon atoms of the unsaturated hydrocarbon group for R 5 is usually 2 to 20, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- R 5 is preferably an alkyl group or an unsaturated hydrocarbon group.
- unsaturated hydrocarbon group an alkenyl group is preferable.
- alkyl group R 5 examples include alkyl groups exemplified in R 6 ⁇ R 9.
- Specific examples of the cycloalkyl group represented by R 5 include the cycloalkyl groups exemplified for R 6 to R 9 .
- Specific examples of the alkenyl group for R 5 include the alkenyl groups exemplified for R 1 to R 4 .
- the carboxylate anion represented by the general formula (A2) is preferably an oleate anion.
- the counter cation of the carboxylate anion represented by the general formula (A2) is not particularly limited, but preferred examples include proton, alkali metal cation, alkaline earth metal cation, ammonium cation and the like.
- the composition of this embodiment contains (1), (2), and (3).
- (1) Semiconductor fine particles (2) An organic compound having a mercapto group represented by R—SH (R represents an alkyl group or a cycloalkyl group) (3) Solvent
- the blend ratio of (1) and (2) may be such that the effect of improving the quantum yield by the organic compound of (2) is exhibited, and (1) and ( It can be appropriately determined according to the type of 2).
- (1) when the semiconductor fine particles are fine particles of a perovskite compound the molar ratio [(2) / B] of the B metal ion of the perovskite compound and the organic compound of (2) is: It may be 0.001 to 1000 or 0.01 to 500.
- the semiconductor fine particles are fine particles of a perovskite compound and the organic compound of (2) is a compound having a mercapto group represented by the general formula (A5)
- the perovskite compound The molar ratio [(A5) / B] of the metal ion of B to the organic compound of (A5) may be 1 to 1000, 10 to 700, or 100 to 600. It may be 200 to 500.
- the semiconductor fine particles are fine particles of a perovskite compound and the organic compound of (2) is a compound having a mercapto group represented by the general formula (A5)
- the molar ratio [(A5) / B] of the metal ion of the compound B to the organic compound (A5) is preferably 10 to 800, more preferably 60 to 700, and more preferably 120 to 600. More preferably, it is more preferably 300 to 550.
- a composition in which the range of the blending ratio of (1) and (2) is within the above range is preferable in that the effect of improving the quantum yield by the organic compound of (2) is exhibited particularly well.
- the blending ratio of (1) and (3) may be such that the light emitting action by the semiconductor fine particles of (1) is satisfactorily exhibited, and (1) to (3) It can be determined appropriately according to the type of the item.
- the mass ratio [(1) / (3)] between (1) and (3) may be 0.00001 to 10, or 0.0001 to 1. Or 0.0005 to 0.1.
- the composition in which the range related to the blending ratio of (1) and (3) is within the above range is preferable in that the aggregation of the semiconductor fine particles of (1) hardly occurs and the luminescent property is also satisfactorily exhibited.
- composition of the embodiment according to the present invention can be produced.
- composition of this invention is not limited to what is manufactured by the manufacturing method of the composition of the following embodiment.
- Examples of the method for producing semiconductor fine particles include a method of heating a mixed liquid obtained by mixing a simple substance of the elements constituting the semiconductor fine particles or a compound thereof and a lipophilic solvent.
- Examples of the elemental element constituting the semiconductor fine particles or the compound thereof are not particularly limited, and examples thereof include metals, oxides, acetates, organometallic compounds, halides, and nitrates.
- the fat-soluble solvent examples include nitrogen-containing compounds having a hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, oxygen-containing compounds having a hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, and the like.
- the hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms include saturated aliphatic hydrocarbon groups such as n-butyl group, isobutyl group, n-pentyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, hexadecyl group and octadecyl group; An unsaturated aliphatic hydrocarbon group such as a group; an alicyclic hydrocarbon group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group; an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group, a benzyl group, a naphthyl group, and a naphthylmethyl group.
- a saturated aliphatic hydrocarbon group and an unsaturated aliphatic hydrocarbon group are preferred.
- the nitrogen-containing compound include amines and amides
- examples of the oxygen-containing compound include fatty acids.
- nitrogen-containing compounds having a hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms are preferred.
- n-butylamine, isobutylamine, n-pentylamine, n-hexylamine, octylamine, decylamine, Alkylamines such as dodecylamine, hexadecylamine and octadecylamine, and alkenylamines such as oleylamine are preferred.
- Such a fat-soluble solvent can be bonded to the particle surface, and examples of the bonding mode include chemical bonds such as a covalent bond, an ionic bond, a coordinate bond, a hydrogen bond, and a van der Waals bond.
- the heating temperature of the mixed solution may be appropriately set depending on the simple substance or the compound to be used, but is preferably set in the range of 130 to 300 ° C, more preferably in the range of 240 to 300 ° C. . It is preferable that the heating temperature is equal to or higher than the lower limit because the crystal structure is easily unified. Further, the heating time may be appropriately set according to the simple substance to be used, the kind of the compound, and the heating temperature, but it is usually preferably set within the range of several seconds to several hours, and is set within the range of 1 to 60 minutes. Is more preferable.
- the heated mixture is cooled and then separated into a supernatant and a precipitate, and the separated semiconductor fine particles (precipitate) are put in an organic solvent (eg, chloroform, toluene, hexane, n-butanol, etc.).
- an organic solvent eg, chloroform, toluene, hexane, n-butanol, etc.
- a solution containing semiconductor fine particles may be used.
- a solvent for example, methanol, ethanol, acetone, acetonitrile, etc.
- the precipitate may be collected and placed in the above-mentioned organic solvent to form a solution containing semiconductor fine particles.
- the semiconductor fine particles of the perovskite compound according to the present invention can be produced by the method described below with reference to known documents (Nano Lett. 2015, 15, 3692-3696, ACSNano, 2015, 9, 4533-4542).
- the method for producing semiconductor fine particles of the perovskite compound according to the present invention includes a step of dissolving a B component, an X component, and an A component in a solvent to obtain a solution, and the resulting solution and the solubility of the semiconductor fine particles in the solvent. And a step of mixing a solvent lower than the solvent used in the step of obtaining the solution.
- the manufacturing method including the process of mixing with the solvent lower than the solvent used at the process of obtaining a solution is mentioned.
- the manufacturing method containing is mentioned.
- the step of dissolving the compound containing the B component and the X component and the component A or the compound containing the A component and the X component in a solvent to obtain a solution, the obtained solution, and the solubility of the semiconductor fine particles in the solvent are:
- a production method including a step of mixing a solvent lower than the solvent used in the step of obtaining a solution will be described.
- solubility means the solubility in the temperature which performs the process to mix.
- the manufacturing method preferably includes a step of adding a capping ligand from the viewpoint of stably dispersing the semiconductor fine particles.
- the capping ligand is preferably added before the mixing step, and the capping ligand may be added to a solution in which the A component, the B component, and the X component are dissolved.
- the solvent may be added to a solvent having a lower solubility than the solvent used in the step of obtaining the solution.
- the solution in which the A component, the B component, and the X component are dissolved, and the solubility of the semiconductor fine particles in the solvent You may add to both the solvent lower than the solvent used at the process to obtain.
- the manufacturing method preferably includes a step of removing coarse particles by a method such as centrifugation or filtration after the mixing step.
- the size of the coarse particles removed by the removing step is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, and further preferably 500 nm or more.
- the step of mixing the solution and the solvent having a solubility of the semiconductor fine particles in the solvent lower than that of the solvent used in the step of obtaining the solution includes the step (I) of obtaining the solution by dissolving the solution of the semiconductor fine particles in the solvent. It may be a step of dripping in a solvent lower than the solvent used in step (II), and is a step of dripping, into the solution, a solvent whose solubility in the solvent of the semiconductor fine particles is lower than the solvent used in the step of obtaining the solution.
- (I) is preferable. When dropping, it is preferable to stir from the viewpoint of improving dispersibility.
- the temperature is not particularly limited, but the compound having a perovskite crystal structure is likely to precipitate. From the viewpoint of ensuring the thickness, it is preferably in the range of ⁇ 20 to 40 ° C., more preferably in the range of ⁇ 5 to 30 ° C.
- the two types of solvents having different solubility in the solvent of the semiconductor fine particles used in the production method are not particularly limited.
- the solvent used in the step of obtaining the solution included in the production method is preferably a solvent having a high solubility in the solvent of the semiconductor fine particles.
- the solvent used in the mixing step included in the production method is preferably a solvent having low solubility of the semiconductor fine particles in the solvent.
- the difference in solubility is preferably 100 ⁇ g / solvent 100 g to 90 g / solvent 100 g, more preferably 1 mg / solvent 100 g to 90 g / solvent 100 g.
- the solvent used in the step of obtaining the solution is N, N-dimethyl.
- An organic solvent having an amide group such as acetamide or dimethyl sulfoxide, and the solvent used in the mixing step is an organic solvent having a halogenated hydrocarbon group such as methylene chloride or chloroform; n-pentane, cyclohexane, n-hexane, benzene
- An organic solvent having a hydrocarbon group such as toluene and xylene is preferable.
- the solid-liquid separation method include a method such as filtration and a method utilizing evaporation of a solvent.
- a manufacturing method including a step of adding a B component, an X component and an A component to a high-temperature solvent and dissolving them to obtain a solution and a step of cooling the obtained solution will be described. More specifically, the step of adding a compound containing B component and X component and the component A or compound containing A component and X component to a high temperature solvent to obtain a solution, and cooling the obtained solution.
- the semiconductor fine particles according to the present invention can be produced by precipitating the semiconductor fine particles according to the present invention by the difference in solubility due to the temperature difference.
- the manufacturing method preferably includes a step of adding a capping ligand from the viewpoint of stably dispersing the semiconductor fine particles.
- the manufacturing method preferably includes a step of removing coarse particles by a technique such as centrifugation or filtration after the cooling step.
- the size of the coarse particles removed by the removal step is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, and further preferably 500 nm or more.
- the high-temperature solvent may be a solvent having a temperature at which the compound containing the B component and the X component and the A component or the compound containing the A component and the X component are dissolved.
- a solvent is preferable, and a solvent at 80 to 400 ° C. is more preferable.
- the cooling temperature is preferably ⁇ 20 to 50 ° C., more preferably ⁇ 10 to 30 ° C.
- the cooling rate is preferably from 0.1 to 1500 ° C./min, more preferably from 10 ° C. to 150 ° C./min.
- the solvent used in the production method is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve the compound containing the B component and the X component and the component A or the compound containing the A component and the X component.
- a method for taking out the semiconductor fine particles from the dispersion liquid containing the semiconductor fine particles a method of collecting only the semiconductor fine particles by performing solid-liquid separation can be mentioned.
- the solid-liquid separation method include a method such as filtration and a method utilizing evaporation of a solvent.
- the manufacturing method of the composition containing (1), (2), and (3)> For example, as a method for producing a composition comprising (1) semiconductor fine particles, (2) an organic compound having a mercapto group represented by R—SH, and (3) a solvent, examples thereof include (a) (1) semiconductor fine particles, (2) an organic compound having a mercapto group represented by R—SH, and (3) a step of mixing a solvent.
- step (a) for example, (A1) (1)
- the semiconductor fine particles may be mixed with (3) a solvent and then mixed with (2) an organic compound having a mercapto group represented by R-SH, (A2) (1)
- the semiconductor fine particles may be mixed with (2) an organic compound having a mercapto group represented by R—SH, and then mixed with (3) a solvent.
- the step (a) is preferably the step (a1).
- the temperature is not particularly limited, but from the viewpoint of uniform mixing , Preferably in the range of 0 to 100 ° C, more preferably in the range of 10 to 80 ° C.
- the manufacturing method of the composition containing (1), (2), (3), and (4)> For example, from (1) semiconductor fine particles, (2) an organic compound having a mercapto group represented by R-SH, (3) a solvent, and (4) ammonia, an amine, a carboxylic acid, and salts or ions thereof
- a method for producing a composition comprising at least one selected from the group consisting of: (A ′) (1) Semiconductor fine particles, (2) an organic compound having a mercapto group represented by R—SH, (3) a solvent, and (4) ammonia, amine, and carboxylic acid, and salts thereof
- the manufacturing method including the process of mixing at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of ion is mentioned.
- the step (a ′) includes, for example, (A′1) (1) After mixing the semiconductor fine particles with (3) a solvent, (2) an organic compound having a mercapto group represented by R—SH, (4) ammonia, an amine, and a carboxylic acid, and You may mix at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of these salts or ions, (A′2) (4) At least one selected from the group consisting of ammonia, amine, carboxylic acid, and salts or ions thereof (1) After mixing semiconductor fine particles with (3) solvent, (2 ) It may be mixed with an organic compound having a mercapto group represented by R-SH.
- the step (a ′) is preferably (a′2) from the viewpoint of enhancing the dispersibility of the semiconductor fine particles.
- semiconductor fine particles are (5) ammonia, amine, and It may be produced by adding at least one selected from the group consisting of a carboxylic acid and a salt or ion thereof in any of the steps included in the method for producing semiconductor fine particles, and obtained (You may manufacture by mixing 1) semiconductor fine particles and (5) at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of ammonia, an amine, carboxylic acid, and these salts or ions. From the viewpoint of enhancing the dispersibility of the semiconductor fine particles, (1) it is preferably produced by adding in any step included in the method for producing semiconductor fine particles.
- composition according to the present invention can be obtained as a mixture of the body and (2) an organic compound having a mercapto group represented by R—SH.
- stirring is preferable from the viewpoint of improving dispersibility.
- semiconductor fine particles (2) an organic compound having a mercapto group represented by R-SH, (3) a solvent, and (4) ammonia, an amine, a carboxylic acid, and a salt or ion thereof.
- the temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 0 to 100 ° C., and preferably in the range of 10 to 80 ° C. from the viewpoint of uniform mixing. More preferred.
- the amount of semiconductor fine particles contained in the composition according to the present invention is measured using ICP-MS (for example, ELAN DRCII, manufactured by PerkinElmer) and an ion chromatograph. Measurement is performed after the semiconductor fine particles are dissolved using a good solvent such as N, N-dimethylformamide.
- the quantum yield of the composition containing the semiconductor fine particles according to the present invention is measured using an absolute PL quantum yield measuring apparatus (for example, product name C9920-02, manufactured by Hamamatsu Photonics) at an excitation light of 450 nm, room temperature, and in the atmosphere. To do.
- an absolute PL quantum yield measuring apparatus for example, product name C9920-02, manufactured by Hamamatsu Photonics
- the concentration of the semiconductor fine particles contained in the composition is 200 ppm.
- the mixing ratio is adjusted so as to be ( ⁇ g / g) and measured.
- the composition of the present embodiment may have a quantum yield measured by the above measurement method of 32% or more, or 40% or more.
- the quantum yield measured by the above measurement method may be 100% or less, may be 95% or less, may be 90% or less, and may be 80%. Or less, 70% or less, 60% or less, or 50% or less.
- the above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- the composition of the present embodiment preferably has a quantum yield measured by the measurement method of 32% or more and 100% or less, and 40% or more and 100% or less. Is more preferable.
- the composition according to the present embodiment preferably has a quantum yield measured by the measurement method of 32% or more and 95% or less, and 32% or more and 90% or less. Is more preferable, and it is further more preferable that they are 32% or more and 80% or less.
- the quantum yield is preferably 40% or more and 70% or less, more preferably 40% or more and 60% or less, and more preferably 40% or more and 50% or less.
- compositions according to the present invention include wavelength conversion materials for EL displays and liquid crystal displays.
- the composition of the present invention put the composition of the present invention in a glass tube or the like and seal it, and arrange it between the blue light-emitting diode that is the light source and the light guide plate along the end face (side surface) of the light guide plate, Backlight that converts blue light into green light or red light (on-edge type backlight), (2) A film formed by sheeting the composition according to the present invention and sandwiching it between two barrier films, A backlight (surface mount) that is installed on the light guide plate and converts blue light emitted from the blue light-emitting diode placed on the end face (side surface) of the light guide plate through the light guide plate to green light or red light.
- the compound having the perovskite crystal structure according to the present invention is dispersed in a resin or the like and placed in the vicinity of the light emitting portion of the blue light emitting diode, and the emitted blue light is converted into green light or red light.
- a composition according to the present invention is dispersed in a resist and placed on a color filter, and blue light emitted from a light source is converted into green light or A backlight that converts to red light is used.
- composition according to the present invention examples include a wavelength conversion material for a laser diode.
- illumination in which the composition of the present invention is molded and disposed after the blue light-emitting diode that is a light source, and blue light is converted into green light or red light to emit white light.
- the composition according to the present invention can be used, for example, as a material for a light emitting layer of an LED.
- an LED including the composition according to the present invention for example, the composition according to the present invention and conductive particles such as ZnS are mixed and laminated in a film shape, an n-type transport layer is laminated on one side, and the other side is laminated. It has a structure laminated with a p-type transport layer, and by passing an electric current, the holes of the p-type semiconductor and the electrons of the n-type semiconductor cancel the charge in the semiconductor fine particles contained in the composition of the bonding surface. There is a method of emitting light.
- the composition according to the present invention can be used as an electron transporting material contained in the active layer of a solar cell.
- the configuration of the solar cell is not particularly limited.
- a hole transport layer such as 2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N′-di-p-methoxyphenylamine) -9,9′-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD) and a silver (Ag) electrode are arranged in this order.
- the solar cell which has in. Is mentioned.
- the titanium oxide dense layer has an electron transport function, an effect of suppressing FTO roughness, and a function of suppressing reverse electron transfer.
- the porous aluminum oxide layer has a function of improving light absorption efficiency.
- the composition according to the present invention contained in the active layer plays a role of charge separation and electron transport.
- the average ferret diameter of the perovskite compound observed by TEM was 11 nm.
- 50 ⁇ L of the dispersion was collected and redispersed in 5 mL of toluene to obtain a dispersion containing the semiconductor fine particles and the solvent.
- the concentration of the perovskite compound measured by ICP-MS and ion chromatography was 200 ppm ( ⁇ g / g).
- distributed so that it might become 1-Hexadecanethiol / Pb 48.9, and the composition was obtained.
- the average ferret diameter of the perovskite compound observed by TEM was 11 nm.
- 50 ⁇ L of the dispersion was collected and redispersed in 5 mL of toluene to obtain a dispersion containing the semiconductor fine particles and the solvent.
- concentration of the perovskite compound measured by ICP-MS and ion chromatography was 200 ppm ( ⁇ g / g).
- the concentration of the semiconductor fine particles in the compositions obtained in the examples and comparative examples was determined by adding N, N-dimethylformamide to the dispersion containing the semiconductor fine particles and the solvent obtained by redispersion, respectively. After the fine particles were dissolved, measurement was performed using ICP-MS (ELAN DRCII, manufactured by Perkin Elmer) and an ion chromatograph.
- Quantum yield measurement The quantum yield of the compositions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 was measured using an absolute PL quantum yield measuring apparatus (manufactured by Hamamatsu Photonics, trade name C9920-02, excitation light 450 nm, room temperature, in the atmosphere). And measured.
- Table 1 shows the composition of the compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 and the quantum yield (%).
- organic compound having a mercapto group / Pb represents a molar ratio obtained by dividing the amount of an organic compound having a mercapto group by the amount of Pb.
- FIG. 1 shows the results of Examples 1 to 4.
- compositions according to Examples 1 to 4 to which the present invention was applied had an excellent quantum yield as compared with the composition of Comparative Example 1 to which the present invention was not applied. did it.
- a resin composition can be obtained by forming the composition described in Examples 1 to 4 into a sheet, and by placing a sealed film sandwiched between two barrier films on a light guide plate, A backlight capable of converting blue light emitted from the blue light emitting diode placed on the end surface (side surface) of the light guide plate through the light guide plate to the sheet into green light or red light is manufactured.
- a wavelength conversion material can be obtained by mixing the composition described in Examples 1 to 4 and a resist and then removing the solvent.
- a backlight capable of converting the blue light of the light source into green light or red light by placing the obtained wavelength conversion material between the blue light emitting diode as the light source and the light guide plate or after the OLED as the light source. To manufacture.
- a titanium oxide dense layer is laminated on the surface of a fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate, a porous aluminum oxide layer is laminated thereon, and the composition described in Examples 1 to 4 is laminated thereon. Then, after removing the solvent, hole transport such as 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N′-di-p-methoxyphenylamine) -9,9′-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD) The layers are stacked, and a silver (Ag) layer is stacked thereon to manufacture a solar cell.
- FTO fluorine-doped tin oxide
- a porous aluminum oxide layer is laminated thereon
- the composition described in Examples 1 to 4 is laminated thereon.
- hole transport such as 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N′-di-p-methoxyphenylamine) -9,9′-spirobifluorene
- the resin composition containing the composition according to the present invention can be obtained by mixing the composition described in Examples 1 to 4 and the resin, and then removing the solvent and molding, and this can be obtained after the blue light-emitting diode.
- the laser diode illumination that emits white light by converting blue light emitted from the blue light emitting diode to the resin molded body into green light or red light is manufactured.
- the composition of the present invention can be suitably used in light emitting applications.
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Abstract
本発明は、(1)、(2)、及び(3)を含み、発光性を有する組成物に関する。(1)半導体微粒子、(2)メルカプト基を有する有機化合物、(3)溶媒である。前記(1)は、A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト化合物の微粒子であることが好ましい。Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。Bは、金属イオンである。
Description
本発明は、組成物に関する。
本願は、2016年12月22日に、日本に出願された特願2016-250173号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2016年12月22日に、日本に出願された特願2016-250173号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、半導体材料の発光特性に対する関心が高まっている。
例えば、室温条件下で、紫外から赤色のスペクトル領域の範囲で、強い発光強度を有する組成物が報告されている(非特許文献1)。
例えば、室温条件下で、紫外から赤色のスペクトル領域の範囲で、強い発光強度を有する組成物が報告されている(非特許文献1)。
M.Era, A.Shimizu and M.Nagano, Rep.Prog.Polym.Phys.Jpn., 42,473-474(1999)
しかしながら、上記非特許文献1に記載された組成物を発光材料として用いる場合さらなる量子収率の向上が求められる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、半導体微粒子を含む量子収率が高い組成物を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、半導体微粒子を含む量子収率が高い組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、以下の本発明に至った。
すなわち、本発明は、下記[1]~[3]の発明を包含する。
[1](1)、(2)、及び(3)を含み、発光性を有する組成物。
(1)半導体微粒子
(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)
(3)溶媒
[2]前記(1)が、A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト化合物の微粒子である前記[1]に記載の組成物。
Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造においてAを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。
[3]さらに、(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む前記[1]又は[2]に記載の組成物。
[1](1)、(2)、及び(3)を含み、発光性を有する組成物。
(1)半導体微粒子
(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)
(3)溶媒
[2]前記(1)が、A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト化合物の微粒子である前記[1]に記載の組成物。
Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造においてAを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。
[3]さらに、(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む前記[1]又は[2]に記載の組成物。
本発明によれば、半導体微粒子を含む量子収率が高い組成物を提供することができる。
<組成物>
本発明の組成物は、発光性を有する。「発光性」とは、光を発する性質を指す。発光性は、電子の励起により発光する性質であることが好ましく、励起光による電子の励起により発光する性質であることがより好ましい。励起光の波長は、例えば、200nm~800nmであってもよく、250nm~700nmであってもよく、300nm~600nmであってもよい。
本発明の組成物は、発光性を有する。「発光性」とは、光を発する性質を指す。発光性は、電子の励起により発光する性質であることが好ましく、励起光による電子の励起により発光する性質であることがより好ましい。励起光の波長は、例えば、200nm~800nmであってもよく、250nm~700nmであってもよく、300nm~600nmであってもよい。
本発明の組成物は、(1)、(2)、及び(3)を含む。
(1)半導体微粒子
(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)
(3)溶媒
(1)半導体微粒子
(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)
(3)溶媒
前記組成物は、さらに、(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
また、前記組成物は、(1)~(4)以外のその他の成分を有していてもよい。その他の成分としては、例えば、若干の不純物、並びに半導体微粒子を構成する元素成分からなるアモルファス構造を有する化合物が挙げられる。
その他の成分の含有量は、組成物の総質量に対して10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。
また、前記組成物は、(1)~(4)以外のその他の成分を有していてもよい。その他の成分としては、例えば、若干の不純物、並びに半導体微粒子を構成する元素成分からなるアモルファス構造を有する化合物が挙げられる。
その他の成分の含有量は、組成物の総質量に対して10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。
本発明者らが鋭意検討した結果、
(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)、及び(3)溶媒を含む組成物において、量子収率を向上させることができることを見出した。
このことは、(2)の有機化合物により、(1)の半導体微粒子の表面の欠陥にトラップされた電子が失活してしまうことが防止され、電子が励起されることにより、量子収率が向上するものと考えられる。
本実施形態の組成物において、(1)、(2)、及び(3)を含み(1)、(2)、及び(3)の合計含有量が前記組成物の総質量に対して90質量%以上であってもよく、95質量%以上であってもよく、99質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)、及び(3)溶媒を含む組成物において、量子収率を向上させることができることを見出した。
このことは、(2)の有機化合物により、(1)の半導体微粒子の表面の欠陥にトラップされた電子が失活してしまうことが防止され、電子が励起されることにより、量子収率が向上するものと考えられる。
本実施形態の組成物において、(1)、(2)、及び(3)を含み(1)、(2)、及び(3)の合計含有量が前記組成物の総質量に対して90質量%以上であってもよく、95質量%以上であってもよく、99質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
本実施形態の組成物において、組成物の総質量に対する(1)の含有量は、特に限定されるものではないが、半導体微粒子を凝縮させにくくする観点、及び濃度消光を防ぐ観点から、50質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましく、また、良好な量子収率を得る観点から、0.0001質量%以上であることが好ましく、0.0005質量%以上であることがより好ましく、0.001質量%以上であることがさらに好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する(1)の含有量は、通常、0.0001~50質量%である。
組成物の総質量に対する(1)の含有量は、0.0001~1質量%であることが好ましく、0.0005~1質量%であることがより好ましく、0.001~0.1質量%であることがさらに好ましい。
(1)の配合に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の半導体微粒子の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
本明細書において、組成物の総質量に対する、(1)の半導体微粒子の含有量は、例えば、誘導結合プラズマ質量分析計(以下、ICP-MSともいう)、及びイオンクロマトグラフによって測定することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する(1)の含有量は、通常、0.0001~50質量%である。
組成物の総質量に対する(1)の含有量は、0.0001~1質量%であることが好ましく、0.0005~1質量%であることがより好ましく、0.001~0.1質量%であることがさらに好ましい。
(1)の配合に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の半導体微粒子の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
本明細書において、組成物の総質量に対する、(1)の半導体微粒子の含有量は、例えば、誘導結合プラズマ質量分析計(以下、ICP-MSともいう)、及びイオンクロマトグラフによって測定することができる。
本実施形態の組成物において、組成物の総質量に対する(1)及び(2)の合計含有量は、特に限定されるものではないが、半導体微粒子を凝縮させにくくする観点、及び濃度消光を防ぐ観点から、60質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることがさらに好ましく、0.2質量%以下であることが特に好まく、また、良好な量子収率を得る観点から、0.0002質量%以上であることが好ましく、0.002質量%以上であることがより好ましく、0.005質量%以上であることがさらに好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する(1)及び(2)の合計含有量は、通常0.0002~60質量%である。
組成物の総質量に対する(1)及び(2)の合計含有量は、0.001~10質量%であることが好ましく、0.002~2質量%であることがより好ましく、0.005~0.2質量%であることがさらに好ましい。
(1)及び(2)の配合比に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の半導体微粒子の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する(1)及び(2)の合計含有量は、通常0.0002~60質量%である。
組成物の総質量に対する(1)及び(2)の合計含有量は、0.001~10質量%であることが好ましく、0.002~2質量%であることがより好ましく、0.005~0.2質量%であることがさらに好ましい。
(1)及び(2)の配合比に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の半導体微粒子の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
以下、本発明における組成物について実施形態を示して説明する。
(1)半導体微粒子
本発明に係る組成物は(1)半導体微粒子を含み、(1)半導体微粒子は分散していることが好ましい。分散媒としては、(3)溶媒が挙げられる。
本明細書において「分散している」とは、半導体微粒子が分散媒中に浮遊あるいは懸濁している状態のことをいう。
本発明の半導体微粒子としては、例えば、II族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、II族-V族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-V族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-IV族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、IV族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、遷移金属-p-ブロック化合物半導体の結晶の微粒子、及びペロブスカイト化合物の微粒子等が挙げられる。
半導体微粒子は、良好な量子収率を得る観点から、カドミウムを含む半導体の結晶の微粒子、インジウムを含む半導体の結晶の微粒子、及びペロブスカイト化合物の微粒子が好ましく、粒径制御がそれほど厳しく求められずに半値幅の狭い発光ピークが得られ易い点から、ペロブスカイト化合物の微粒子がより好ましい。
これらの半導体微粒子の少なくとも一部は、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)で被覆されていてもよく、被覆は、半導体微粒子の一部でも全部でもよい。
本発明に係る組成物は(1)半導体微粒子を含み、(1)半導体微粒子は分散していることが好ましい。分散媒としては、(3)溶媒が挙げられる。
本明細書において「分散している」とは、半導体微粒子が分散媒中に浮遊あるいは懸濁している状態のことをいう。
本発明の半導体微粒子としては、例えば、II族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、II族-V族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-V族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-IV族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、IV族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、遷移金属-p-ブロック化合物半導体の結晶の微粒子、及びペロブスカイト化合物の微粒子等が挙げられる。
半導体微粒子は、良好な量子収率を得る観点から、カドミウムを含む半導体の結晶の微粒子、インジウムを含む半導体の結晶の微粒子、及びペロブスカイト化合物の微粒子が好ましく、粒径制御がそれほど厳しく求められずに半値幅の狭い発光ピークが得られ易い点から、ペロブスカイト化合物の微粒子がより好ましい。
これらの半導体微粒子の少なくとも一部は、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)で被覆されていてもよく、被覆は、半導体微粒子の一部でも全部でもよい。
組成物に含まれる、半導体微粒子の平均粒径は、特に限定されるものではないが、良好に結晶構造を維持させる観点から、平均粒径が1nm以上であることが好ましく、2nm以上であることがより好ましく、3nm以上であることがさらに好ましく、また、本発明に係る半導体微粒子を沈降させにくくする観点から、平均粒径が10μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、500nm以下であることがさらに好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物に含まれる、半導体微粒子の平均粒径は、特に限定されるものではないが、半導体微粒子を沈降させにくくする観点、及び良好に結晶構造を維持させる観点から、平均粒径が1nm以上10μm以下であることが好ましく、2nm以上1μm以下であることがより好ましく、3nm以上500nm以下であることがさらに好ましい。
本明細書において、組成物に含まれる半導体微粒子の平均粒径は、例えば透過型電子顕微鏡(以下、TEMともいう。)、走査型電子顕微鏡(以下、SEMともいう。)により測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMにより、前記組成物中に含まれる20個の半導体微粒子の最大フェレー径を観察し、それらの平均値である平均最大フェレー径を計算することにより、前記平均粒径を求めることができる。本明細書において「最大フェレー径」とは、TEM又はSEM画像上において、半導体微粒子を挟む2本の平行な直線の最大距離を意味する。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物に含まれる、半導体微粒子の平均粒径は、特に限定されるものではないが、半導体微粒子を沈降させにくくする観点、及び良好に結晶構造を維持させる観点から、平均粒径が1nm以上10μm以下であることが好ましく、2nm以上1μm以下であることがより好ましく、3nm以上500nm以下であることがさらに好ましい。
本明細書において、組成物に含まれる半導体微粒子の平均粒径は、例えば透過型電子顕微鏡(以下、TEMともいう。)、走査型電子顕微鏡(以下、SEMともいう。)により測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMにより、前記組成物中に含まれる20個の半導体微粒子の最大フェレー径を観察し、それらの平均値である平均最大フェレー径を計算することにより、前記平均粒径を求めることができる。本明細書において「最大フェレー径」とは、TEM又はSEM画像上において、半導体微粒子を挟む2本の平行な直線の最大距離を意味する。
組成物に含まれる、半導体微粒子の粒度分布は、特に限定されるものではないが、良好に結晶構造を維持させる観点から、メディアン径(D50)が3nm以上であることが好ましく、4nm以上であることがより好ましく、5nm以上であることがさらに好ましく、また、本発明に係る半導体微粒子を沈降させにくくする観点から、メディアン径(D50)が5μm以下であることが好ましく、500nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることがさらに好ましい。
本実施形態の別の側面としては、組成物に含まれる、半導体微粒子の粒度分布においてメディアン径(D50)が3nm~5μmであることが好ましく、4nm~500nmであることがより好ましく、5nm~100nmであることがさらに好ましい。
本明細書において、組成物に含まれる、半導体微粒子の粒度分布は、例えばTEM、SEMにより測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMにより、前記組成物中に含まれる、20個の半導体微粒子の最大フェレー径を観察し、それらの分布から、前記メディアン径(D50)を求めることができる。
本実施形態の別の側面としては、組成物に含まれる、半導体微粒子の粒度分布においてメディアン径(D50)が3nm~5μmであることが好ましく、4nm~500nmであることがより好ましく、5nm~100nmであることがさらに好ましい。
本明細書において、組成物に含まれる、半導体微粒子の粒度分布は、例えばTEM、SEMにより測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMにより、前記組成物中に含まれる、20個の半導体微粒子の最大フェレー径を観察し、それらの分布から、前記メディアン径(D50)を求めることができる。
(II族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子)
II族-VI族化合物半導体は、周期表の2族又は12族の元素と、16族の元素とを含む。
なお、本明細書において、「周期表」とは、長周期型周期表を意味する。
二元系のII族-VI族化合物半導体では、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、又はHgTe等が挙げられる。
周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含む、二元系のII族-VI族化合物半導体としては、例えば、MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、又はBaTeが挙げられる。
周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含むII族-VI族化合物半導体は、周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のII族-VI族化合物半導体であってもよい。
II族-VI族化合物半導体は、周期表の2族又は12族の元素と、16族の元素とを含む。
なお、本明細書において、「周期表」とは、長周期型周期表を意味する。
二元系のII族-VI族化合物半導体では、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、又はHgTe等が挙げられる。
周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含む、二元系のII族-VI族化合物半導体としては、例えば、MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、又はBaTeが挙げられる。
周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含むII族-VI族化合物半導体は、周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の2族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のII族-VI族化合物半導体であってもよい。
周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含む、二元系のII族-VI族化合物半導体としては、例えば、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、又はHgTeが挙げられる。
周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含むII族-VI族化合物半導体は、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のII族-VI族化合物半導体であってもよい。
II族-VI族化合物半導体は、周期表の2族、12族、及び16族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含むII族-VI族化合物半導体は、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のII族-VI族化合物半導体であってもよい。
II族-VI族化合物半導体は、周期表の2族、12族、及び16族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(II族-V族化合物半導体の結晶の微粒子)
II族-V族化合物半導体は、周期表の12族の元素と、15族の元素とを含む。
周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)とを含む、二元系のII族-V族化合物半導体としては、例えば、Zn3P2、Zn3As2、Cd3P2、Cd3As2、Cd3N2、又はZn3N2が挙げられる。
周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)とを含むII族-V族化合物半導体は、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のII族-V族化合物半導体であってもよいし、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のII族-V族化合物半導体であってもよいし、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のII族-V族化合物半導体であってもよい。
II族-V族化合物半導体は、周期表の12族、及び15族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
II族-V族化合物半導体は、周期表の12族の元素と、15族の元素とを含む。
周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)とを含む、二元系のII族-V族化合物半導体としては、例えば、Zn3P2、Zn3As2、Cd3P2、Cd3As2、Cd3N2、又はZn3N2が挙げられる。
周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)とを含むII族-V族化合物半導体は、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のII族-V族化合物半導体であってもよいし、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のII族-V族化合物半導体であってもよいし、周期表の12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のII族-V族化合物半導体であってもよい。
II族-V族化合物半導体は、周期表の12族、及び15族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(III族-V族化合物半導体の結晶の微粒子)
III族-V族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素と、15族から選ばれる元素とを含む。周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)とを含む二元系のIII族-V族化合物半導体としては、例えば、BP、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、又はBNが挙げられる。
周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)とを含むIII族-V族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIII族-V族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIII族-V族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIII族-V族化合物半導体であってもよい。
III族-V族化合物半導体は、周期表の13族、及び15族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
III族-V族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素と、15族から選ばれる元素とを含む。周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)とを含む二元系のIII族-V族化合物半導体としては、例えば、BP、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、又はBNが挙げられる。
周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)とを含むIII族-V族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIII族-V族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIII族-V族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIII族-V族化合物半導体であってもよい。
III族-V族化合物半導体は、周期表の13族、及び15族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(III族-IV族化合物半導体の結晶の微粒子)
III族-IV族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素と、14族から選ばれる元素とを含む。周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)とを含む2元系のIII族-IV族化合物半導体としては、例えば、B4C3、Al4C3、Ga4C3が挙げられる。
周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)とを含むIII族-IV族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIII族-IV族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIII族-IV族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIII族-IV族化合物半導体であってもよい。
III族-IV族化合物半導体は、周期表の13族、及び14族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
III族-IV族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素と、14族から選ばれる元素とを含む。周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)とを含む2元系のIII族-IV族化合物半導体としては、例えば、B4C3、Al4C3、Ga4C3が挙げられる。
周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)とを含むIII族-IV族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIII族-IV族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIII族-IV族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIII族-IV族化合物半導体であってもよい。
III族-IV族化合物半導体は、周期表の13族、及び14族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(III族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子)
III族-VI族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素と、16族から選ばれる元素とを含む。
周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含む2元系のIII族-VI族化合物半導体としては、例えば、Al2S3、Al2Se3、Al2Te3、Ga2S3、Ga2Se3、Ga2Te3、GaTe、In2S3、In2Se3、In2Te3、又はInTeが挙げられる。
周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含むIII族-VI族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIII族-VI族化合物半導体であってもよい。
III族-VI族化合物半導体は、周期表の13族、及び16族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
III族-VI族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素と、16族から選ばれる元素とを含む。
周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含む2元系のIII族-VI族化合物半導体としては、例えば、Al2S3、Al2Se3、Al2Te3、Ga2S3、Ga2Se3、Ga2Te3、GaTe、In2S3、In2Se3、In2Te3、又はInTeが挙げられる。
周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含むIII族-VI族化合物半導体は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIII族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIII族-VI族化合物半導体であってもよい。
III族-VI族化合物半導体は、周期表の13族、及び16族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(IV族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子)
IV族-VI族化合物半導体は、周期表の14族から選ばれる元素と、16族から選ばれる元素とを含む。周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含む2元系のIV族-VI族化合物半導体としては、例えば、PbS、PbSe、PbTe、SnS、SnSe、又はSnTeが挙げられる。
周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含むIV族-VI族化合物半導体は、周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIV族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIV族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIV族-VI族化合物半導体であってもよい。
IV族-VI族化合物半導体は、周期表の14族、及び16族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
IV族-VI族化合物半導体は、周期表の14族から選ばれる元素と、16族から選ばれる元素とを含む。周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含む2元系のIV族-VI族化合物半導体としては、例えば、PbS、PbSe、PbTe、SnS、SnSe、又はSnTeが挙げられる。
周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)とを含むIV族-VI族化合物半導体は、周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIV族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIV族-VI族化合物半導体であってもよいし、周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIV族-VI族化合物半導体であってもよい。
IV族-VI族化合物半導体は、周期表の14族、及び16族の以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(遷移金属-p-ブロック化合物半導体の結晶の微粒子)
遷移金属-p-ブロック化合物半導体は、遷移金属元素から選ばれる元素と、p-ブロック元素から選ばれる元素とを含む。
周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)と、周期表のp-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)と含む2元系の遷移金属-p-ブロック化合物半導体としては、例えば、NiS、CrSが挙げられる。
周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)と、周期表のp-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)とを含む遷移金属-p-ブロック化合物半導体は、周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)1種類と、p-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系の遷移金属-p-ブロック化合物半導体であってもよいし、周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表のp-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系の遷移金属-p-ブロック化合物半導体であってもよいし、周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表のp-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系の遷移金属-p-ブロック化合物半導体であってもよい。
遷移金属-p-ブロック化合物半導体は、周期表の遷移金属元素、及びp-ブロック元素以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
遷移金属-p-ブロック化合物半導体は、遷移金属元素から選ばれる元素と、p-ブロック元素から選ばれる元素とを含む。
周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)と、周期表のp-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)と含む2元系の遷移金属-p-ブロック化合物半導体としては、例えば、NiS、CrSが挙げられる。
周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)と、周期表のp-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)とを含む遷移金属-p-ブロック化合物半導体は、周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)1種類と、p-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系の遷移金属-p-ブロック化合物半導体であってもよいし、周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表のp-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系の遷移金属-p-ブロック化合物半導体であってもよいし、周期表の遷移金属元素から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表のp-ブロック元素から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系の遷移金属-p-ブロック化合物半導体であってもよい。
遷移金属-p-ブロック化合物半導体は、周期表の遷移金属元素、及びp-ブロック元素以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
また、三元系(三元相)の半導体微粒子は、前述したような族から選ばれた3つ元素を含む組成物であり、例えば、ZnCdSで表すことができる。また、四元系(四元相)の半導体微粒子は、前述したような族から選ばれた4つ元素を含む組成物であり、例えば、ZnCdSSeで表すことができる。
これらの三元系や四元系としては、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs、CuInS2、又はInAlPAs等が挙げられる。
これらの三元系や四元系としては、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs、CuInS2、又はInAlPAs等が挙げられる。
(ペロブスカイト化合物)
本発明の半導体微粒子の一例としてペロブスカイト化合物の微粒子が挙げられる。
ペロブスカイト化合物は、A、B、及びXを構成成分とする、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物である。
本発明において、Aは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。
Bは、前記ペロブスカイト型結晶構造においてAを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。
本発明の半導体微粒子の一例としてペロブスカイト化合物の微粒子が挙げられる。
ペロブスカイト化合物は、A、B、及びXを構成成分とする、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物である。
本発明において、Aは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。
Bは、前記ペロブスカイト型結晶構造においてAを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。
A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト化合物としては、特に限定されず、3次元構造、2次元構造、疑似2次元構造のいずれの構造を有する化合物であってもよい。
3次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、ABX(3+δ)で表される。
2次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、A2BX(4+δ)で表される。
ここで、前記δは、Bの電荷バランスに応じて適宜変更が可能な数であり、-0.7以上0.7以下である。
例えば、Aが1価の陽イオン、Bが2価の陽イオン、Xが1価の陰イオンである場合、前記化合物が中性(電荷が0)となるようにδを選択することができる。
上記3次元構造の場合、Bを中心とし、頂点をXとする、BX6で表される頂点共有八面体の三次元ネットワークを有する。
上記2次元構造の場合、Bを中心とし、頂点をXとする、BX6で表される八面対が同一平面の4つの頂点のXを共有することにより、2次元的に連なったBX6からなる層とAからなる層が交互に積層された構造を形成する。
本明細書において、ペロブスカイト型結晶構造は、X線回折パターンにより確認することができる。
前記3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=12~18°の位置に(hkl)=(001)に由来するピーク、又は2θ=18~25°の位置に(hkl)=(100)に由来するピークが確認される。2θ=13~16°の位置に、(hkl)=(001)に由来するピークが、又は2θ=20~23°の位置に、(hkl)=(100)に由来するピークが確認されることがより好ましい。
前記2次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=1~10°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認され、2θ=2~8°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認されることがより好ましい。
3次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、ABX(3+δ)で表される。
2次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、A2BX(4+δ)で表される。
ここで、前記δは、Bの電荷バランスに応じて適宜変更が可能な数であり、-0.7以上0.7以下である。
例えば、Aが1価の陽イオン、Bが2価の陽イオン、Xが1価の陰イオンである場合、前記化合物が中性(電荷が0)となるようにδを選択することができる。
上記3次元構造の場合、Bを中心とし、頂点をXとする、BX6で表される頂点共有八面体の三次元ネットワークを有する。
上記2次元構造の場合、Bを中心とし、頂点をXとする、BX6で表される八面対が同一平面の4つの頂点のXを共有することにより、2次元的に連なったBX6からなる層とAからなる層が交互に積層された構造を形成する。
本明細書において、ペロブスカイト型結晶構造は、X線回折パターンにより確認することができる。
前記3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=12~18°の位置に(hkl)=(001)に由来するピーク、又は2θ=18~25°の位置に(hkl)=(100)に由来するピークが確認される。2θ=13~16°の位置に、(hkl)=(001)に由来するピークが、又は2θ=20~23°の位置に、(hkl)=(100)に由来するピークが確認されることがより好ましい。
前記2次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=1~10°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認され、2θ=2~8°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認されることがより好ましい。
ペロブスカイト化合物は、下記一般式(1)で表されるペロブスカイト化合物であることが好ましい。
ABX(3+δ) (-0.7≦δ≦0.7) …(1)
[一般式(1)中、Aは1価の陽イオン、Bは金属イオン、Xはハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。]
ABX(3+δ) (-0.7≦δ≦0.7) …(1)
[一般式(1)中、Aは1価の陽イオン、Bは金属イオン、Xはハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。]
〔A〕
本発明に係わるペロブスカイト化合物中、Aは前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。1価の陽イオンとしては、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンが挙げられる。ペロブスカイト化合物において、Aがセシウムイオン、炭素原子数が3以下の有機アンモニウムイオン、又は炭素原子数が3以下のアミジニウムイオンである場合、一般的にペロブスカイト化合物は、ABX(3+δ)で表される、3次元構造を有する。
化合物中、Aはセシウムイオン、又は有機アンモニウムイオンが好ましい。
本発明に係わるペロブスカイト化合物中、Aは前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。1価の陽イオンとしては、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンが挙げられる。ペロブスカイト化合物において、Aがセシウムイオン、炭素原子数が3以下の有機アンモニウムイオン、又は炭素原子数が3以下のアミジニウムイオンである場合、一般的にペロブスカイト化合物は、ABX(3+δ)で表される、3次元構造を有する。
化合物中、Aはセシウムイオン、又は有機アンモニウムイオンが好ましい。
Aの有機アンモニウムイオンとして具体的には、下記一般式(A3)で表される陽イオンが挙げられる。
一般式(A3)中、R6~R9は、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてアミノ基を有していてもよいアルキル基、又は置換基としてアミノ基を有していてもよいシクロアルキル基を表す。但し、R6~R9の全てが水素原子となることはない。
R6~R9で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R6~R9で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
R6~R9で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
R6~R9で表されるシクロアルキル基は、置換基として、アルキル基を有していてもよく、アミノ基を有していてもよい。
R6~R9で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
R6~R9で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
R6~R9で表される基としては、それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。
一般式(A3)に含まれ得るアルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、発光強度が高い3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似二次元(quasi―2D)のペロブスカイト型の結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。2次元のペロブスカイト型結晶構造が無限大に積層すると3次元のペロブスカイト型結晶構造と同等になる(参考文献:P.P.Boixら、J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898-907など)。
R6~R9で表されるアルキル基及びシクロアルキル基に含まれる炭素原子数の合計数は1~4であることが好ましく、R6~R9のうちの1つが炭素原子数1~3のアルキル基であり、R6~R9のうちの3つが水素原子であることがより好ましい。
一般式(A3)に含まれ得るアルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、発光強度が高い3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似二次元(quasi―2D)のペロブスカイト型の結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。2次元のペロブスカイト型結晶構造が無限大に積層すると3次元のペロブスカイト型結晶構造と同等になる(参考文献:P.P.Boixら、J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898-907など)。
R6~R9で表されるアルキル基及びシクロアルキル基に含まれる炭素原子数の合計数は1~4であることが好ましく、R6~R9のうちの1つが炭素原子数1~3のアルキル基であり、R6~R9のうちの3つが水素原子であることがより好ましい。
R6~R9のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルブチル基、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,2,3-トリメチルブチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基が例示できる。
R6~R9のシクロアルキル基としては、R6~R9のアルキル基で例示した炭素原子数3以上のアルキル基が環を形成したものが挙げられ、一例として、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、トリシクロデシル基等を例示できる。
Aで表される有機アンモニウムイオンとしては、CH3NH3
+(メチルアンモニウムイオンともいう。)、C2H5NH3
+(エチルアンモニウムイオンともいう。) 又はC3H7NH3
+(プロピルアンモニウムイオンともいう。)であることが好ましく、CH3NH3
+又はC2H5NH3
+であることより好ましく、CH3NH3
+であることがさらに好ましい。
Aで表されるアミジニウムイオンとしては、例えば、下記一般式(A4)で表されるアミジニウムイオンが挙げられる。
(R10R11N=CH-NR12R13)+・・・(A4)
(R10R11N=CH-NR12R13)+・・・(A4)
一般式(A4)中、R10~R13は、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてアミノ基を有していてもよいアルキル基、又は置換基としてアミノ基を有していてもよいシクロアルキル基を表す。
R10~R13で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R10~R13で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
R10~R13で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
R10~R13で表されるシクロアルキル基は、置換基としてアルキル基を有していてもよく、アミノ基を有していてもよい。
R10~R13で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
R10~R13で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
R10~R13のアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したアルキル基が挙げられる。
R10~R13のシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
R10~R13のシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
R10~R13で表される基としては、水素原子又はアルキル基が好ましい。
一般式(A4)に含まれる、アルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、発光強度が高い3次元構造のペロブスカイト化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似二次元(quasi―2D)のペロブスカイト型結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。また、R10~R13で表されるアルキル基及びシクロアルキル基に含まれる炭素原子数の合計数は1~4であることが好ましく、R10が炭素原子数1~3のアルキル基であり、R11~R13が水素原子であることがより好ましい。
一般式(A4)に含まれる、アルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、発光強度が高い3次元構造のペロブスカイト化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似二次元(quasi―2D)のペロブスカイト型結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。また、R10~R13で表されるアルキル基及びシクロアルキル基に含まれる炭素原子数の合計数は1~4であることが好ましく、R10が炭素原子数1~3のアルキル基であり、R11~R13が水素原子であることがより好ましい。
〔B〕
ペロブスカイト化合物において、Bは、ペロブスカイト型結晶構造においてAを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンを表す。B成分の金属イオンは1価の金属イオン、2価の金属イオン、及び3価の金属イオンからなる群より選ばれる1種類以上からなるイオンであってよい。Bは2価の金属イオンを含むことが好ましく、鉛、又はスズからなる群より選ばれる1種類以上の金属イオンを含むことがより好ましい。
ペロブスカイト化合物において、Bは、ペロブスカイト型結晶構造においてAを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンを表す。B成分の金属イオンは1価の金属イオン、2価の金属イオン、及び3価の金属イオンからなる群より選ばれる1種類以上からなるイオンであってよい。Bは2価の金属イオンを含むことが好ましく、鉛、又はスズからなる群より選ばれる1種類以上の金属イオンを含むことがより好ましい。
〔X〕
Xは、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンを表す。Xは、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンであってよい。
Xは、所望の発光波長に応じて適宜選択することができるが、例えばXは臭化物イオンを含むことができる。
Xが2種以上のハロゲン化物イオンである場合、前記ハロゲン化物イオンの含有比率は、発光波長により適宜選ぶことができ、例えば、臭化物イオンと塩化物イオンとの組み合わせ、又は、臭化物イオンとヨウ化物イオンとの組み合わせとすることができる。
Xは、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンを表す。Xは、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンであってよい。
Xは、所望の発光波長に応じて適宜選択することができるが、例えばXは臭化物イオンを含むことができる。
Xが2種以上のハロゲン化物イオンである場合、前記ハロゲン化物イオンの含有比率は、発光波長により適宜選ぶことができ、例えば、臭化物イオンと塩化物イオンとの組み合わせ、又は、臭化物イオンとヨウ化物イオンとの組み合わせとすることができる。
ペロブスカイト化合物であって、ABX(3+δ)で表される、3次元構造のペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物の具体例としては、CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CH3NH3PbBr(3-y)Cly(0<y<3)、(H2N=CH-NH2) PbBr3、(H2N=CH-NH2) PbCl3、(H2N=CH-NH2) PbI3、CH3NH3Pb(1-a)CaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)SraBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)LaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)BaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)DyaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0)、CsPb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0)、CsPb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0)、CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0, 0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0, 0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0, 0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0, 0<y<3)、(H2N=CH-NH2) Pb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0)、(H2N=CH-NH2) Pb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0, 0<y<3)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ≦0,0<y<3)、CsPbBr3、CsPbCl3、CsPbI3、CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CsPbBr(3-y)Cly(0<y<3)、CH3NH3PbBr(3-y)Cly(0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、CsPb(1-a)ZnaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CsPb(1-a)AlaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、CsPb(1-a)CoaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CsPb(1-a)MnaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、CsPb(1-a)MgaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)、(H2N=CH-NH2)ZnaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、(H2N=CH-NH2)MgaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)ZnaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)ZnaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<3)等が好ましいものとして挙げられる。
ペロブスカイト化合物であって、A2BX(4+δ)で表される、2次元構造のペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物の具体例としては、(C4H9NH3)2PbBr4、(C4H9NH3)2PbCl4、 (C4H9NH3)2PbI4、(C7H15NH3)2PbBr4、(C7H15NH3)2PbCl4、(C7H15NH3)2PbI4、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)NaaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)LiaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)RbaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2PbBr4、(C7H15NH3)2PbBr4、(C4H9NH3)2PbBr(4-y)Cly(0<y<4)、(C4H9NH3)2PbBr(4-y)Iy(0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4+δ)(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7、0<y<4)等が好ましいものとして挙げられる。
≪発光スペクトル≫
ペロブスカイト化合物は、可視光波長領域に蛍光を発することができる発光体であり、Xが臭化物イオンの場合は、通常480nm以上、好ましくは500nm以上、より好ましくは520nm以上、また、通常700nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲の範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト化合物中のXが臭化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常480~700nmであり、500~600nmであることが好ましく、520~580nmであることがより好ましい。
Xがヨウ化物イオンの場合は、通常520nm以上、好ましくは530nm以上、より好ましくは540nm以上、また、通常800nm以下、好ましくは750nm以下、より好ましくは730nm以下の波長範囲の範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト化合物中のXがヨウ化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常520~800nmであり、530~750nmであることが好ましく、540~730nmであることがより好ましい。
Xが塩化物イオンの場合は、通常300nm以上、好ましくは310nm以上、より好ましくは330nm以上、また、通常600nm以下、好ましくは580nm以下、より好ましくは550nm以下の波長範囲の範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト化合物中のXが塩化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常300~600nmであり、310~580nmであることが好ましく、330~550nmであることがより好ましい。
ペロブスカイト化合物は、可視光波長領域に蛍光を発することができる発光体であり、Xが臭化物イオンの場合は、通常480nm以上、好ましくは500nm以上、より好ましくは520nm以上、また、通常700nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲の範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト化合物中のXが臭化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常480~700nmであり、500~600nmであることが好ましく、520~580nmであることがより好ましい。
Xがヨウ化物イオンの場合は、通常520nm以上、好ましくは530nm以上、より好ましくは540nm以上、また、通常800nm以下、好ましくは750nm以下、より好ましくは730nm以下の波長範囲の範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト化合物中のXがヨウ化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常520~800nmであり、530~750nmであることが好ましく、540~730nmであることがより好ましい。
Xが塩化物イオンの場合は、通常300nm以上、好ましくは310nm以上、より好ましくは330nm以上、また、通常600nm以下、好ましくは580nm以下、より好ましくは550nm以下の波長範囲の範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト化合物中のXが塩化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常300~600nmであり、310~580nmであることが好ましく、330~550nmであることがより好ましい。
(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物
本発明に係る組成物は、一般式(A5)で表される、メルカプト基を有する有機化合物を含む。
R―SH・・・(A5)
本発明に係る組成物は、一般式(A5)で表される、メルカプト基を有する有機化合物を含む。
R―SH・・・(A5)
一般式(A5)中、Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。
Rがアルキル基である場合、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。アルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
Rがシクロアルキル基である場合、シクロアルキル基は、置換基としてアルキル基を有していてもよい。シクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~20であることが好ましく、3~11であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
これらの中でもRはアルキル基であることが好ましい。
Rのアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したアルキル基が挙げられる。
Rのシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
Rのシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
一般式(A5)中、SHはメルカプト基を表す。
一般式(A5)で表される、メルカプト基を有する有機化合物の一部又は全部は、本発明に係る半導体微粒子の表面に吸着していてもよく、組成物中で分散していてもよい。
一般式(A5)で表されるメルカプト基を有するアルキル有機化合物、又はシクロアルキル有機化合物としては1-ドデカンチオール、1-エイコサンチオール、1-オクタデカンチオール、1-ペンタデカンチオール、1-テトラデカンチオール、1-ヘキサデカンチオール、1-デカンチオール、1-ドコサンチオール、が好ましく、1-ヘキサデカンチオール、1-デカンチオール、1-ドコサンチオール、がより好ましい。
本発明の別の側面は、(2)メルカプト基を有する有機化合物であり、かつ―NH3 +で表される基及び―COO-で表される基以外のイオン性基を有する有機化合物、ハロゲン化炭化水素化合物、又はアミノ基、アルコキシ基、及びケイ素原子を有する有機化合物は除外することができる。
一般式(A5)で表されるメルカプト基を有するアルキル有機化合物、又はシクロアルキル有機化合物としては1-ドデカンチオール、1-エイコサンチオール、1-オクタデカンチオール、1-ペンタデカンチオール、1-テトラデカンチオール、1-ヘキサデカンチオール、1-デカンチオール、1-ドコサンチオール、が好ましく、1-ヘキサデカンチオール、1-デカンチオール、1-ドコサンチオール、がより好ましい。
本発明の別の側面は、(2)メルカプト基を有する有機化合物であり、かつ―NH3 +で表される基及び―COO-で表される基以外のイオン性基を有する有機化合物、ハロゲン化炭化水素化合物、又はアミノ基、アルコキシ基、及びケイ素原子を有する有機化合物は除外することができる。
(3)溶媒
本発明に係わる溶媒は、半導体微粒子を分散させることができる媒体であれば特に限定されないが、半導体微粒子を溶解し難いものが好ましい。
本明細書において「溶媒」とは、1気圧、25℃において液体状態をとる物質のことをいう。
本発明に係わる溶媒は、半導体微粒子を分散させることができる媒体であれば特に限定されないが、半導体微粒子を溶解し難いものが好ましい。
本明細書において「溶媒」とは、1気圧、25℃において液体状態をとる物質のことをいう。
溶媒としては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等のアルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の炭化水素基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
これらの中でもメチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル、アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒は、極性が低く、半導体微粒子を溶解し難いと考えられるため好ましく、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系有機溶媒がより好ましい。
(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種
本発明に係る組成物は、アンモニア、アミン、及びカルボン酸並びに、前記化合物がとり得る形態として、これらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
すなわち、本発明に係る組成物は、アンモニア、アミン、カルボン酸、アンモニアの塩、アミンの塩、カルボン酸の塩、アンモニアのイオン、アミンのイオン、及びカルボン酸のイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンは、通常、キャッピング配位子として作用する。キャッピング配位子とは、半導体化合物の表面に吸着して、半導体化合物を組成物中に安定して分散させる作用を有する化合物である。アンモニア又はアミンの、イオン若しくは塩(アンモニウム塩等)としては、後述する一般式(A1)で表されるアンモニウムカチオンと、それを含むアンモニウム塩が挙げられる。カルボン酸のイオン又は塩(カルボン酸塩等)としては、後述する一般式(A2)で表されるカルボキシレートアニオンと、それを含むカルボン酸塩が挙げられる。本発明に係る組成物は、アンモニウム塩等、及びカルボン酸塩等のいずれか一方を含んでいてもよく、両方を含んでいてもよい。
本発明に係る組成物は、アンモニア、アミン、及びカルボン酸並びに、前記化合物がとり得る形態として、これらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
すなわち、本発明に係る組成物は、アンモニア、アミン、カルボン酸、アンモニアの塩、アミンの塩、カルボン酸の塩、アンモニアのイオン、アミンのイオン、及びカルボン酸のイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンは、通常、キャッピング配位子として作用する。キャッピング配位子とは、半導体化合物の表面に吸着して、半導体化合物を組成物中に安定して分散させる作用を有する化合物である。アンモニア又はアミンの、イオン若しくは塩(アンモニウム塩等)としては、後述する一般式(A1)で表されるアンモニウムカチオンと、それを含むアンモニウム塩が挙げられる。カルボン酸のイオン又は塩(カルボン酸塩等)としては、後述する一般式(A2)で表されるカルボキシレートアニオンと、それを含むカルボン酸塩が挙げられる。本発明に係る組成物は、アンモニウム塩等、及びカルボン酸塩等のいずれか一方を含んでいてもよく、両方を含んでいてもよい。
アンモニウム塩としては、一般式(A1)で表されるアンモニウムカチオンを含むアンモニウム塩が挙げられる。
一般式(A1)中、R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、有機基を表す。有機基である場合、R1~R4は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、不飽和炭化水素基などの炭化水素基が好ましい。
R1~R4で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
R1~R4で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R1~R4で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R1~R4で表されるシクロアルキル基は、置換基としてアルキル基を有していてもよい。シクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~20であることが好ましく、3~11であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
R1~R4の不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
R1~R4の不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R1~R4の不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R1~R4は、水素原子、アルキル基、又は不飽和炭化水素基であることが好ましい。不飽和炭化水素基としては、アルケニル基が好ましい。R1~R4のうちの1つが炭素原子数8~20のアルケニル基であり、R1~R4のうちの3つが水素原子であることがより好ましい。
R1~R4のアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したアルキル基が挙げられる。
R1~R4のシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
R1~R4のシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
R1~R4のアルケニル基としては、R6~R9において例示した前記直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基において、いずれか一つの炭素原子間の単結合(C-C)が、二重結合(C=C)に置換されたものが例示でき、二重結合の位置は限定されない。
このようなアルケニル基の好ましいものとしては、例えば、エテニル基、プロペニル基、3-ブテニル基、2-ブテニル基、2-ペンテニル基、2-ヘキセニル基、2-ノネニル基、2-ドデセニル基、9-オクタデセニル基が挙げられる。
このようなアルケニル基の好ましいものとしては、例えば、エテニル基、プロペニル基、3-ブテニル基、2-ブテニル基、2-ペンテニル基、2-ヘキセニル基、2-ノネニル基、2-ドデセニル基、9-オクタデセニル基が挙げられる。
カウンターアニオンとしては、特に制限は無いがBr―、Cl―、I―、F―のハロゲン化物イオンや、カルボキシレートイオンなどが好ましい例として挙げられる。
一般式(A1)で表されるアンモニウムカチオンと、カウンターアニオンとを有するアンモニウム塩としては、n-オクチルアンモニウム塩、オレイルアンモニウム塩が好ましい例として挙げられる。
一般式(A1)で表されるアンモニウムカチオンと、カウンターアニオンとを有するアンモニウム塩としては、n-オクチルアンモニウム塩、オレイルアンモニウム塩が好ましい例として挙げられる。
カルボン酸塩としては、下記一般式(A2)で表されるカルボキシレートアニオンを含むカルボン酸塩が挙げられる。
R5―CO2 -・・・(A2)
R5―CO2 -・・・(A2)
一般式(A2)中、R5は、一価の有機基を表す。有機基としては炭化水素基が好ましく、中でもアルキル基、シクロアルキル基、不飽和炭化水素基が好ましいものとして挙げられる。
R5で表されるアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。R5で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R5で表されるシクロアルキル基は、置換基としてアルキル基を有していてもよい。シクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~20であることが好ましく、3~11であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
R5の不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
R5の不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R5の不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R5はアルキル基又は不飽和炭化水素基であることが好ましい。不飽和炭化水素基としては、アルケニル基が好ましい。
R5のアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したアルキル基が挙げられる。
R5のシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
R5のアルケニル基の具体例としては、R1~R4において例示したアルケニル基が挙げられる。
R5のシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
R5のアルケニル基の具体例としては、R1~R4において例示したアルケニル基が挙げられる。
一般式(A2)で表されるカルボキシレートアニオンは、オレイン酸アニオンが好ましい。一般式(A2)で表されるカルボキシレートアニオンのカウンターカチオンとしては、特に制限は無いが、プロトン、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、アンモニウムカチオンなどが好ましい例として挙げられる。
<各成分の配合比について>
本実施形態の組成物は、(1)、(2)、及び(3)を含む。
(1)半導体微粒子
(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)
(3)溶媒
本実施形態の組成物は、(1)、(2)、及び(3)を含む。
(1)半導体微粒子
(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)
(3)溶媒
本実施形態の組成物において、(1)と(2)との配合比は、(2)の有機化合物による量子収率の向上の作用が発揮される程度であればよく、(1)及び(2)の種類等に応じて、適宜定めることができる。
本実施形態の組成物において、(1)半導体微粒子がペロブスカイト化合物の微粒子である場合、ペロブスカイト化合物のBの金属イオンと、(2)の有機化合物とのモル比[(2)/B]は、0.001~1000であってもよく、0.01~500であってもよい。
本実施形態の組成物において、(1)半導体微粒子がペロブスカイト化合物の微粒子であって、(2)の有機化合物が、一般式(A5)で表されるメルカプト基を有する化合物である場合、ペロブスカイト化合物のBの金属イオンと、(A5)の有機化合物とのモル比[(A5)/B]は、1~1000であってもよく、10~700であってもよく、100~600であってもよく、200~500であってもよい。
本発明の別の側面としては、(1)半導体微粒子がペロブスカイト化合物の微粒子であって、(2)の有機化合物が、一般式(A5)で表されるメルカプト基を有する化合物である場合、ペロブスカイト化合物のBの金属イオンと、(A5)の有機化合物とのモル比[(A5)/B]は、10~800であることが好ましく、60~700であることがより好ましく、120~600であることがさらに好ましく、300~550であることが特に好ましい。
(1)と(2)との配合比に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(2)の有機化合物による量子収率の向上の作用が、特に良好に発揮される点で好ましい。
本実施形態の組成物において、(1)半導体微粒子がペロブスカイト化合物の微粒子である場合、ペロブスカイト化合物のBの金属イオンと、(2)の有機化合物とのモル比[(2)/B]は、0.001~1000であってもよく、0.01~500であってもよい。
本実施形態の組成物において、(1)半導体微粒子がペロブスカイト化合物の微粒子であって、(2)の有機化合物が、一般式(A5)で表されるメルカプト基を有する化合物である場合、ペロブスカイト化合物のBの金属イオンと、(A5)の有機化合物とのモル比[(A5)/B]は、1~1000であってもよく、10~700であってもよく、100~600であってもよく、200~500であってもよい。
本発明の別の側面としては、(1)半導体微粒子がペロブスカイト化合物の微粒子であって、(2)の有機化合物が、一般式(A5)で表されるメルカプト基を有する化合物である場合、ペロブスカイト化合物のBの金属イオンと、(A5)の有機化合物とのモル比[(A5)/B]は、10~800であることが好ましく、60~700であることがより好ましく、120~600であることがさらに好ましく、300~550であることが特に好ましい。
(1)と(2)との配合比に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(2)の有機化合物による量子収率の向上の作用が、特に良好に発揮される点で好ましい。
本実施形態の組成物において、(1)と、(3)との配合比は、(1)の半導体微粒子による発光作用が良好に発揮される程度であればよく、(1)~(3)の種類等に応じて、適宜定めることができる。
本実施形態の組成物において、(1)と、(3)との質量比[(1)/(3)]は、0.00001~10であってもよく、0.0001~1であってもよく、0.0005~0.1であってもよい。
(1)と、(3)との配合比に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の半導体微粒子の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
本実施形態の組成物において、(1)と、(3)との質量比[(1)/(3)]は、0.00001~10であってもよく、0.0001~1であってもよく、0.0005~0.1であってもよい。
(1)と、(3)との配合比に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の半導体微粒子の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
<組成物の製造方法>
以下、本発明における組成物の製造方法に関し、実施形態を示して説明する。本実施形態の組成物の製造方法によれば、本発明に係る実施形態の組成物を製造可能である。なお、本発明の組成物は、以下の実施形態の組成物の製造方法によって製造されるものに限定されるものではない。
以下、本発明における組成物の製造方法に関し、実施形態を示して説明する。本実施形態の組成物の製造方法によれば、本発明に係る実施形態の組成物を製造可能である。なお、本発明の組成物は、以下の実施形態の組成物の製造方法によって製造されるものに限定されるものではない。
<(1)半導体微粒子の製造方法>
(II族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、II族-V族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-V族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-IV族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、IV族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、及び遷移金属-p-ブロック化合物半導体の結晶の微粒子の製造方法)
半導体微粒子の製造方法としては、半導体微粒子を構成する元素の単体又はその化合物と脂溶性溶媒とを混合した混合液を加熱する方法が挙げられる。
(II族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、II族-V族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-V族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-IV族化合物半導体の結晶の微粒子、III族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、IV族-VI族化合物半導体の結晶の微粒子、及び遷移金属-p-ブロック化合物半導体の結晶の微粒子の製造方法)
半導体微粒子の製造方法としては、半導体微粒子を構成する元素の単体又はその化合物と脂溶性溶媒とを混合した混合液を加熱する方法が挙げられる。
半導体微粒子を構成する元素の単体又はその化合物の例としては、特に制限は無いが、金属、酸化物、酢酸塩、有機金属化合物、ハロゲン化物、硝酸塩等が挙げられる。
脂溶性溶媒としては、例えば炭素原子数4~20の炭化水素基を有する含窒素化合物、炭素原子数4~20の炭化水素基を有する含酸素化合物などが挙げられる。炭素原子数4~20の炭化水素基としては、n-ブチル基、イソブチル基、n-ペンチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基などの飽和脂肪族炭化水素基;オレイル基などの不飽和脂肪族炭化水素基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの脂環式炭化水素基;フェニル基、ベンジル基、ナフチル基、ナフチルメチル基などの芳香族炭化水素基などが挙げられ、このうち飽和脂肪族炭化水素基や不飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。含窒素化合物としてはアミン類やアミド類が挙げられ、含酸素化合物としては脂肪酸類などが挙げられる。このような脂溶性溶媒のうち、炭素原子数4~20の炭化水素基を有する含窒素化合物が好ましく、例えばn-ブチルアミン、イソブチルアミン、n-ペンチルアミン、n-ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミンなどのアルキルアミンや、オレイルアミンなどのアルケニルアミンが好ましい。こうした脂溶性溶媒は、粒子表面に結合可能であり、その結合の様式は、例えば共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合、ファンデルワールス結合等の化学結合が挙げられる。
混合液の加熱温度は、使用する単体や化合物の種類によって適宜設定すればよいが、例えば、130~300℃の範囲で設定することが好ましく、240~300℃の範囲で設定することがより好ましい。加熱温度が上記下限値以上であると結晶構造が単一化しやすいため好ましい。また、加熱時間も、使用する単体や化合物の種類、加熱温度によって適宜設定すればよいが、通常は数秒間~数時間の範囲で設定するのが好ましく、1~60分間の範囲で設定するのがより好ましい。
半導体微粒子の製法において、加熱後の混合液を冷却したあと上澄み液と沈殿に分離し、前記分離した半導体微粒子(沈殿物)を有機溶媒(例えばクロロホルム、トルエン、ヘキサン、n-ブタノールなど)に入れて半導体微粒子を含む溶液としてもよい。あるいは、加熱後の混合液を冷却したあと上澄み液と沈殿に分離し、前記分離した上澄み液にナノ粒子が不溶又は難溶な溶媒(例えばメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリルなど)を添加して沈殿物を発生させ、前記沈殿物を集めて前述の有機溶媒に入れて半導体微粒子を含む溶液としてもよい。
(ペロブスカイト化合物の結晶の微粒子の製造方法)
本発明に係るペロブスカイト化合物の半導体微粒子は、既知文献(Nano Lett. 2015, 15, 3692-3696、ACSNano,2015,9,4533-4542)を参考に、以下に述べる方法によって製造することができる。
本発明に係るペロブスカイト化合物の半導体微粒子は、既知文献(Nano Lett. 2015, 15, 3692-3696、ACSNano,2015,9,4533-4542)を参考に、以下に述べる方法によって製造することができる。
<ペロブスカイト化合物の結晶の微粒子の製造方法の第1実施形態>
例えば、本発明に係るペロブスカイト化合物の半導体微粒子の製造方法としては、B成分、X成分、及びA成分を溶媒に溶解させ溶液を得る工程と、得られた溶液と、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程とを含む製造方法が挙げられる。
より具体的には、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分又はA成分及びX成分を含む化合物とを溶媒に溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液と、半導体微粒子に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程とを含む製造方法が挙げられる。
また、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分又はA成分及びX成分を含む化合物とを高温の溶媒に添加して溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
例えば、本発明に係るペロブスカイト化合物の半導体微粒子の製造方法としては、B成分、X成分、及びA成分を溶媒に溶解させ溶液を得る工程と、得られた溶液と、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程とを含む製造方法が挙げられる。
より具体的には、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分又はA成分及びX成分を含む化合物とを溶媒に溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液と、半導体微粒子に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程とを含む製造方法が挙げられる。
また、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分又はA成分及びX成分を含む化合物とを高温の溶媒に添加して溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
以下、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分又はA成分及びX成分を含む化合物とを溶媒に溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液と、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程とを含む製造方法について説明する。
なお、溶解度とは、混合する工程を行う温度における溶解度を意味する。
前記製造方法は、半導体微粒子を安定して分散できる観点から、キャッピング配位子を加える工程を含んでいることが好ましい。キャッピング配位子は、前述の混合する工程の前に添加する事が好ましく、A成分、B成分、及びX成分を溶解させた溶液にキャッピング配位子を添加してもよいし、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒に添加してもよく、A成分、B成分、及びX成分を溶解させた溶液、及び半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒の両方に添加してもよい。
前記製造方法は、前述の混合する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいることが好ましい。前記除去する工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
なお、溶解度とは、混合する工程を行う温度における溶解度を意味する。
前記製造方法は、半導体微粒子を安定して分散できる観点から、キャッピング配位子を加える工程を含んでいることが好ましい。キャッピング配位子は、前述の混合する工程の前に添加する事が好ましく、A成分、B成分、及びX成分を溶解させた溶液にキャッピング配位子を添加してもよいし、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒に添加してもよく、A成分、B成分、及びX成分を溶解させた溶液、及び半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒の両方に添加してもよい。
前記製造方法は、前述の混合する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいることが好ましい。前記除去する工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
前述の、溶液と、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程は、(I)溶液を、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒に滴下する工程であってもよく、(II)溶液に、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒を滴下する工程であってもよいが、分散性を高める観点から(I)であることが好ましい。
滴下する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
溶液と、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程において、温度には特に制限は無いが、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の析出し易さを確保する観点から、-20~40℃の範囲であることが好ましく、-5~30℃の範囲であることがより好ましい。
滴下する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
溶液と、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程において、温度には特に制限は無いが、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の析出し易さを確保する観点から、-20~40℃の範囲であることが好ましく、-5~30℃の範囲であることがより好ましい。
前記製造方法で用いる半導体微粒子の溶媒に対する溶解度の異なる2種類の溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等のアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシド、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒からなる群より選ばれる2種の溶媒が挙げられる。
前記製造方法に含まれる、溶液を得る工程で用いる溶媒としては、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が高い溶媒が好ましく、例えば、室温(10℃~30℃)で前記工程をおこなう場合、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等のアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシドが挙げられる。
前記製造方法に含まれる、混合する工程で用いる溶媒としては、半導体微粒子の溶媒に対する溶解度が低い溶媒が好ましく、例えば、室温(10℃~30℃)で前記工程をおこなう場合、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒が挙げられる。
溶解度の異なる2種類の溶媒において、溶解度の差は100μg/溶媒100g~90g/溶媒100gであることが好ましく、1mg/溶媒100g~90g/溶媒100gであることがより好ましい。溶解度の差を100μg/溶媒100g~90g/溶媒100gにする観点から、例えば、室温(10℃~30℃)で混合する工程をおこなう場合、溶液を得る工程で用いる溶媒が、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒やジメチルスルホキシドであり、混合する工程で用いる溶媒が塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒であることが好ましい。
半導体微粒子を含む分散液から、半導体微粒子を取り出す場合は、固液分離を行うことで半導体微粒子のみを回収する事ができる。
前述の固液分離方法は、ろ過などの方法や、溶媒の蒸発を利用した方法などが挙げられる。
前述の固液分離方法は、ろ過などの方法や、溶媒の蒸発を利用した方法などが挙げられる。
<ペロブスカイト化合物の結晶の微粒子の製造方法の第2実施形態>
以下、B成分、X成分及びA成分を高温の溶媒に添加して溶解させ溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法について説明する。
より具体的には、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分又はA成分及びX成分を含む化合物とを高温の溶媒に添加して溶解させ溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
前記製造方法では、温度の差による溶解度の差によって本発明に係る半導体微粒子を析出させ、本発明に係る半導体微粒子を製造することができる。
以下、B成分、X成分及びA成分を高温の溶媒に添加して溶解させ溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法について説明する。
より具体的には、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分又はA成分及びX成分を含む化合物とを高温の溶媒に添加して溶解させ溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
前記製造方法では、温度の差による溶解度の差によって本発明に係る半導体微粒子を析出させ、本発明に係る半導体微粒子を製造することができる。
前記製造方法は、半導体微粒子を安定して分散できる観点から、キャッピング配位子を加える工程を含んでいることが好ましい。
前記製造方法は、冷却する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいていることが好ましい。上記除去工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
前記製造方法は、冷却する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいていることが好ましい。上記除去工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
ここで、高温の溶媒とは、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分又はA成分及びX成分を含む化合物とが、溶解する温度の溶媒であればよく、例えば、60~600℃の溶媒であることが好ましく、80~400℃の溶媒であることがより好ましい。
冷却する温度としては、-20~50℃であることが好ましく、-10~30℃であることがより好ましい。
冷却速度としては、0.1~1500℃/分であることが好ましく、10℃~150℃/分であることがより好ましい。
冷却する温度としては、-20~50℃であることが好ましく、-10~30℃であることがより好ましい。
冷却速度としては、0.1~1500℃/分であることが好ましく、10℃~150℃/分であることがより好ましい。
前記製造方法に用いる溶媒としては、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分又はA成分及びX成分を含む化合物とを溶解しうる溶媒であれば、特に限定されるものではないが、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、N‐メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等のアルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシド、1-オクタデセンが挙げられる。
半導体微粒子を含む分散液から、半導体微粒子を取り出す方法としては、固液分離を行うことで半導体微粒子のみを回収する方法が挙げられる。
前述の固液分離方法は、ろ過などの方法や、溶媒の蒸発を利用した方法などが挙げられる。
前述の固液分離方法は、ろ過などの方法や、溶媒の蒸発を利用した方法などが挙げられる。
<(1)、(2)、及び(3)を含む組成物の製造方法>
例えば、(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、及び(3)溶媒を含む組成物の製造方法としては、
(a) (1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、及び(3)溶媒を混合する工程を含む製造方法が挙げられる。
例えば、(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、及び(3)溶媒を含む組成物の製造方法としては、
(a) (1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、及び(3)溶媒を混合する工程を含む製造方法が挙げられる。
前記工程(a)は、例えば、
(a1) (1)半導体微粒子を(3)溶媒と混合した後に、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物と混合してもよいし、
(a2) (1)半導体微粒子を(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物と混合した後に、(3)溶媒と混合してもよい。
半導体微粒子の分散性を向上させる観点から、工程(a)は、工程(a1)であることが好ましい。
(a1) (1)半導体微粒子を(3)溶媒と混合した後に、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物と混合してもよいし、
(a2) (1)半導体微粒子を(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物と混合した後に、(3)溶媒と混合してもよい。
半導体微粒子の分散性を向上させる観点から、工程(a)は、工程(a1)であることが好ましい。
混合する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、及び(3)溶媒を混合する工程において、温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0~100℃の範囲であることが好ましく、10~80℃の範囲であることがより好ましい。
(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、及び(3)溶媒を混合する工程において、温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0~100℃の範囲であることが好ましく、10~80℃の範囲であることがより好ましい。
<(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物の製造方法>
例えば、(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、(3)溶媒、及び(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む組成物の製造方法としては、
(a’) (1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、(3)溶媒、及び(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を混合する工程を含む製造方法が挙げられる。
例えば、(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、(3)溶媒、及び(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む組成物の製造方法としては、
(a’) (1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、(3)溶媒、及び(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を混合する工程を含む製造方法が挙げられる。
前記工程(a’)は、例えば、
(a’1) (1)半導体微粒子を(3)溶媒と混合した後に、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を混合してもよいし、
(a’2) (4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む(1)半導体微粒子を(3)溶媒と混合した後に、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物と混合してもよい。
工程(a’)は、半導体微粒子の分散性を高める観点から、(a’2)であることが好ましい。
(a’2)において、(5)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む(1)半導体微粒子は、(5)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を、上述の半導体微粒子の製造方法に含まれるいずれかの工程で添加することによって製造してもよいし、得られた(1)半導体微粒子と、(5)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを混合することによって製造してもよい。半導体微粒子の分散性を高める観点からは、(1)半導体微粒子の製造方法に含まれるいずれかの工程で添加することによって製造することが好ましい。これにより、例えば、(5)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む(1)半導体微粒子が、(3)溶媒に分散している分散体と、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物との混合物として、本発明に係る組成物を得ることができる。
(a’1) (1)半導体微粒子を(3)溶媒と混合した後に、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を混合してもよいし、
(a’2) (4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む(1)半導体微粒子を(3)溶媒と混合した後に、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物と混合してもよい。
工程(a’)は、半導体微粒子の分散性を高める観点から、(a’2)であることが好ましい。
(a’2)において、(5)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む(1)半導体微粒子は、(5)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を、上述の半導体微粒子の製造方法に含まれるいずれかの工程で添加することによって製造してもよいし、得られた(1)半導体微粒子と、(5)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを混合することによって製造してもよい。半導体微粒子の分散性を高める観点からは、(1)半導体微粒子の製造方法に含まれるいずれかの工程で添加することによって製造することが好ましい。これにより、例えば、(5)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む(1)半導体微粒子が、(3)溶媒に分散している分散体と、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物との混合物として、本発明に係る組成物を得ることができる。
混合する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、(3)溶媒、及び(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を混合する工程において、温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0~100℃の範囲であることが好ましく、10~80℃の範囲であることがより好ましい。
(1)半導体微粒子、(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物、(3)溶媒、及び(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を混合する工程において、温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0~100℃の範囲であることが好ましく、10~80℃の範囲であることがより好ましい。
≪半導体微粒子の測定≫
本発明に係る組成物に含まれる半導体微粒子の量は、ICP-MS(例えば、ELAN DRCII、パーキンエルマー製)、及びイオンクロマトグラフを用いて測定する。
半導体微粒子をN,N-ジメチルホルムアミド等の良溶媒を用いて溶解した後に測定を行う。
本発明に係る組成物に含まれる半導体微粒子の量は、ICP-MS(例えば、ELAN DRCII、パーキンエルマー製)、及びイオンクロマトグラフを用いて測定する。
半導体微粒子をN,N-ジメチルホルムアミド等の良溶媒を用いて溶解した後に測定を行う。
≪量子収率の測定≫
本発明に係る半導体微粒子を含む組成物の量子収率は、絶対PL量子収率測定装置(例えば、浜松ホトニクス製、商品名C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定する。
本発明に係る半導体微粒子を含む組成物の量子収率は、絶対PL量子収率測定装置(例えば、浜松ホトニクス製、商品名C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定する。
(1)半導体微粒子及び(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物を含み、及び(3)溶媒、を含む組成物においては、組成物に含まれる半導体微粒子の濃度が200ppm(μg/g)となるように混合比を調整し、測定する。
本実施形態の組成物は、上記の測定方法により測定された量子収率が、32%以上であってもよく、40%以上であってもよい。
本実施形態の組成物は、上記の測定方法により測定された量子収率が、100%以下であってもよく、95%以下であってもよく、90%以下であってもよく、80%以下であってもよく、70%以下であってもよく、60%以下であってもよく、50%以下であってもよい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の一つの側面としては、本実施形態の組成物は、上記測定方法により測定された量子収率が、32%以上100%以下であることが好ましく、40%以上100%以下であることがより好ましい。
本発明の別の側面としては、本実施形態の組成物は、上記測定方法により測定された量子収率が、32%以上95%以下であることが好ましく、32%以上90%以下であることがより好ましく、32%以上80%以下であることがさらに好ましい。また、前記量子収率は、40%以上70%以下であることが好ましく、40%以上60%以下であることがより好ましく、40%以上50%以下であることがより好ましい。
本実施形態の組成物は、上記の測定方法により測定された量子収率が、100%以下であってもよく、95%以下であってもよく、90%以下であってもよく、80%以下であってもよく、70%以下であってもよく、60%以下であってもよく、50%以下であってもよい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の一つの側面としては、本実施形態の組成物は、上記測定方法により測定された量子収率が、32%以上100%以下であることが好ましく、40%以上100%以下であることがより好ましい。
本発明の別の側面としては、本実施形態の組成物は、上記測定方法により測定された量子収率が、32%以上95%以下であることが好ましく、32%以上90%以下であることがより好ましく、32%以上80%以下であることがさらに好ましい。また、前記量子収率は、40%以上70%以下であることが好ましく、40%以上60%以下であることがより好ましく、40%以上50%以下であることがより好ましい。
<用途>
本発明に係る組成物の用途としては、例えば、ELディスプレイや液晶ディスプレイ用の波長変換材料が挙げられる。
具体的には、
(1)本発明の組成物をガラスチューブ等の中に入れて封止し、これを導光板の端面(側面)に沿うように、光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンエッジ方式のバックライト)、(2)本発明に係る組成物をシート化し、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを、導光板の上に設置して、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(表面実装方式のバックライト)、(3)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を、樹脂等に分散させて青色発光ダイオードの発光部近傍に設置し、照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンチップ方式のバックライト)、及び(4)本発明に係る組成物を、レジスト中に分散させて、カラーフィルター上に設置し、光源から照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライトが挙げられる。
本発明に係る組成物の用途としては、例えば、ELディスプレイや液晶ディスプレイ用の波長変換材料が挙げられる。
具体的には、
(1)本発明の組成物をガラスチューブ等の中に入れて封止し、これを導光板の端面(側面)に沿うように、光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンエッジ方式のバックライト)、(2)本発明に係る組成物をシート化し、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを、導光板の上に設置して、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(表面実装方式のバックライト)、(3)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を、樹脂等に分散させて青色発光ダイオードの発光部近傍に設置し、照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンチップ方式のバックライト)、及び(4)本発明に係る組成物を、レジスト中に分散させて、カラーフィルター上に設置し、光源から照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライトが挙げられる。
本発明に係る組成物組成物の用途としては、例えば、レーザーダイオード用の波長変換材料が挙げられる。
具体的には、本発明の組成物を成形し、光源である青色発光ダイオードの後段に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発する照明が挙げられる。
具体的には、本発明の組成物を成形し、光源である青色発光ダイオードの後段に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発する照明が挙げられる。
また、本発明に係る組成物は、例えば、LEDの発光層の材料として用いることができる。
本発明に係る組成物を含むLEDとしては、例えば、本発明に係る組成物とZnSなどの導電性粒子を混合して膜状に積層し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層した構造をしており、電流を流すことで、p型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面の組成物に含まれる半導体微粒子中で電荷を打ち消すことで発光する方式が挙げられる。
本発明に係る組成物を含むLEDとしては、例えば、本発明に係る組成物とZnSなどの導電性粒子を混合して膜状に積層し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層した構造をしており、電流を流すことで、p型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面の組成物に含まれる半導体微粒子中で電荷を打ち消すことで発光する方式が挙げられる。
さらに、本発明に係る組成物は、太陽電池の活性層に含まれる電子輸送性材料として利用することができる。
前記太陽電池としては、構成は特に限定されないが、例えば、フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板、酸化チタン緻密層、多孔質酸化アルミニウム層、本発明に係る組成物を含む活性層、2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層、及び、銀(Ag)電極をこの順で有する太陽電池が挙げられる。
酸化チタン緻密層は、電子輸送の機能、FTOのラフネスを抑える効果、及び、逆電子移動を抑制する機能を有する。
多孔質酸化アルミニウム層は、光吸収効率を向上させる機能を有する。
活性層に含まれる、本発明に係る組成物は、電荷分離及び電子輸送の役割をはたす。
前記太陽電池としては、構成は特に限定されないが、例えば、フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板、酸化チタン緻密層、多孔質酸化アルミニウム層、本発明に係る組成物を含む活性層、2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層、及び、銀(Ag)電極をこの順で有する太陽電池が挙げられる。
酸化チタン緻密層は、電子輸送の機能、FTOのラフネスを抑える効果、及び、逆電子移動を抑制する機能を有する。
多孔質酸化アルミニウム層は、光吸収効率を向上させる機能を有する。
活性層に含まれる、本発明に係る組成物は、電荷分離及び電子輸送の役割をはたす。
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(組成物の合成)
[実施例1]
炭酸セシウム0.814gと1-オクタデセンの溶媒40mLと、オレイン酸2.5mLを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛(PbBr2)0.276gを1-オクタデセンの溶媒20mLと混合した。マグネチックスターラーで攪拌して窒素を流しながら120℃の温度で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、オレイルアミン2mLを添加した。160℃の温度に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温した。
次いで、分散液を10000rpm、5分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、沈殿の半導体微粒子を得た。
前記半導体微粒子のX線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEM(日本電子株式会社製、JEM-2200FS)で観察したペロブスカイト化合物の平均のフェレー径は11nmであった。
半導体微粒子をトルエン5mLに分散させた後、分散液50μLを分取して、トルエン5mLに再分散させることで、半導体微粒子及び溶媒を含む分散液を得た。ICP-MS、及びイオンクロマトグラフによって測定したペロブスカイト化合物の濃度は、200ppm(μg/g)であった。
次いで、上記の半導体微粒子が分散した分散液に、モル比が1-Hexadecanethiol /Pb=48.9となるように混合して組成物を得た。
[実施例1]
炭酸セシウム0.814gと1-オクタデセンの溶媒40mLと、オレイン酸2.5mLを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛(PbBr2)0.276gを1-オクタデセンの溶媒20mLと混合した。マグネチックスターラーで攪拌して窒素を流しながら120℃の温度で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、オレイルアミン2mLを添加した。160℃の温度に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温した。
次いで、分散液を10000rpm、5分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、沈殿の半導体微粒子を得た。
前記半導体微粒子のX線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEM(日本電子株式会社製、JEM-2200FS)で観察したペロブスカイト化合物の平均のフェレー径は11nmであった。
半導体微粒子をトルエン5mLに分散させた後、分散液50μLを分取して、トルエン5mLに再分散させることで、半導体微粒子及び溶媒を含む分散液を得た。ICP-MS、及びイオンクロマトグラフによって測定したペロブスカイト化合物の濃度は、200ppm(μg/g)であった。
次いで、上記の半導体微粒子が分散した分散液に、モル比が1-Hexadecanethiol /Pb=48.9となるように混合して組成物を得た。
[実施例2]
1-Hexadecanethiol /Pb=97.8とする以外は上記実施例1と同様の方法で組成物を得た。
1-Hexadecanethiol /Pb=97.8とする以外は上記実施例1と同様の方法で組成物を得た。
[実施例3]
1-Hexadecanethiol /Pb=244とする以外は上記実施例1と同様の方法で組成物を得た。
1-Hexadecanethiol /Pb=244とする以外は上記実施例1と同様の方法で組成物を得た。
[実施例4]
1-Hexadecanethiol/Pb=489とする以外は上記実施例1と同様の方法で組成物を得た。
1-Hexadecanethiol/Pb=489とする以外は上記実施例1と同様の方法で組成物を得た。
[比較例1]
炭酸セシウム0.814gと1-オクタデセンの溶媒40mLと、オレイン酸2.5mLを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛(PbBr2)0.276gを1-オクタデセンの溶媒20mLと混合した。マグネチックスターラーで攪拌して窒素を流しながら120℃の温度で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、オレイルアミン2mLを添加した。160℃の温度に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温した。
次いで、分散液を10000rpm、5分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、沈殿の半導体微粒子を得た。
前記半導体微粒子のX線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEM(日本電子株式会社製、JEM-2200FS)で観察したペロブスカイト化合物の平均のフェレー径は11nmであった。
半導体微粒子をトルエン5mLに分散させた後、分散液50μLを分取して、トルエン5mLに再分散させることで、半導体微粒子及び溶媒を含む分散液を得た。ICP-MS、及びイオンクロマトグラフによって測定したペロブスカイト化合物の濃度は、200ppm(μg/g)であった。
炭酸セシウム0.814gと1-オクタデセンの溶媒40mLと、オレイン酸2.5mLを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛(PbBr2)0.276gを1-オクタデセンの溶媒20mLと混合した。マグネチックスターラーで攪拌して窒素を流しながら120℃の温度で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、オレイルアミン2mLを添加した。160℃の温度に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温した。
次いで、分散液を10000rpm、5分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、沈殿の半導体微粒子を得た。
前記半導体微粒子のX線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEM(日本電子株式会社製、JEM-2200FS)で観察したペロブスカイト化合物の平均のフェレー径は11nmであった。
半導体微粒子をトルエン5mLに分散させた後、分散液50μLを分取して、トルエン5mLに再分散させることで、半導体微粒子及び溶媒を含む分散液を得た。ICP-MS、及びイオンクロマトグラフによって測定したペロブスカイト化合物の濃度は、200ppm(μg/g)であった。
(半導体微粒子の測定)
実施例及び比較例で得られた組成物における半導体微粒子の濃度は、それぞれ、再分散させることで得られた半導体微粒子及び溶媒を含む分散液に、N,N-ジメチルホルムアミドを添加することで半導体微粒子を溶解させた後、ICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)、及びイオンクロマトグラフを用いて測定した。
実施例及び比較例で得られた組成物における半導体微粒子の濃度は、それぞれ、再分散させることで得られた半導体微粒子及び溶媒を含む分散液に、N,N-ジメチルホルムアミドを添加することで半導体微粒子を溶解させた後、ICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)、及びイオンクロマトグラフを用いて測定した。
(量子収率測定)
実施例1~4、及び比較例1で得られた組成物の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定した。
実施例1~4、及び比較例1で得られた組成物の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定した。
以下の表1に、実施例1~4、比較例1の組成物の構成と、量子収率(%)を記載する。表1中、「メルカプト基を有する有機化合物/Pb」は、メルカプト基を有する有機化合物の量をPbの量で除したモル比を表す。
図1に、実施例1~4の結果を示す。
図1に、実施例1~4の結果を示す。
上記の結果から、本発明を適用した実施例1~4に係る組成物は、本発明を適用しない比較例1の組成物と比して、優れた量子収率を有していることが確認できた。
[参考例1]
実施例1~4に記載の組成物を、ガラスチューブ等の中に入れて封止した後に、これを光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置することで、青色発光ダイオードの青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~4に記載の組成物を、ガラスチューブ等の中に入れて封止した後に、これを光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置することで、青色発光ダイオードの青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例2]
実施例1~4に記載の組成物をシート化する事で樹脂組成物を得ることができ、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを導光板の上に設置することで、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~4に記載の組成物をシート化する事で樹脂組成物を得ることができ、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを導光板の上に設置することで、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例3]
実施例1~4に記載の組成物を、青色発光ダイオードの発光部近傍に設置することで照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~4に記載の組成物を、青色発光ダイオードの発光部近傍に設置することで照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例4]
実施例1~4に記載の組成物とレジストを混合した後に、溶媒を除去する事で波長変換材料を得ることができる。得られた波長変換材料を光源である青色発光ダイオードと導光板の間や、光源であるOLEDの後段に配置することで、光源の青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~4に記載の組成物とレジストを混合した後に、溶媒を除去する事で波長変換材料を得ることができる。得られた波長変換材料を光源である青色発光ダイオードと導光板の間や、光源であるOLEDの後段に配置することで、光源の青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例5]
実施例1~4に記載の組成物をZnSなどの導電性粒子を混合して成膜し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層することでLEDを得る。電流を流すことによりp型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面の半導体微粒子中で電荷を打ち消されることで発光させることができる。
実施例1~4に記載の組成物をZnSなどの導電性粒子を混合して成膜し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層することでLEDを得る。電流を流すことによりp型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面の半導体微粒子中で電荷を打ち消されることで発光させることができる。
[参考例6]
フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板の表面上に、酸化チタン緻密層を積層させ、その上から多孔質酸化アルミニウム層を積層し、その上に実施例1~4に記載の組成物を積層し、溶媒を除去した後にその上から2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層を積層し、その上に銀(Ag)層を積層し、太陽電池を作製する。
フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板の表面上に、酸化チタン緻密層を積層させ、その上から多孔質酸化アルミニウム層を積層し、その上に実施例1~4に記載の組成物を積層し、溶媒を除去した後にその上から2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層を積層し、その上に銀(Ag)層を積層し、太陽電池を作製する。
[参考例7]
実施例1~4に記載の組成物と樹脂を混合した後に、溶媒を除去して成形する事で本発明に係る組成物を含む樹脂組成物を得ることができ、これを青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから前記樹脂成形体に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
実施例1~4に記載の組成物と樹脂を混合した後に、溶媒を除去して成形する事で本発明に係る組成物を含む樹脂組成物を得ることができ、これを青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから前記樹脂成形体に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
本発明によれば、量子収率が高い組成物を提供することが可能となる。
したがって、本発明の組成物は、発光用途において好適に使用することができる。
したがって、本発明の組成物は、発光用途において好適に使用することができる。
Claims (3)
- (1)、(2)、及び(3)を含み、発光性を有する組成物。
(1)半導体微粒子
(2)R-SHで表される、メルカプト基を有する有機化合物(Rは、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す)
(3)溶媒 - 前記(1)が、A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト化合物の微粒子である請求項1に記載の組成物。
Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造においてAを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。 - さらに、(4)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1又は2に記載の組成物。
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