[发明专利]包含半导体纳米晶体的复合物和其制备方法

说明书

一种在不显著降低半导体纳米晶体的量子产率的情况下制备半导体纳米晶体‑硅酸盐复合物的方法，由所述方法制备的复合物和包含所述复合物的膜和电子装置。

技术领域

本发明涉及包含半导体纳米晶体的复合物和其制备方法。

背景技术

液晶显示器(LCD)在各种显示器应用中使用。传统LCD白色背光由蓝色发光二极管(LED)和黄色磷光体产生。RGB(红色、绿色、蓝色)色彩集通过相应彩色滤光器产生。彩色滤光器的光吸收限制引起在绿色和红色像素中的低色彩纯度；因此LCD显示器在色域方面仍具有改进空间。最近，出现与蓝色背光耦合的诸如量子点(QD)的半导体纳米晶体作为新型背光源。作为光发射体，QD具有多个优点，诸如高发射强度、宽并且强的吸收带和窄发射带。然而，QD对氧气、水分和其化学环境敏感，这使QD的搬运和储存复杂并且当将QD并入LCD背光时需要使用封装膜。

QD的敏感性也限制其在其他应用中的利用，否则其将受益于它的光致发光特性。当在LED中使用QD作为下变频材料时，氧气可能通过LED密封剂迁移到QD表面，其可引起光氧化并且结果是量子产率(QY)下降。

为了解决这个问题，已开发各种方法来将诸如QD的半导体纳米晶体{2并入到呈树脂、整料、玻璃、溶胶凝胶或其他主体材料形式的微米级或纳米级基质中。不利的是，所研究的大部分方法需要将QD暴露于含有酸、碱、自由基或危害性化学物质的环境的处理步骤，其可能对QD的完整性和/或光学性能造成损害。最近，已公开描述封装方法的报告，所述封装方法提供保持>80％的QD的初始QY的QD-二氧化硅复合物。举例来说，通过添加添加剂和后光处理，使用反相微乳液可以在没有QY的显著下降的情况下提供涂布二氧化硅的CdS型QD。这种方法的缺点是它可能不能适用于其他QD类型，诸如III-V型QD，和反相微乳液不适合于大规模生产。对于另一实例，已报道均质地掺杂有CdSe型QD的高度发光和光稳定性的QD-二氧化硅整料。丙胺用作二氧化硅溶胶凝胶缩合的催化剂，并且在溶胶凝胶加工期间未观察到此催化剂对QD光致发光的不利影响。然而，对于较不稳健并且较敏感的QD，诸如III-V型QD，此类过程会引起QY急剧下降。

因此，开发用于半导体纳米晶体，尤其QD的经济可行的封装方法仍然存在相当大的挑战。这种方法应该也适用于不同QD类型，诸如III-V型QD，而保持>60％的QD的初始QY。

发明内容

本发明提供一种制备半导体纳米晶体-硅酸盐复合物的新颖方法、由其所获得的复合物、包含所述复合物的膜和电子装置。

在第一方面中，本发明提供一种制备半导体纳米晶体-硅酸盐复合物的方法。所述方法包含：

(i)提供溶胶凝胶硅酸盐溶液，其中所述溶胶凝胶硅酸盐是以下的反应产物：具有结构Si(OR¹)₄的第一硅烷，其中R¹选自经取代或未经取代的C₁-C₈烷基或经取代或未经取代的C₁-C₈杂烷基；和具有结构R²SiR³_n(OR⁴)_3-n的第二硅烷，其中n是选自0、1和2的整数；R²和R³各自独立地选自氢、经取代或未经取代的C₁-C₃₆烷基、经取代或未经取代的C₁-C₃₆杂烷基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的炔基、经取代或未经取代的烷氧基、经取代或未经取代的芳香基、脂肪族环基、杂环基或杂芳香基；并且R⁴选自经取代或未经取代的C₁-C₈烷基或经取代或未经取代的C₁-C₈杂烷基；其中所述溶胶凝胶硅酸盐的数均分子量是500或更高；