納米結(jié)構(gòu)材料疊層轉(zhuǎn)移方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在一個(gè)方面中，提供了用于制造多層納米結(jié)構(gòu)材料復(fù)合物的方法，以及通過(guò)這樣的方法制造的裝置。在另一個(gè)方面中，提供了包括使用飾面含氟層來(lái)幫助納米結(jié)構(gòu)材料層的轉(zhuǎn)移的方法，以及通過(guò)這樣的方法制造的裝置。
[0002]發(fā)明背景
[0003]包括量子點(diǎn)(QD)系統(tǒng)的納米結(jié)構(gòu)材料已被用于大量的應(yīng)用中，包括發(fā)光裝置、太陽(yáng)能電池、光電設(shè)備、晶體管、顯示設(shè)備等。包括量子點(diǎn)的納米結(jié)構(gòu)材料為具有納米晶體結(jié)構(gòu)并足夠小以顯示量子力學(xué)特性的半導(dǎo)體材料。參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US 2013/0056705和美國(guó)專(zhuān)利US 8039847。
[0004]用于制造量子點(diǎn)裝置的特定方法已被記載。對(duì)于多種不同的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，包括制造包括量子點(diǎn)的更加復(fù)雜的裝置，仍存在著改善制造工藝的需求。
[0005]發(fā)明概述
[0006]我們現(xiàn)在提供用于制造納米結(jié)構(gòu)材料系統(tǒng)的改進(jìn)方法，以及通過(guò)這樣的方法制造的裝置。如在這里所討論的，術(shù)語(yǔ)納米結(jié)構(gòu)材料包括量子點(diǎn)材料以及包含一個(gè)或多個(gè)異質(zhì)結(jié)、例如異質(zhì)結(jié)納米棒的納米晶體納米顆粒(納米顆粒)。
[0007]更特別地，在第一方面中，提供了用于制造納米結(jié)構(gòu)材料復(fù)合物或疊層的方法，包含:
[0008](a)在第一基底上提供多層復(fù)合物，其包含1)納米結(jié)構(gòu)材料層和2)—個(gè)或多個(gè)不同于納米結(jié)構(gòu)材料層的額外的功能層；
[0009](b)轉(zhuǎn)移多層復(fù)合物至第二基底上。
[0010]所述的多層復(fù)合物可以通過(guò)多種不同的方法而被轉(zhuǎn)移，印記轉(zhuǎn)移通常為優(yōu)選的。在一種實(shí)施方式中，印記接觸多層復(fù)合物的上表面，從第一基底移除多層復(fù)合物并將所述多層復(fù)合物沉積在第二基底上。其后，所述印記可從復(fù)合物撤回。
[0011]多層復(fù)合物恰當(dāng)?shù)匕{米結(jié)構(gòu)材料層(例如量子點(diǎn)層或異質(zhì)結(jié)納米材料層)以及一個(gè)或多個(gè)功能層，例如電子傳輸層、空穴傳輸層，一個(gè)或多個(gè)犧牲層，電極(例如陰極層)等。
[0012]在另一個(gè)方面中，提供了用于制造納米結(jié)構(gòu)材料復(fù)合物或疊層的方法，包含:
[0013](a)在第一基底上提供層狀復(fù)合物，其包含納米結(jié)構(gòu)材料以及飾面含氟層；
[0014](b)使層狀復(fù)合物與印記接觸；
[0015](c)將層狀復(fù)合物轉(zhuǎn)移至第二基底。
[0016]在優(yōu)選的方法中，印記接觸飾面或上含氟層。含氟層可以幫助納米結(jié)構(gòu)材料層復(fù)合物釋放至接收器(第二基底)。含氟層可以包含多種不同的含氟材料，例如含氟低分子量非聚合化合物，氟化低聚物和氟化聚合物，其中氟化聚合物通常為優(yōu)選的。在將復(fù)合物轉(zhuǎn)移至第二基底之后，含氟層例如可以通過(guò)溶劑清洗而被恰當(dāng)?shù)匾瞥?br>[0017]還提供了利用本發(fā)明上述方面的方法。由此，提供了用于制造納米結(jié)構(gòu)材料復(fù)合物的方法，包含:
[0018](a)在第一基底上提供多層復(fù)合物，其包含1)納米結(jié)構(gòu)材料層，和2)不同于納米結(jié)構(gòu)材料層的一個(gè)或多個(gè)額外的功能層，和3)飾面含氟層；
[0019](b)將多層復(fù)合物轉(zhuǎn)移至第二基底。
[0020]在這些方法中，含氟層可以是如上所述的，其中氟化聚合物通常為優(yōu)選的。在將復(fù)合物轉(zhuǎn)移至第二基底之后，含氟層例如可以通過(guò)溶劑清洗而被恰當(dāng)?shù)匾瞥?br>[0021]在上文的方法中，復(fù)合物的轉(zhuǎn)移在單一步驟中被恰當(dāng)?shù)赝瓿?，即整個(gè)多層復(fù)合物作為單一的或完整的單元由第一基底(供體基底)轉(zhuǎn)移至第二基底(接收基底)。
[0022]在優(yōu)選的方法中，多個(gè)復(fù)合物可被轉(zhuǎn)移至第二基底。例如，包含紅色發(fā)光納米結(jié)構(gòu)材料層的第一復(fù)合物和包含綠色發(fā)光納米結(jié)構(gòu)材料層的第二復(fù)合物可以由第一(供體)基底轉(zhuǎn)移至第二 (接收)基底。
[0023]本發(fā)明還提供了通過(guò)在這里公開(kāi)的方法獲得的或可由其獲得的裝置，其包括包含在這里公開(kāi)的系統(tǒng)的各種發(fā)光裝置，光檢測(cè)器，化學(xué)傳感器，光電設(shè)備(例如太陽(yáng)能電池)，晶體管和二極管，以及生物活性表面。
[0024]本發(fā)明的其它方面在下文公開(kāi)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1(包括圖1A至1E)示意性地示出本發(fā)明的優(yōu)選方法。
[0026]
[0027]
[0028]發(fā)明詳述
[0029]我們現(xiàn)在已經(jīng)證明多層納米結(jié)構(gòu)材料疊層在單一步驟中的轉(zhuǎn)印。
[0030]其中，我們已經(jīng)證明具有兩層或更多層的納米結(jié)構(gòu)材料疊層的轉(zhuǎn)印，包括具有2、3或4層的納米結(jié)構(gòu)材料層疊層，例如包含納米結(jié)構(gòu)材料層和電子傳輸層的疊層(2層疊層)的有效轉(zhuǎn)印;包含納米結(jié)構(gòu)材料層、電子傳輸層和電極層的疊層(3層疊層)的轉(zhuǎn)??；以及包含空穴傳輸層、納米結(jié)構(gòu)材料層、電子傳輸層和電極層的疊層(4層疊層)的轉(zhuǎn)印。
[0031]我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印方法可以提供大量有益的性能。
[0032]特別地，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)材料層的調(diào)整可被加強(qiáng)，相對(duì)于在可比較的旋轉(zhuǎn)鑄模成型設(shè)備中可比較的納米結(jié)構(gòu)材料層來(lái)說(shuō)。不被任何理論所限制，據(jù)信這樣的納米結(jié)構(gòu)材料層的加強(qiáng)調(diào)整至少部分是由于所施加的與本印刷方法相關(guān)的壓力。
[0033]另外地，通過(guò)本疊層轉(zhuǎn)印方法，每個(gè)疊層的層中的材料以及每個(gè)層的厚度均可被容易地最優(yōu)化。此外，所制造的納米結(jié)構(gòu)材料LED設(shè)備的能帶圖可被最優(yōu)化。由此，轉(zhuǎn)印已經(jīng)證明，對(duì)于在空穴傳輸層涂覆的基底上包含納米結(jié)構(gòu)材料層、電子傳輸層和陰極層的多層疊層來(lái)說(shuō)，其中每個(gè)層可被單獨(dú)地最優(yōu)化以最大化所制造的RGB納米結(jié)構(gòu)材料LED的性能。由此，在一種優(yōu)選的特定系統(tǒng)中，一系列紅色或綠色量子點(diǎn)/ZnO或Ti02/鋁可被轉(zhuǎn)移至聚[9，9_ 二辛基芴基-2，7-二基]-共_(4，4’_仲丁基苯基)二苯基胺)](TFB)涂覆的PED0T:PSS/氧化銦錫基底上。
[0034]正如在這里所示的，當(dāng)至少20、30、40、50、60、70或8(^丨％的第一層由一種或多種不存在于第二層中的材料組成的時(shí)候，納米結(jié)構(gòu)材料復(fù)合物的層(例如第一層和第二層)將會(huì)是不同的。
[0035]納米結(jié)構(gòu)材料復(fù)合物的層的橫截面尺寸可以廣泛地并恰當(dāng)?shù)刈兓?，其例如可以是ΙΟΟΟμπι或更小乘以ΙΟΟΟμπι或更小，并且典型地更小，例?00μπι或更小乘以500μπι或更小，或者200μπ?或更小乘以200μπ?或更小，或者甚至是150μπ?或更小乘以150μπ?或更小，或者甚至是ΙΟΟμ??或更小乘以ΙΟΟμ??或更小。
[0036]納米結(jié)構(gòu)材料復(fù)合物的層的厚度也可以廣泛地變化，并且恰當(dāng)?shù)乩缈梢允?nm至lOOnm的厚度，更典型地為10nm至20nm或者50nm的厚度。
[0037]現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，圖1示意性地描述了本發(fā)明的優(yōu)選方法。
[0038]如在圖1A中所不的，供體基底10可以是娃晶片，其任選地例如涂覆有娃燒材料，例如優(yōu)選十八烷基三氯硅烷，從而提供自組裝單層(SAM)的層12。硅烷材料例如通過(guò)浸涂而被恰當(dāng)?shù)厥┘?。過(guò)量的硅烷材料例如可以通過(guò)超聲波處理而被移除，隨后通過(guò)熱處理在晶片10上形成硅烷網(wǎng)絡(luò)層12。熱處理例如可以是100°C或更高，持續(xù)15至60分鐘，其取決于所使用的硅烷試劑。適用于形成層12的其它材料例如包括其