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公開番号2025026430
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2024133184
出願日2024-08-08
発明の名称半導体ナノ粒子及びその製造方法、並びにこれを含む電子素子
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類C09K 11/62 20060101AFI20250214BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】向上した物性を示す半導体ナノ粒子を増加された収率で製造することができる製造方法及びその半導体ナノ粒子、及びこれを含む電子素子を提供する。
【解決手段】本発明による半導体ナノ粒子の製造方法は、有機溶媒を含む媒質に、銀、第13族元素、及びカルコゲン元素を含む第1半導体ナノ結晶、ガリウム前駆体、硫黄前駆体、及び銀化合物を配合(combine)する段階と、媒質を反応温度で加熱し、前記半導体ナノ粒子を含む粗溶液(crude solution)を得る段階と、を有し、半導体ナノ粒子は、銀、インジウム、ガリウム、及び硫黄を含み、大きさが2nm以上及び50nm以下である。
【選択図】図8

特許請求の範囲【請求項１】
半導体ナノ粒子の製造方法であって、
前記製造方法は、有機溶媒を含む媒質に、銀、第１３族元素、及びカルコゲン元素を含む第１半導体ナノ結晶、ガリウム前駆体、硫黄前駆体、及び銀化合物を配合（ｃｏｍｂｉｎｅ）する段階と、
前記媒質を反応温度で加熱し、前記半導体ナノ粒子を含む粗溶液（ｃｒｕｄｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を得る段階と、を有し、
前記半導体ナノ粒子は、銀、インジウム、ガリウム、及び硫黄を含み、大きさが２ｎｍ以上及び５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体ナノ粒子の製造方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記粗溶液は、波長５００ｎｍで下記に示す数式１によって定義される光学密度が１以上及び１０以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
（数１）
光学密度＝ｌｏｇ
１０
（Ｉ
Ｏ
／Ｉ
Ｔ
）・・・数式１
（ここで、Ｉ
Ｏ
は、前記粗溶液に提供される入射光の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｌｉｇｈｔｓｕｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｃｒｕｄｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）
Ｉ
Ｔ
は、前記粗溶液を通過した透過光の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｌｉｇｈｔｐａｓｓｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｒｕｄｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）である。）
【請求項３】
前記粗溶液は、波長３５０ｎｍで、前記光学密度が８以上及び１００以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項４】
前記粗溶液は、ＵＶ－Ｖｉｓ吸収スペクトルで、３５０ｎｍでの吸収（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）に対する５００ｎｍでの吸収の比（Ａ
５００
：Ａ
３５０
）が、０．０１以上及び０．８以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項５】
前記銀化合物は、前記ガリウム前駆体に対して、０．１モル％以上及び５０モル％以下の含量で前記媒質に付加されることを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項６】
前記銀化合物は、銀カルボキシレート、銀アセチルアセトネート、銀ハロゲン化物、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項７】
前記製造方法は、下記に示す数式２によって定められる製造収率が６％以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
（数２）
製造収率＝Ａ／Ｂ×１００・・・数式２
（ここで、Ａは、粗溶液から回収した半導体ナノ粒子中の銀、第１３族元素、硫黄の総重量であり、
Ｂは、前記反応のために前記反応媒質に付加された銀、第１３族元素、硫黄の総重量である。）
【請求項８】
前記半導体ナノ粒子は、量子収率が６５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項９】
前記半導体ナノ粒子は、平均大きさが５ｎｍ以上及び１０ｎｍ以下であり、標準偏差が平均大きさの２０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体ナノ粒子は、下記に示す数式３によって得られる電荷均衡値が０．８以上及び１．３以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノ粒子の製造方法。
（数３）
ｃｈａｒｇｅｂａｌａｎｃｅｖａｌｕｅ＝｛［Ａｇ］＋３×（［Ｉｎ］＋［Ｇａ］）｝／（２×［Ｓ］）・・・数式３
（ここで、［Ａｇ］、［Ｉｎ］、［Ｇａ］、及び［Ｓ］は、それぞれ、前記半導体ナノ粒子内の銀、インジウム、ガリウム、及び硫黄のモル含量である。）
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ナノ粒子及びその製造方法、及びこれを含む電子素子に関し、特に、向上した物性を示す半導体ナノ粒子及びその製造方法、及びこれを含む電子素子に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体ナノ粒子は、物質の固有特性と知られている物理的特性（エネルギーバンドギャップ、融点など）の面でバルク物質と異なる様相を示す。
例えば、半導体ナノ粒子は、エネルギー励起（例えば、光照射又は電圧印加）によって光を放出するように構成される。
このような発光性ナノ粒子は、多様な装置（例えば、電子素子）により多様な応用可能性が発見され得る。
【０００３】
しかしながら、環境的観点からは、向上した発光物性を実現することができカドミウムなど有害重金属を含んでいない発光性ナノ粒子の開発が好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来の半導体ナノ粒子における課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、向上した物性を示す半導体ナノ粒子を増加された収率で製造することができる製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記製造方法で製造される半導体ナノ粒子又はその集団を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、上記半導体ナノ粒子を含む組成物（例えば、インク組成物）あるいは複合体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記半導体ナノ粒子を含む色変換パネルを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記半導体ナノ粒子又は上記色変換パネルを含む電子素子（例えば、表示装置）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明による半導体ナノ粒子の製造方法は、有機溶媒を含む媒質に、銀、第１３族元素、及びカルコゲン元素を含む第１半導体ナノ結晶、ガリウム前駆体、硫黄前駆体、及び銀化合物を配合（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）する段階と、前記媒質を反応温度で加熱して前記半導体ナノ粒子を含む粗溶液（ｃｒｕｄｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を得る段階と、を有し、前記半導体ナノ粒子は、銀、インジウム、ガリウム、及び硫黄を含み、大きさが２ｎｍ以上及び５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【０００７】
例えば、前記大きさは、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
前記製造方法は、前記粗溶液に非溶媒を付加して半導体ナノ粒子を沈殿及び分離する段階をさらに含み得る。
前記粗溶液は、波長５００ｎｍで下記に示す数式１によって定義される光学密度が１以上及び１０以下であることが好ましい。
（数１）
光学密度＝ｌｏｇ
１０
（Ｉ
Ｏ
／Ｉ
Ｔ
）・・・数式１
（ここで、Ｉ
Ｏ
は、前記粗溶液に提供される入射光の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｌｉｇｈｔｓｕｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｃｒｕｄｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）Ｉ
Ｔ
は、前記粗溶液を通過した透過光の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｌｉｇｈｔｐａｓｓｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｒｕｄｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）である。）
波長５００ｎｍで、前記光学密度は、１．５以上及び５以下であることが好ましい。
前記粗溶液は、波長３５０ｎｍで光学密度が８以上、例えば、１０以上及び１００以下であることが好ましい。
波長３５０ｎｍで前記光学密度は１２以上及び５０以下であることが好ましい。
前記粗溶液は、ＵＶ－Ｖｉｓ吸収スペクトルで、３５０ｎｍでの吸収（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）に対する５００ｎｍでの吸収の比（Ａ
５００
：Ａ
３５０
）が０．０１以上及び０．８以下であることが好ましい。
【０００８】
前記銀化合物は、前記ガリウム前駆体に対して０．１モル％以上、例えば、０．５モル％以上及び５０モル％以下、例えば、２５モル％以下の含量で媒質に付加されることが好ましい。
前記銀化合物の含量は、１モル％以上及び１２モル％以下であることが好ましい。
前記銀化合物は、銀カルボキシレート、銀アセチルアセトネート、銀ハロゲン化物、又はこれらの組み合わせを含むことが好ましい。
一実施形態において、上記配合は所定の温度（例えば、第１温度）で行うことが好ましい。
上記第１温度は１２０℃以上（例えば、１８０℃以上、あるいは１９０℃以上、２００℃以上）および上記反応温度以下、例えば２８０℃以下（例えば、２５０℃以下）であることが好ましい。
上記反応温度は、１８０℃以上、１９０℃以上および３８０℃以下、または２８０℃以下であることが好ましい。
前記所定の温度は、２１０℃以上及び３８０℃以下であることが好ましい。
前記第１３族元素は、インジウム、ガリウム、又はインジウムとガリウムを含むことが好ましい。
前記カルコゲン元素は、硫黄、セレニウム、又はこれらの組み合わせを含むことが好ましい。
前記第１半導体ナノ結晶は、銀、インジウム、ガリウム、及び硫黄（を含む１１－１３－１６族化合物）を含むことが好ましい。
【０００９】
前記製造方法は、下記に示す数式２によって定められる製造収率が６％以上であることであることが好ましい。
（数２）
製造収率＝Ａ／Ｂ×１００・・・数式２
（ここで、Ａは、粗溶液から回収した半導体ナノ粒子中の銀、第１３族元素、硫黄の総重量であり、Ｂは、前記反応のために前記反応媒質に付加された銀、第１３族元素、硫黄の総重量である。）
前記製造収率は、１０％以上であることが好ましい。
前記製造収率は、１００％以下、９０％以下、又は６０％以下であることが好ましい。
前記半導体ナノ粒子は、（絶対）量子収率が６５％以上であることが好ましい。
【００１０】
前記半導体ナノ粒子は、平均大きさが５ｎｍ以上及び１０ｎｍ以下であり、標準偏差が平均大きさの２０％以下であることが好ましい。
前記標準偏差は、１５％以下、又は１３％以下であることが好ましい。
前記平均大きさは、５ｎｍ以上及び８ｎｍ以下であることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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