纳米结构材料叠层转移方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]在一个方面中，提供了用于制造多层纳米结构材料复合物的方法，以及通过这样的方法制造的装置。在另一个方面中，提供了包括使用饰面含氟层来帮助纳米结构材料层的转移的方法，以及通过这样的方法制造的装置。
[0002]发明背景
[0003]包括量子点(QD)系统的纳米结构材料已被用于大量的应用中，包括发光装置、太阳能电池、光电设备、晶体管、显示设备等。包括量子点的纳米结构材料为具有纳米晶体结构并足够小以显示量子力学特性的半导体材料。参见美国专利申请US 2013/0056705和美国专利US 8039847。
[0004]用于制造量子点装置的特定方法已被记载。对于多种不同的应用来说，包括制造包括量子点的更加复杂的装置，仍存在着改善制造工艺的需求。
[0005]发明概述
[0006]我们现在提供用于制造纳米结构材料系统的改进方法，以及通过这样的方法制造的装置。如在这里所讨论的，术语纳米结构材料包括量子点材料以及包含一个或多个异质结、例如异质结纳米棒的纳米晶体纳米颗粒(纳米颗粒)。
[0007]更特别地，在第一方面中，提供了用于制造纳米结构材料复合物或叠层的方法，包含:
[0008](a)在第一基底上提供多层复合物，其包含1)纳米结构材料层和2)—个或多个不同于纳米结构材料层的额外的功能层；
[0009](b)转移多层复合物至第二基底上。
[0010]所述的多层复合物可以通过多种不同的方法而被转移，印记转移通常为优选的。在一种实施方式中，印记接触多层复合物的上表面，从第一基底移除多层复合物并将所述多层复合物沉积在第二基底上。其后，所述印记可从复合物撤回。
[0011]多层复合物恰当地包含纳米结构材料层(例如量子点层或异质结纳米材料层)以及一个或多个功能层，例如电子传输层、空穴传输层，一个或多个牺牲层，电极(例如阴极层)等。
[0012]在另一个方面中，提供了用于制造纳米结构材料复合物或叠层的方法，包含:
[0013](a)在第一基底上提供层状复合物，其包含纳米结构材料以及饰面含氟层；
[0014](b)使层状复合物与印记接触；
[0015](c)将层状复合物转移至第二基底。
[0016]在优选的方法中，印记接触饰面或上含氟层。含氟层可以帮助纳米结构材料层复合物释放至接收器(第二基底)。含氟层可以包含多种不同的含氟材料，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为优选的。在将复合物转移至第二基底之后，含氟层例如可以通过溶剂清洗而被恰当地移除。
[0017]还提供了利用本发明上述方面的方法。由此，提供了用于制造纳米结构材料复合物的方法，包含:
[0018](a)在第一基底上提供多层复合物，其包含1)纳米结构材料层，和2)不同于纳米结构材料层的一个或多个额外的功能层，和3)饰面含氟层；
[0019](b)将多层复合物转移至第二基底。
[0020]在这些方法中，含氟层可以是如上所述的，其中氟化聚合物通常为优选的。在将复合物转移至第二基底之后，含氟层例如可以通过溶剂清洗而被恰当地移除。
[0021]在上文的方法中，复合物的转移在单一步骤中被恰当地完成，即整个多层复合物作为单一的或完整的单元由第一基底(供体基底)转移至第二基底(接收基底)。
[0022]在优选的方法中，多个复合物可被转移至第二基底。例如，包含红色发光纳米结构材料层的第一复合物和包含绿色发光纳米结构材料层的第二复合物可以由第一(供体)基底转移至第二 (接收)基底。
[0023]本发明还提供了通过在这里公开的方法获得的或可由其获得的装置，其包括包含在这里公开的系统的各种发光装置，光检测器，化学传感器，光电设备(例如太阳能电池)，晶体管和二极管，以及生物活性表面。
[0024]本发明的其它方面在下文公开。
【附图说明】
[0025]图1(包括图1A至1E)示意性地示出本发明的优选方法。
[0026]
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[0028]发明详述
[0029]我们现在已经证明多层纳米结构材料叠层在单一步骤中的转印。
[0030]其中，我们已经证明具有两层或更多层的纳米结构材料叠层的转印，包括具有2、3或4层的纳米结构材料层叠层，例如包含纳米结构材料层和电子传输层的叠层(2层叠层)的有效转印;包含纳米结构材料层、电子传输层和电极层的叠层(3层叠层)的转印；以及包含空穴传输层、纳米结构材料层、电子传输层和电极层的叠层(4层叠层)的转印。
[0031]我们已经发现本发明的转印方法可以提供大量有益的性能。
[0032]特别地，我们已经发现纳米结构材料层的调整可被加强，相对于在可比较的旋转铸模成型设备中可比较的纳米结构材料层来说。不被任何理论所限制，据信这样的纳米结构材料层的加强调整至少部分是由于所施加的与本印刷方法相关的压力。
[0033]另外地，通过本叠层转印方法，每个叠层的层中的材料以及每个层的厚度均可被容易地最优化。此外，所制造的纳米结构材料LED设备的能带图可被最优化。由此，转印已经证明，对于在空穴传输层涂覆的基底上包含纳米结构材料层、电子传输层和阴极层的多层叠层来说，其中每个层可被单独地最优化以最大化所制造的RGB纳米结构材料LED的性能。由此，在一种优选的特定系统中，一系列红色或绿色量子点/ZnO或Ti02/铝可被转移至聚[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/氧化铟锡基底上。
[0034]正如在这里所示的，当至少20、30、40、50、60、70或8(^丨％的第一层由一种或多种不存在于第二层中的材料组成的时候，纳米结构材料复合物的层(例如第一层和第二层)将会是不同的。
[0035]纳米结构材料复合物的层的横截面尺寸可以广泛地并恰当地变化，其例如可以是ΙΟΟΟμπι或更小乘以ΙΟΟΟμπι或更小，并且典型地更小，例如500μπι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]纳米结构材料复合物的层的厚度也可以广泛地变化，并且恰当地例如可以是5nm至lOOnm的厚度，更典型地为10nm至20nm或者50nm的厚度。
[0037]现在参见附图，图1示意性地描述了本发明的优选方法。
[0038]如在图1A中所不的，供体基底10可以是娃晶片，其任选地例如涂覆有娃烧材料，例如优选十八烷基三氯硅烷，从而提供自组装单层(SAM)的层12。硅烷材料例如通过浸涂而被恰当地施加。过量的硅烷材料例如可以通过超声波处理而被移除，随后通过热处理在晶片10上形成硅烷网络层12。热处理例如可以是100°C或更高，持续15至60分钟，其取决于所使用的硅烷试剂。适用于形成层12的其它材料例如包括其