[發明專利]量子點及制造方法、光電轉換元件及制造方法、光接收元件、光電轉換裝置和移動物體

在審

• 申請號: 202010151904.X
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111682115A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 矢島孝博;深谷庸一;島津晃;角田隆行
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48;H01L27/30;C09K11/66;C09K11/02
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張智慧

本發明涉及量子點及制造方法、光電轉換元件及制造方法、光接收元件、光電轉換裝置和移動物體。量子點，包括無機粒子、和該無機粒子表面上的有機配體和無機配體，相對于無機配體和有機配體的總量，無機配體的摩爾百分比為25％以上且99.8％以下。

技術領域

本公開涉及量子點、包括該量子點的光電轉換元件、光接收元件、光電轉換裝置、移動物體、量子點的制造方法和光電轉換元件的制造方法。

背景技術

由無機粒子形成并且將接收的光轉換為電的量子點已受到關注。量子點在近紅外區域中也具有光敏性，即使在黑暗中也提供高靈敏度的圖像，因此可用于安全用途(例如監控攝像機)中的圖像傳感器(圖像捕獲傳感器)。

已知量子點材料由化合物半導體構成的多個無機粒子形成。設置在納米粒子表面并通過共價鍵與納米粒子鍵合的分子被稱作配體。

已知量子點在其表面上具有有機配體和無機配體，并且已知可通過配體類型來控制量子點的特性。例如，已知有機配體例如含有苯環的苯二硫醇改進無機粒子的導電性。然而，這樣的有機配體具有三維結構，因此可以是大體積，大體積的配體無法充分被覆無機粒子。因此，有時無法充分抑制無機粒子的表面缺陷。

鹵化物無機配體由于鹵素原子的小尺寸所以能夠比有機配體更多地被覆無機粒子的表面，因此能夠抑制無機粒子的表面缺陷。然而，在僅無機配體的情況下，相鄰無機粒子之間的距離可小至鹵素原子的尺寸。即，無機配體沒有充分起到間隔體(spacer)的作用，因此耐熱性可能較低。

在形成量子點膜后在大氣中被氧化時，氧化進行至無機粒子的核部分，無機粒子的粒徑減小。已知納米粒子的粒徑減小時，導電性發生變化，特別是，光敏性的光譜向較短波長方向移動，從而導致期望波長區域中的光敏性降低。

美國專利號9,324,562(下文中PTL1)公開了用具有鹵素的無機物質替代鍵合至量子點表面的有機物質來改進量子點的穩定性。

RuiliWang等人“Colloidal quantum dot ligand engineering for highperformance solar cells”，EnergyEnvironmentalScience，2016，4，1117-1516(下文中NPTL1)公開了將有機配體設置在量子點的表面上時添加鹵化物無機配體。NPTL1公開了添加無機配體修復納米粒子的盡管在合成過程中添加了具有相對較大的分子長度的配體(例如油酸)但未鍵合的表面缺陷，從而提供具有改進的導電性的量子點膜。

PTL1和NPTL1公開了包括在其表面上具有無機配體和有機配體的無機粒子的量子點。然而，從這些量子點的制造條件估計有機配體的摩爾百分比高于無機配體的摩爾百分比，因此估計量子點的光電流密度較低。因此，需要改進光電流密度。

發明內容

鑒于以上缺點完成本公開，本公開通過改進設置在量子點上的無機和有機配體的摩爾百分比從而提供光電流密度增大的量子點。

本公開的一個實施方案提供量子點，其包括無機粒子和無機粒子表面上的有機配體和無機配體。相對于無機配體和有機配體的總量，無機配體的摩爾百分比為25％以上且99.8％以下。

根據參考附圖的示例性實施方案的以下描述，本公開的進一步特征將變得明顯。

附圖說明

圖1A是示出根據本公開的實施方案的光電轉換元件的示意性截面圖。圖1B是示出根據本公開的實施方案的光電轉換元件的包括彼此層疊的光電轉換層的實例的示意性截面圖。

圖2A是示出根據本公開的實施方案的量子點的無機配體和有機配體的實例的示意圖。圖2B至2E示意性地示出量子點的表面。

圖3示出本公開的實施例的量子點的飛行時間二次離子質譜法(TOF-SIMS)分析的結果。