纳米粒子材料以及发光器件制造技术

量子点(5)(纳米粒子材料)由具有核部(9)与保护该核部(9)的壳部(10)的核壳结构形成，该壳部(10)的表面被表面活性剂(11)包覆。对量子点(5)而言，壳部(10)的厚度(T)以壳部(10)的构成分子基准为3～5ML。使用该量子点(5)来形成发光器件。由此，可抑制被注入到纳米粒子材料的空穴泄漏至该纳米粒子材料的外部来提高再次结合概率，实现了能够改善发光效率、发光色纯度的纳米粒子材料，并实现了将该纳米粒子材料使用于发光层的发光器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及纳米粒子材料以及发光器件，更具体而言，涉及具有核壳结构的纳米粒子材料、以及使用该纳米粒子材料形成了发光层的EL元件(EL：ElectroLuminescence)等发光器件。
技术介绍
由于作为粒径在10nm以下的纳米粒子的量子点在载流子(电子、空穴)的封闭性方面出色，所以通过电子-空穴的再次结合能够容易地生成激子。因此，能够期待来自自由激子的发光，可实现发光效率高且发光光谱尖锐的发光。另外，由于能够在利用了量子尺寸效应的广阔的波长范围控制量子点，所以量子点向EL元件、发光二极管(LED)、半导体激光等发光器件的应用备受瞩目。在这种发光器件中，将载流子高效封闭在量子点(纳米粒子)内来使载流子再次结合并提高发光效率是重要的。而且，作为制作量子点的方法，已知有一种通过干式工艺制作量子点的自组装(自阻止)法。自组装法是在成为晶格失配那样的特定的条件下，使半导体层气相外延生长，并利用其应变来自己形成三维的量子点的方法。例如，若根据n型半导体基板与p型半导体层的晶格常数之差产生应变而不能外延生长，则在产生了应变的地方形成量子点。然而，在上述自组装法中，因为量子点在n型半导体基板上离散地分布，所以在邻接的量子点间产生间隙。因此，存在从p型半导体层输送来的空穴未被注入到量子点而被输送至n型半导体基板侧，或者从n型半导体基板输送来的电子未被注入到量子点而被输送至p型半导体基板之虞，可能导致发光效率降低。并且，在上述自组装法中，也存在未被注入到量子点的载流子在量子点的外部再次结合而发光的可能。而且，若载流子如此在量子点的外部再次结合而发光，则存在在发光光谱中产生多个强度峰值而导致发光色纯度降低之虞。另外，也存在未被注入到量子点内的载流子即便在量子点外再次结合也不发光而成为所谓的非发光再次结合中心的情况，在这样的情况下，由于电能未被转换成光能而作为热能放出，所以存在导致发光效率进一步降低之虞。鉴于此，在专利文献1中提案了一种半导体装置，该半导体装置具有：基板，具有由第一半导体形成的主表面；在上述主表面上离散地分布的多个量子点；包覆层，由在上述量子点所分布的面上形成的第二半导体构成；以及势垒层，被配置在上述量子点所分布的面内中的、未配置上述量子点的区域的至少一部分，并由具有比上述第一以及第二半导体的带隙大的带隙的第三半导体或者绝缘材料形成。即，在专利文献1中，如图18所示，使用n型GaAs(第一半导体)来形成基板101，并且使用p型GaAs(第二半导体)来形成包覆层102。另外，使用自组装法来将由InGaAs构成的量子点103离散地分布在基板101上，进而使用分子束外延法使具有比GaAs大的带隙能的AlAs(第三半导体)在基板101上外延生长，然后，使该AlAs氧化来形成具有绝缘性的势垒层104。这样，在专利文献1中，通过利用具有绝缘性的势垒层104填充量子点103间的间隙，使得载流子容易注入到量子点103，促进量子点103内的电子-空穴的再次结合，由此实现了发光效率的提高。另一方面，作为利用湿式工艺制成胶体量子点的技术，已知有专利文献2、专利文献3。在专利文献2中提案了一种发光器件，该发光器件具备：发光层，由量子点形成，通过电子以及空穴的再次结合来发光；n型无机半导体层，向上述发光层输送上述电子；p型无机半导体层，向上述发光层输送上述空穴；第一电极，用于将上述电子注入到上述n型无机半导体层；以及第二电极，用于将上述空穴注入到上述p型无机半导体层。在该专利文献2中，如图19所示，由具有载流子输送性良好的带结构的无机材料形成n型半导体层111以及p型半导体层112，在这些n型半导体层111与p型半导体层112之间夹设成为发光层的量子点层113。而且，从n型半导体层111输送来的电子、以及从p型半导体层112输送来的空穴基于隧穿效应通过量子点层113与载流子输送层(n型半导体层111以及p型半导体层112)之间的电势势垒而被注入到量子点层113，由此使载流子向量子点层113的注入效率提高。另外，在专利文献3中提案了一种纳米粒子发光材料，该纳米粒子发光材料通过由纳米粒子形成的核部、和由局部存在于该核部的表面的至少2种配体形成的壳部构成，该配体中的至少1种是空穴输送性配体，至少1种是电子输送性配体。在该专利文献3中，使用具有空穴输送性配体以及电子输送性配体的表面活性剂，设法使各配体的能量能级成为产生载流子阻挡效果那样的组合，将载流子封闭在纳米粒子内。图20是表示专利文献3的能带的带结构图，纳米粒子具有核壳结构。即，纳米粒子121由核部122与包覆该核部122的壳部123构成，壳部123由表面活性剂124包覆。该表面活性剂124具有空穴输送性配体124a和电子输送性配体124b，空穴输送性配体124a局部存在于空穴输送层125侧，电子输送性配体124b局部存在于电子输送层126侧。在专利文献3中，通过使空穴输送性配体124a的LUMO能级127比电子输送性配体124b的LUMO能级128高，来将来自电子输送层126的电子注入到核部122内，另一方面，通过使空穴输送性配体124a的LUMO能级127比核部122的(电子移动)导带中的最低电子能级129高，空穴输送性配体124a成为针对电子的势垒，由此将电子封闭在核部122的内部。并且，在该专利文献3中，通过使电子输送性配体124b的HOMO能级130比空穴输送层配体124a的HOMO能级131低，来将来自空穴输送层125的空穴注入到核部122内，另一方面，通过使电子输送性配体124b的HOMO能级130比核部122的(空穴移动)价带中的最高电子能级132低，电子输送性配体124b成为针对空穴的势垒，由此将空穴封闭在核部122的内部。这里，LUMO能级是指若分子被光照射则能量变为激发状态，成为分子轨道未被电子占有的空状态，该情况下，与未被电子占有的分子轨道中的最低的最低空轨道(LowestUnoccupiedMolecularOrbital)对应的能量能级。另外，HOMO能级是指在分子被光照射之前的基态下，从具有最低的能量的分子轨道起依次被电子占有，该情况下，与基态的分子轨道中的最高的最高被占轨道(HighestOccupiedMolecularOrbital)对应的能量能级。这样，在专利文献3中，利用空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米粒子材料，其特征在于，具有核壳结构，该核壳结构具备核部与包覆该核部的壳部，所述壳部的厚度以所述壳部的构成分子基准为3～5单层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.17 JP 2013-2166341.一种纳米粒子材料，其特征在于，
具有核壳结构，该核壳结构具备核部与包覆该核部的壳部，
所述壳部的厚度以所述壳部的构成分子基准为3～5单层。
2.根据权利要求1所述的纳米粒子材料，其特征在于，
所述壳部以真空能级为基准的价带的能量能级与所述核部的价带
的能量能级相比处于低位。
3.一种发光器件，其特征在于，
该发光器件具备发光层并向该发光层注入电流来进行发光，该发光
层具有具备核部与壳部的核壳结构的量子点，
所述量子点由权利要求1或权利要求2所述的纳米粒子材料形成。
4.根据权利要求3所述的发光器件，其特征在于，
所述发光层被夹设在空穴输送层与电子输...

【专利技术属性】
技术研发人员：村山浩二，宫田晴哉，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP