发光器件、光学光谱仪和用于发光器件的下变频膜制造技术

本发明专利技术涉及一种发光器件，包括：基板；第一电极，其由布置在所述基板上的第一导电层形成；有源发光层，布置在所述第一导电层上，并且所述有源发光层包括主体基质和嵌入在主体基质中的发光量子点；第二电极，其由布置在所述有源发光层上的第二导电层形成；所述主体基质包括与所述发光量子点混合的电荷载流子供方量子点，从而形成二元混合物，其中所述电荷载流子供方量子点被制成及布置成将电荷载流子供应至所述发光量子点，并且其中，所述发光量子点被制成及布置成接受所供应的所述电荷载流子。本发明专利技术还涉及一种光谱仪，包括LED和用于LED的下变频膜。

Light emitting devices, optical spectrometers and down conversion films for light emitting devices

【技术实现步骤摘要】
发光器件、光学光谱仪和用于发光器件的下变频膜
本专利技术总体上涉及一种发光器件(LED)，并且更具体地涉及一种高效且低成本的发光器件，其适用于发射可见光以及红外光，所述红外光包括近红外光和短波红外光。本专利技术的其他方面涉及包括本专利技术的LED的光谱仪，以及用于LED的下变频膜。
技术介绍
胶体量子点(CQD)由于它们的可溶液处理性、宽带隙可调谐性以及良好的光电特性[7]，已被确立为适用于与光电检测[1]、光伏[2，3]和光发射[4，5，6]相关的应用的最有前景的光电材料平台之一。基于Cd-硫族化物体系的在光谱的可见光部分[8，9]中具有显著性能的CQD发光二极管已被发表，并且已成功实现商业化。然而，主要基于Pb-硫族化物的红外光发射CQD目前的性能不如其可见光发射对应物，这在很大程度上是受其低光致发光量子效率(PLQE)的限制[10]。近红外和短波红外(NIR、SWIR)发光二极管适用于包括夜视[11]、监视[12]、遥感[13]、生物成像[14]和光谱[15]的相当广泛的应用。用于质量检查、健康和过程监控的芯片上和可穿戴的红外光谱技术的最新进展还需要开发高效、CMOS兼容且低成本的NIR和SWIR发光二极管[16，17，18]。与其他高性能可溶液处理的带隙主要限于可见光的材料(诸如聚合物和染料)相比，CQD提供了独特的机会，因为它们的带隙可以容易地接近光谱的红外部分[7]。鉴于此，已经进行了一些努力来开发高效的CQD红外发射LED[10，19，20，21，22，23]。二极管的外量子效率(EQE)的一个基本决定性因素是PLQE，其定义为发射的光子数与注入的电荷载流子数之比。受可见光发射CQD的情况的启发，关于红外CQD发光二极管的现有报导已经考虑了使用核壳CQD结构[10]，所达到的EQE超过了4％。可替代地，使用适当的主体基质已被认为是抑制在紧密堆积的CQD中由于能量传递而导致PLQE猝灭的手段。最初的报导采用了聚合物主体基质[24，25，26，27]，但主要由于聚合物的电子传输特性差而限制了EQE。最近，已经报导了基于钙钛矿材料的替代基质，该钙钛矿材料外延地连接到CQD发光物质物质，以用作QD表面的化学钝化剂和作为有效载流子传输基质，达到5.2％的EQE和4.9％的功率转换效率(PCE)[21]。LED中的PCE被定义为光输出功率与电输入功率之比，并且在考虑器件的功耗时它是至关重要的。EP2212398B1公开了一种发光器件，所述发光器件包括权利要求1的前序部分中包括的特征，即：-基板；-第一电极，其由布置在所述基板上的第一导电层形成；-有源发光层，布置在所述第一导电层上，并且所述有源发光层包括主体基质和嵌入在主体基质中的发光量子点；以及-第二电极，其由布置在所述有源发光层上的第二导电层形成。EP2212398B1中公开的器件的主体基质是由非量子点的纳米颗粒制成的半导体基质，并且提供了明显提高的量子效率。因此，在量子效率(外部和内部)和功率转换效率以及高辐射率方面，必须通过提供比现有技术中已知的器件所提供的效率更高的发光器件，来提供覆盖在现有技术中发现的差距的替代方案。
技术实现思路
为此，本专利技术在一方面涉及一种发光器件(LED)，所述发光器件包括光电器件，所述光电器件以已知的方式包括：-基板；-第一电极，其由布置在所述基板上的第一导电层形成；-有源发光层，布置在所述第一导电层上，并且所述有源发光层包括主体基质和嵌入在主体基质中的发光量子点；以及-第二电极，其由布置在所述有源发光层上的第二导电层形成。与现有技术中已知的发光器件相比，在本专利技术的发光器件中，以描述性方式，所述主体基质包括与所述发光量子点混合的电荷载流子供方量子点，从而形成二元混合物，其中电荷载流子供方量子点被制成及布置成将电荷载流子供应至发光量子点，并且其中发光量子点被制成及布置成接受所供应的电荷载流子。尽管本专利技术的发光器件用于发射任何波长的光，但是对于一些优选实施方式，所述发光器件被制成可用于发射红外光、近红外光和/或短波红外光。对于本专利技术的发光器件的实施方式，所述主体基质包括由上述二元混合物和另外的量子点形成的三元混合物，所述另外的量子点被制成及布置成电子地钝化发光量子点的可能的电子陷阱并且平衡电荷载流子的注入。在实施方式中，上述电荷载流子供方量子点小于发光量子点，其具有更大的带隙并与所述发光量子点形成I型异质结。在所述实施方式的实现中，所述I型异质结在导带和价带中具有范围为0.05eV至1eV的带偏移。在实施方式中，上述另外的量子点具有比电荷载流子供方量子点的带隙更大的带隙，以及相对于电荷载流子供方量子点的带和发光量子点的带对齐的带，这有利于在发光量子点中注入电子或空穴(但并非同时有利于两者的注入)，并与所述发光量子点形成I型异质结。在所述实施方式的实现中，在另外的量子点和发光量子点之间形成I型或准I型(I’型)异质结，其中导带的带偏移范围为从0eV至0.5eV以及价带中的大的带偏移超过1eV。准I型异质结意味着在导带或价带(但不是同时在两者)中存在(带偏移)限制，而另一者是匹配的(否则它将成为II型异质结)。优选的实施方式对以上所公开的实施方式的实现进行了组合，所公开的实施方式的实现即在电荷载流子供方量子点和发光量子点之间形成I型异质结，以及在另外的量子点和发光量子点之间形成的I型或准I型异质结。在一些实施方式中，二元或三元混合物中发光量子点的体积浓度的范围为从1％至20％，并且二元或三元混合物中电荷载流子供方量子点的体积浓度的范围为从80％至99％，体积浓度的范围优选为50％至99％。在优选的实施方式中，对二元或三元混合物中发光量子点的浓度进行选择，以将态密度减小到使所述发光器件的启动电压降低为低于发射带隙的程度。所述二元或三元混合物中发光量子点所选浓度介于1％与10％之间，优选为约7.5％或更低，更优选为低于3％，甚至更优选为约1％。根据一些实施方式，关于三元混合物中另外的量子点的体积浓度，其范围为从0％至60％，优选为从20％至50％，且更优选为从30％至50％。根据优选的实施方式，主体基质形成导电渗流路径，而发光量子点分散在主体基质内，因此彼此远离并被隔离开，使得它们不形成任何导电路径。有利地，发光量子点均匀地分散在主体基质内并且彼此间隔3nm以上。在实施方式中，对于两种类型的电荷载流子：电子和空穴，电荷载流子供方量子点具有大于10nm的载流子扩散长度，优选地范围为从10nm至500nm。在优选的实施方式中，本专利技术的发光器件还包括：-电子注入及空穴阻挡层，其布置在所述有源发光层和所述第一和第二电极中的一者之间；以及-空穴注入及电子阻挡层，其布置在所述有源发光层和所述第一和第二电极中的另一者之间。在实施方式中，本专利技术的发光器件是底部发光器件，其中，基板与上述布置在有源发光层和第一电极之间的电子注入及空穴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光器件，包括：/n-基板；/n-第一电极(E1)，所述第一电极由布置在所述基板上的第一导电层形成；/n-有源发光层(A)，所述有源发光层布置在所述第一导电层上，并且所述有源发光层包括主体基质和嵌入在所述主体基质中的发光量子点；以及/n-第二电极(E2)，所述第二电极由布置在所述有源发光层上的第二导电层形成；/n其特征在于，所述主体基质包括与所述发光量子点混合的电荷载流子供方量子点，从而形成二元混合物，其中，所述载流子供方量子点被制成及布置成将电荷载流子供应至所述发光量子点，并且其中，所述发光量子点被制成及布置成接受所供应的所述电荷载流子。/n

【技术特征摘要】
20180829 EP 18382629.6;20181030 EP 18203506.31.一种发光器件，包括：
-基板；
-第一电极(E1)，所述第一电极由布置在所述基板上的第一导电层形成；
-有源发光层(A)，所述有源发光层布置在所述第一导电层上，并且所述有源发光层包括主体基质和嵌入在所述主体基质中的发光量子点；以及
-第二电极(E2)，所述第二电极由布置在所述有源发光层上的第二导电层形成；
其特征在于，所述主体基质包括与所述发光量子点混合的电荷载流子供方量子点，从而形成二元混合物，其中，所述载流子供方量子点被制成及布置成将电荷载流子供应至所述发光量子点，并且其中，所述发光量子点被制成及布置成接受所供应的所述电荷载流子。


2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述主体基质包括由所述二元混合物和另外的量子点形成的三元混合物，所述另外的量子点被制成及布置成电子地钝化所述发光量子点的可能的电子陷阱、以及被制成及布置成平衡所述电荷载流子的注入。


3.根据权利要求1或2所述的发光器件，其中，所述电荷载流子供方量子点小于所述发光量子点，所述电荷载流子供方量子点具有更大的带隙并且与所述发光量子点形成I型异质结。


4.根据权利要求3所述的发光器件，其中，所述I型异质结在导带和价带中具有范围为从0.05eV至1eV的带偏移。


5.根据引用权利要求2时的权利要求4所述的发光器件，其中，所述另外的量子点具有比所述电荷载流子供方量子点的带隙更大的带隙、以及相对于所述电荷载流子供方量子点的带和所述发光量子点的带对齐的带，这有利于在所述发光量子点中注入电子或空穴，但并非同时有利于电子和空穴两者的注入。


6.根据权利要求5所述的发光器件，其中，在所述另外的量子点和所述发光量子点之间形成I型异质结或准I型异质结，其中所述导带的带偏移范围为从0eV至0.5eV，且所述价带中的大的带偏移超过1eV。


7.根据权利要求1或2所述的发光器件，其中，所述二元混合物或三元混合物中的所述发光量子点的体积浓度的范围为从1％至20％，并且所述二元混合物或三元混合物中的所述电荷载流子供方量子点的体积浓度的范围为从80％至99％，优选地体积浓度的范围为从50％至99％。


8.根据权利要求7所述的发光器件，其中，所述二元混合物或三元混合物中的所述发光量子点的浓度被选择成使态密度减小到使所述发光器件的启动电压降低为低于发射带隙的程度。


9.根据权利要求8所述的发光器件，其中，所选择的所述二元混合物或三元混合物中的所述发光量子点的浓度介于1％与10％之间，优选为约7.5％或低于7.5％，更优选为低于3％，甚至更优选为约1％。


10.根据引用权利要求2时的权利要求9所述的发光器件，其中，所述三元混合物中的所述另...

【专利技术属性】
技术研发人员：耶拉西莫斯·康斯坦塔投斯，桑塔努·普拉丹，
申请(专利权)人：光子科学研究所基金会，卡塔拉纳调查及高级研究学院，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES