一种无机发光装置包括：透明衬底（１６０）；第一电极（１７０）；与该第一电极相对的第二电极（１８０）；在无机半导体矩阵内包括核／壳量子点的多晶无机发光层（１５０），且其中该第一电极（１７０）是透明的且形成于该透明衬底（１６０）上，该多晶无机发光层（１５０）形成于该第一电极（１７０）上，且该第二电极（１８０）形成于该发光层（１５０）上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括具有量子点的发光层的无机发光二极管装置。
技术介绍
自20世纪60年代早期开始已制得半导体发光二极管(LED )装置， 并且其在当前经制造以用于广泛范围的消费者及商业应用。构成LED 的层是基于结晶半导体材料，这些结晶半导体材料需要诸如分子有机化 学气相沉积的超高真空技术用于其生长。另外，这些层通常需要在接近 晶格匹配的衬底上生长以形成无缺陷的层。这些基于结晶的无机LED 具有高亮度(归因于具有高导电性的层)、长寿命、良好环境稳定性及 良好外量子效率的优点。产生所有这些优点的结晶半导体层的使用也导 致许多缺点。主要缺点为高制造成本，难于组合来自同一芯片的多色输 出、需要高成本及刚性的衬底。在20世纪80年代中期，专利技术了基于使用小分子量分子的有机发光 二极管(OLED) (Tang等人，Appl. Phys. Lett. 51, 913 ( 1987))。 在20世纪90年代早期，专利技术了聚合物的LED ( Burroughes等人，Nature 347,539 ( 1990))。在随后的15年中，基于有机物的LED显示器已 进入市场，并且在装置寿命、效率及亮度上有重大改良。举例而言，含 有磷光发射体的装置具有高达19%的外量子效率；而通常报道装置寿命 为数万个小时。与基于结晶的无机LED相比，OLED具有降低很多的亮 度(主要由于载流子迁移率小)、较短寿命且需要昂贵封装以用于装置 操作。另一方面，OLED享有的益处为可能较低的制造成本、自同一装 置发射多色的能力及允许柔性显示器(若可解决封装问题)。为改良OLED的性能，在20世纪90年代晚期，引入含有有机物及 量子点的混合发射体的OLED装置(Matoussi等人，J. Appl. Phys. 83,7965 (1998))。将量子点添加至发射体层中的优点为可增强装置的色域； 可通过筒单改变量子点颗粒尺寸而获得红色、绿色及蓝色发射；以及可 降低制造成本。由于诸如量子点在发射体层中的聚集之类的问题，这些 装置的效率与典型OLED装置比较相当低。当纯量子点膜用作发射体层时，效率甚至更差(Hikmet等人，J. Appl. Phys. 93,3509 (2003 ))。 不良效率归因于量子点层的绝缘性质。之后，在有机空穴传输层与电子 传输层之间沉积单层量子点膜后增强了效率(达到约1.5 cd/A) (Coe 等人，Nature 420,800 (2002))。据说，自量子点的发光主要由于自 有机分子上的激子的福斯特能量转移(Forster energy transfer )而发生(电 子-空穴复合在有机分子上发生)。不管未来在效率方面会有何种改良， 这些混合装置仍遭受与纯OLED装置相关的所有缺点。近期，通过在真空沉积的n-GaN层与p-GaN层之间夹合单层厚核/ 壳CdSe/ZnS量子点层，构造了主要为全无机的LED( Mueller等人，Nano Letters 5, 1039 ( 2005 ))。所得到的装置具有0.001至0.01%的不良夕卜 量子效率。该问题的一部分可与据报道在生长后出现的氧化三辛基膦 (TOPO)及三辛基膦(TOP)的有机配位体相关。这些有机配位体为 绝缘体且将导致至量子点上的不良电子及空穴注入。另外，结构的其余 部分制造成本高，这是由于使用通过高真空技术生长的电子及空穴半导 电层以及使用蓝宝石衬底。因此，构造基于量子点发射体的全无机LED将为高度有益的，该 全无机LED是通过低成本沉积技术形成的且其个别层示出良好导电性 性能。所得到的LED将组合结晶LED与有机LED的许多期望属性。
技术实现思路
本专利技术的一个目标为提供无机发光二极管装置，其发射体层是由无 机量子点形成的，其中该无机发射体层同时具备导电性及发光性。另外， 该二极管装置是经由低成本沉积工艺形成的。该目标是通过无机发光装置实现的，该无机发光装置包含透明衬 底；第一电极；与该第一电极相对的第二电极；在无机半导体矩阵 (matrix)内包含核/壳量子点的多晶无机发光层，其中该第一电极为透 明的且形成于透明衬底上，该多晶无机发光层形成于第一电极上，且该 第二电极形成于发光层上。本专利技术的优点为多晶无机发光层用于自固态照明设备及灯至全彩 高分辨率显示器的许多发光装置应用。有利地，该多晶无机发光层含有 作为发射物质(species)的量子点，且同时具备发光性及导电性。发光 层包括导电宽带隙纳米颗粒及有壳量子点发射体的复合物。热退火被用5于将导电纳米颗粒彼此烧结在一起且烧结至量子点的表面上，以形成多 晶层。因此，发光层的导电性得以增强，至量子点中的电子-空穴注入也 得以增强。为使量子点能经受住退火步骤而不损失其荧光效率(因为使 量子点钝化的有机配位体在退火工艺中蒸发)，设计量子点壳以限制电 子及空穴，以使其波函数不对外壳的表面态取样。另一优点为使电荷输送层包含导电纳米颗粒；另外，使用分离热退火步骤来增强这些层的导电性。所有纳米颗粒及量子点经化学合成且制 成胶状分散体。因此，所有装置层通过诸如液滴涂布或喷墨的低成本工 艺来沉积。所得到的所有无机发光二极管装置成本低，能够形成在一系列衬底上，且能够经调谐以在广泛范围的UV、可见光及红外波长内发射。附图说明图1示出核/壳量子点颗粒的示意图2示出依据本专利技术的无机发光层的部分的示意图3示出依据本专利技术的无机发光装置的侧视示意图4示出依据本专利技术的无机发光装置的另一实施例的侧视示意图5示出ZnS薄膜的透射率的曲线图6示出依据本专利技术的无源矩阵装置的实例；图7示出依据本专利技术的底部发射装置的像素布局；图8示出依据本专利技术的底部发射装置的横截面；以及图9示出依据本专利技术的顶部发射装置的横截面。具体实施例方式使用量子点作为发光二极管中的发射体赋予以下优点发射波长能 够简单通过改变量子点颗粒的尺寸而调谐。因而，窄谱(产生较大色域)、 多色发射能够自同一衬底发生。若量子点是通过胶体方法制备的,则衬底不再需要为昂贵的或与LED半导体系统晶格匹西己。 举例而言，衬底可为玻璃、塑料、金属箔或Si。使用这些技术形成量子 点LED是高度理想的，若使用低成本沉积技术来沉积LED层，则尤其 如jt匕。核/壳量子点120发射体的示意图示于图1中。颗粒含有发光核100、 半导体壳IIO及有机配位体115。因为典型量子点的尺寸大约为几纳米 (nm)且与其固有激子的尺寸相当，所以颗粒的吸收峰及发射峰均相对 于体(bulk)值蓝移(R. Rossetti等人，J. Chem. Phys. 79,1086 ( 1983 ))。 由于量子点的尺寸小，这些点的表面电子态对点的荧光量子产额具有较 大影响。发光核100的电子表面态能够通过将适当(例如伯胺)有机配 位体115连接至其表面或通过围绕发光核100外延生长另一半导体(半 导体壳110)来钝化。生长半导体壳110 (相对于有机钝化核)的优点 为空穴及电子核颗粒表面态能够同时钝化，所得到的量子产额通常较 高，且量子点更具光稳定性及化学鲁棒性(robust)。由于半导体壳110 的厚度有限(通常l-2个单层)，其电子表面态也需要钝化。有机配位 体115再次成为常用选择。以CdSe/ZnS核/壳量子点120为例，在核/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无机发光装置，包含：透明衬底；第一电极；与该第一电极相对的第二电极；在无机半导体矩阵内包含核／壳量子点的多晶无机发光层，且其中该第一电极是透明的且形成于该透明衬底上，该多晶无机发光层形成于该第一电极上，且该第二电极形成于该发光层上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：KB卡汉，
申请(专利权)人：伊斯曼柯达公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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