包含半导体纳米晶体的发光器件制造技术

本发明专利技术披露一种发光器件，其包括在层内的半导体纳米晶体。该层可以为非聚合的层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括半导体纳米晶体的发光器件(light emission devisesincluding semiconductor nanocrystals)。联邦资助的研究或开发根据国家科学基金拨款号DMR-9808941，美国政府对本专利技术具有某些权利。
技术介绍
发光器件可以用于，例如显示器(例如平板显示器)、显示屏(例如计算机荧光屏)和其它需要照明的物体。因此，发光器件的亮度是该器件的一个重要特征。同时，低操作电压和高效率可以改进制造发射器件的耐久性。发光器件能够响应该器件活性成分的激发而释放出光。可以通过对该器件的活性成分(例如电致发光成分)施加电压而激发发射。电致发光成分可以是聚合物，例如共轭有机聚合物或含有有机分子的电致发光部分或层的聚合物。一般，可以通过器件的层之间的激发的电荷的辐射性复合而产生发射。发出的光具有包括最大发射波长和发射强度的发射分布，其中发射强度以亮度测量(坎德拉/平方米(cd/m2)或功率通量(W/m2))。可以通过材料的电子结构(例如能隙(energy gaps))改变器件的发射分布和其它物理特性。例如，发光器件的亮度、颜色范围、效率、操作电压和操作半寿期(operatinghalf-lives)可以基于器件的结构而改变。专利技术简述通常，发光器件包括多个半导体纳米晶体。该半导体纳米晶体由1-10纳米直径的无机半导体颗粒组成，该颗粒装饰有有机配体层。这些零维(zero-dimensional)半导体结构显示出强量子局限效应，其可以用来设计自下而上的化学方法，以产生具有电子和光学性质的复杂异质结构(complexheterostructures)，而这些电子和光学性质可以随纳米晶体的尺寸而调节。发光器件可以包括基体层。基体可以是非聚合的，例如，小分子。发光器件可以包括距该层最近的第一电极。第二层可以与该层接触。第二电极可以距第二层最近。半导体纳米晶体可以具有CdSe核和ZnS壳。一方面，发光器件包括第一电极、包含基体的层、第一电极、与第一电极相对的第二电极和布置在第一电极和第二电极之间的多个半导体纳米晶体。可以排列电极以穿过该层施加电压降。另一方面，发光器件包括空穴传输层，该空穴传输层距安排成向空穴传输层内引入空穴的第一电极最近；电子传输层，该电子传输层安排成向电子传输层内引入电子的第二电极最近；布置在第一电极和第二电极之间的多个半导体纳米晶体；以及在第一电极和第二电极之间的阻挡层。该阻挡层可以是空穴阻挡层、电子阻挡层或空穴和电子阻挡层。阻挡层可以与第一电极或第二电极接触。另一方面，一种制备发光器件的方法，其包括沉积基体以形成层，在第一电极上沉积多个半导体纳米晶体，以及将第二电极放置在多个半导体纳米晶体上。另一方面，一种发光的方法，其包括提供一种器件，该器件包括第一电极、第二电极、包含基体的层和布置在第一电极和第二电极之间的多个半导体纳米晶体；以及穿过第一电极和第二电极施加发光电势。基体可以是非聚合的。非聚合的材料的分子量可以小于2,000。多个半导体纳米晶体可以是半导体纳米晶体的基本单分散群体(population)或一个以上的群体。层可以是空穴传输层。器件可以包括在第一电极和空穴传输层之间的电子传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、空穴和电子阻挡层，或其组合。在电流密度为7mA/cm2下，发光器件的外部量子效率可以大于0.1％、大于0.2％、大于0.3％、大于0.4％或大于0.6％，或在电流密度为1mA/cm2时大于1.0％。在电流密度为125mA/cm2时，发光器件的器件亮度可以为大于1000cd/m2或在1200～1500cd/m2之间。器件的发光效率为1.2cd/A。例如，器件的最大发射波长可以为570纳米并且可以在半最大值下具有36nm的全宽度(full width)。数百个器件的效率大于90％。窄尺寸分布的、具有高荧光效率的高品质纳米晶体首先是使用现有的文献中建立的步骤制备的，并且用作结构单元。参见C.B.Murray等人的J.Amer.Chem.Soc.1993，115，8706；B.O.Dabbousi等人的J.Phys.Chem.B1997，101，9463，在此将它们的全部内容引入作为参考。然后交换有机的表面钝化配体，以稳定在极性溶剂和基体中的纳米晶体。该层可以包括大于0.001％、大于0.01％、大于0.1％、大于1％、大于5％、大于10％、大于50％、或大于90％体积的半导体纳米晶体。层可以是半导体纳米晶体的单层。多个半导体纳米晶体各自包括第一半导体材料。每个第一半导体材料可以用相同或不同的第二半导体材料外涂覆。每个第一半导体膜具有第一带隙，并且每个第二半导体材料具有第二带隙。第二带隙可以比第一带隙大。每个纳米晶体的直径可以小于约10纳米。多个纳米晶体可以具有单分散的尺寸分布。对基于有机材料的发光器件的兴趣日益增加，部分是由广泛的应用范围而推动的，其包括平板显示器。有利地，可以调整包括纳米晶体的发光器件的发射频率而无需改变器件结构。由于强量子局限效应的原因，胶态半导体纳米晶体显示了尺寸依赖的光学性质。仅仅通过改变其大小，CdSe纳米晶体发出的颜色可以由蓝变至红。发射光谱也可以显示窄高斯谱线宽度(Gaussian linewidth)，其可以小于30纳米。沿CdSe核加入ZnS的壳生成了外涂覆的纳米晶体，其高度稳定、发光并且可以在多个有机环境中分散。这些特征增强了使用纳米晶体作为发光器件中发射材料的可行性。电子泵送的发光器件包括作为电致发光材料的纳米晶体，该发光器件可以在可以增强器件寿命的受控的制备工艺环境中制备。纳米晶体发射频率的可调性(tunability)使得它们中用于制备多色平板显示器。从以下描述和附图以及权利要求中，本专利技术其它的特征、目的和优点将是显而易见的。附图简述附图说明图1为描述发光器件的示意图。图2A-G为描述发光器件结构的示意图。图3为描述纳米晶体发光器件的电致发光光谱图。图4A-B为描述纳米晶体发光器件的外部量子效率和电流-电压曲线图。图5为描述单组分膜和在图2插图中的器件的光致发光光谱图，其中电子传输层(ETL)可以为分子基体。分子基体可以为非聚合的。分子基体可以包括小分子，例如，金属复合物。例如，金属复合物可以为8-羟基喹啉的金属复合物。8-羟基喹啉的金属复合物可以为铝、镓、铟、锌、或镁复合物，例如三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)。ETL中其它种类的材料可以包括金属thioxinoid化合物、噁二唑金属螯合物、三唑、六噻吩衍生物、吡嗪和苯乙烯基蒽衍生物。空穴传输层可以包括有机生色团，有机生色团可以为苯胺，例如N，N′-二苯基-N，N′-二(3-甲苯基)-(1，1′-联苯)-4，4′-二胺(TPD)。HTL可以包括聚苯胺、聚吡咯、聚亚苯基亚乙烯基、铜酞菁、芳族叔胺或多核芳族叔胺、4，4′-二(9-咔唑基)-1，1′-联苯化合物或N，N，N′，N′-四芳基联苯胺。该层可以通过旋涂、浸涂、气相沉积或其它薄膜沉积方法沉积在一个电极的表面上。第二电极可以夹在、溅射或蒸发到固体的暴露表面上。可对电极之一或二者形成图案。通过导电路径，可以将器件的电极连接到电源。在施加电压时，从器件中发出光。当电子和空穴位于纳米晶体上，在发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，其包括：包含基体的层；邻近该层的第一电极；与第一电极相对的第二电极；和布置在第一电极和第二电极之间的多个半导体纳米晶体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔布洛维克，塞思A科，胡颖强，芒吉G巴温迪，
申请(专利权)人：马萨诸塞州技术研究院，通用显示器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]