KR101728575B1 - 양자점을 포함하는 소자 - Google Patents
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Abstract
양자점(quantum dots)을 포함하는 방출 물질을 포함하는 소자가 개시된다. 일 실시예에서, 상기 소자는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 양자점을 포함하는 층, 및 상기 양자점을 포함하는 층의 표면과 상기 소자 내 제1 층 사이의 계면에 배치된 제1 계면층을 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 제1 계면층에 대향하는 상기 양자점을 포함하는 층의 표면에 제2 계면층이 선택적으로 더 배치된다. 특정 실시예에서, 소자는 발광 소자를 포함한다. 다른 발광 소자 및 방법도 또한 개시된다.
Description
우선권 주장
본 출원은 2009년 10월 7일 출원된 미국 출원 제 61/249,588 호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
연방정부가 지원하는 연구 또는 개발
본 발명은 NIST로부터 수상한 미국 어드밴스드 기술 프로그램 어워드 제 70NANB7H7056 호 하의 정부 지원 및 미국 중앙 정보국으로부터 수상한 계약 제 2004*H838109*000 호 하의 정부 지원으로 발명되었다. 미합중국은 본 발명에 대한 소정의 권리를 갖는다.
본 발명은 양자점(quantum dots)을 포함하는 소자의 기술 분야에 관한 것이다.
본 발명은 양자점(quantum dots)을 포함하는 소자의 기술 분야에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 소자가 제공되며, 상기 소자는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 양자점(quantum dots)을 포함하는 층, 및 상기 양자점을 포함하는 층의 표면과 상기 소자의 제1 층 사이의 계면에 배치된 제1 계면층을 포함한다.
바람직하게, 상기 제1 계면층은 별개(distinct)의 층이다.
특정 실시예에서, 상기 제1 층은 전하(charge)를 수송할 수 있는 물질, 예를 들어, 정공(holes)을 수송할 수 있는 물질, 전자(electrons)를 수송할 수 있는 물질, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질 등을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 층은 전하를 주입할 수 있는 물질, 예를 들어, 정공을 주입할 수 있는 물질, 전자를 주입할 수 있는 물질 등을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 층은 금속 또는 다른 도전성 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 층은 하나 이상의 분리된 층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 층은 하나 이상의 무기 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 층은 하나 이상의 유기 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 계면층에 대향하는 상기 양자점을 포함하는 층의 표면과 상기 소자의 제2 층의 계면에 제2 계면층이 배치될 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 계면층은 별개의 층이다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 전하를 수송할 수 있는 물질, 예를 들어, 정공을 수송할 수 있는 물질, 전자를 수송할 수 있는 물질, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질 등을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 전하를 주입할 수 있는 물질, 예를 들어, 정공을 주입할 수 있는 물질, 전자를 주입할 수 있는 물질 등을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 금속 또는 다른 도전성 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 하나 이상의 분리된 층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 하나 이상의 무기 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 하나 이상의 유기 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 하나 이상의 분리된 층을 포함할 수 있다.
계면층은 하나 이상의 무기 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 하나 이상의 유기 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 양자점들 사이에 존재할 수 있는 보이드(voids)를 채울 수 있다.
바람직하게 계면층은 다른 소자층 내의 전하 소광(quenching) 사이트로부터 양자점들을 보호할 수 있다.
바람직하게 계면층은 인접한 소자층 내의 전하 소광 사이트로부터 양자점들을 보호할 수 있다.
계면층은 접착력 증진 성분(adhesion promoting moiety)을 포함할 수 있다. 이러한 성분을 포함하는 화합물의 예는 이것으로 제한되지 않지만 계면활성제(surfactants)를 포함한다.
본 명세서에 교시된 상기 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 (이것으로 제한되지 않지만 실리콘 함유 결합제를 포함하는) 계면활성제를 포함할 수 있다. 그 예는, 이것으로 제한되지 않지만, 1,4-비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠(1,4-bis(trimethoxysilylethyl)benzene), 다이페닐다이에톡시실란(diphenyldiethoxysilane), 페닐기(phenyl group) 및/또는 가수분해성 알콕시 작용기(hydrolyzable alkoxy functional group)를 포함하는 다른 실란 결합제를 포함한다. 다른 예는, 이것으로 제한되지 않지만, 아민(amines), 티올(thiols), 포스폰 산(phosphonic acids), 카복실 산(carboxylic acids)과 같은 작용기, 및 전형적으로 양자점의 리간드에 포함된 형태의 다른 작용기를 포함하는 계면활성제 또는 화합물을 포함한다.
계면활성제를 포함하는 계면층을 형성하는 기술의 일례는 스핀 코팅 기술이다. 이러한 특정 실시예에서, 예를 들면, 상기 계면활성제는 휘발성 용매(전형적으로 유기물(예컨대, 헥산 등))로 희석되고, 코팅할 표면상에서 회전되고, 건조(예컨대, 대기 중 100-150℃에서 베이킹)될 수 있다. 계면활성제를 포함하는 계면층을 포함할 수 있는 실시예에서, 계면활성제를 가능한 가장 얇은 두께로 도포하여 전자 수송층과 양자점 사이의 전기 도전율의 간섭을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.
계면층은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 금속 산화물의 예는 그 밖의 본 명세서에서 기술된 금속 산화물을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, (상기 소자의 다른 층 내의 물질의 산화 작용에 의해 형성된 금속 산화물에 반대되는) 금속 산화물을 포함하는 계면층은 상기 소자에 추가된 분리된 층을 포함한다.
특정 실시예에서, 계면층은 알칼리 금속 또는 알칼린 토금속 도펀트(이를 테면, 리튬(lithium), 소듐(sodium), 포타슘(potassium), 세슘(cesium), 마그네슘(magnesium), 칼슘(calcium), 바륨(barium) 등)를 포함하는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 이러한 특정 실시예에서, 토펀트 레벨은 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하이다. 특정 실시예에서, 도핑된 금속 산화물은 희망하는 알칼리 금속 또는 알칼린 토금속 염을 도핑된 금속 산화물 물질에 대한 희망하는 도펀트 레벨에 기반한 양의 금속 산화물 전구체(precursor) 졸겔 혼합물에 포함시킴으로써 도펀트를 첨가하는 졸겔 기술에 의해 형성될 수 있다.
계면층은 유기 저분자 물질(organic small molecule material)(예컨대, 이것으로 제한되지 않지만, OXD-7, LG101, S-2NPB, 및 저분자 전하 수송 물질을 포함하는 유기 발광 소자 및/또는 양자점 발광 소자에 전형적으로 사용되는 다른 저분자 물질)을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 계면층은 경우에 따라 인접한 제1 또는 제2 층의 표면을 화학적으로 안정화시키는 유기 저분자를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 계면층은 경우에 따라 인접한 제1 또는 제2 층의 일함수(work function)를 변화시키는 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 갖는 유기 저분자를 포함할 수 있다.
유기 저분자를 포함하는 계면층은 양자점과 유기 저분자 물질을 포함하는 혼합물을 상분리(phase separation)함으로써 선택적으로 형성될 수 있다.
계면층은, 이것으로 제한되지 않지만, 스핀캐스팅, 원자층 증착(ALD), 분자층 증착(MLD), 물리 기상 증착(예컨대, 증발, 스퍼터링, 전자빔 증발), 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD), 접촉 인쇄(contact printing), 잉크젯 인쇄(inkjet printing), 자기 조립 기술(self-assembly techniques) 등을 포함하는 다수의 상이한 기술에 의해 형성될 수 있다. 다른 적합한 기술도 또한 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 계면층은 용해 처리가능 물질(solution processible material)을 포함한다. 용해 처리가능 물질이 바람직하며 소자를 제조하는데 사용하는 데에 선호될 수 있다.
바람직하게 계면층은 양자점 방출을 비소광(non-quenching)하는 물질을 포함한다.
계면층은 비결정질 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 소자의 제조시와 소자의 동작 중에 계면층에서 물질을 결정화하는 것은 바람직하지 않을 수 있다.
계면층은 유리 전이(transition) 온도(Tg)가 150℃보다 큰 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 스피로(spiro) 화합물을 포함할 수 있다.
계면층은, 예를 들면, 이것으로 제한되지 않지만, 금속 산화물(예컨대, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물 등)과 같은 등각(conformal)의 넓은 밴드갭을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 밴드갭이 양자점을 포함하는 소자의 활성 또는 방출층에 포함된 양자점의 밴드갭과 같거나 유사한 비발광 나노입자(non-light-emitting nanoparticles)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 비발광 나노입자는 비방출 양자점을 포함할 수 있다.
계면층은 밴드갭이 양자점을 포함하는 소자의 활성 또는 방출층에 포함된 양자점의 밴드갭보다 큰 비발광 나노입자를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 비발광 나노입자는 비방출 양자점을 포함할 수 있다.
바람직하게 본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자의 전자 주입측에 포함된 계면층은 양자점을 포함하는 활성 또는 방출 소자층에 포함된 양자점과 유사한 LUMO 레벨을 갖는 비발광 나노입자를 포함할 수 있다.
바람직하게 본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자의 전자 주입측에 포함된 계면층은 양자점을 포함하는 활성 또는 방출 소자층에 포함된 양자점과 유사한 HOMO 레벨을 갖는 비발광 나노입자를 포함할 수 있다.
바람직하게 계면층은 진성 반도체 특성을 부여하도록 화학적으로 처리된 비발광 반도체 나노입자를 포함할 수 있다.
계면층은 n형(전자 수송) 반도체 특성을 부여하도록 화학적으로 처리된 비발광 반도체 나노입자를 포함할 수 있다.
계면층은 p형(정공 수송) 반도체 특성을 부여하도록 화학적으로 처리된 비발광 반도체 나노입자를 포함할 수 있다.
계면층은 상기 방출층에 부착할 수 있는 화학적 연결기(chemical linker)를 포함하도록 화학적으로 처리된 비발광 나노입자를 포함할 수 있다.
계면층은 상기 제1 층의 표면을 화학적으로 안정화시키는 무기 물질을 포함할 수 있다.
포함된 계면층은 바이폴라 수송 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 유기금속 복합물(organometallic complex)을 포함할 수 있다.
계면층은 쌍극자 모멘트가 취약한 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 쌍극자 모멘트가 강한 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 쌍극자 모멘트가 없는 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 상기 양자점을 포함하는 층 및/또는 제1층에 연결기 분자를 포함하는 계면층에 의해 부착될 수 있다.
방출 양자점을 포함하는 소자에서, 계면층은 바람직하게 상기 양자점과 상기 제1 층과의 상호작용으로 인한 양자점 방출의 소광을 줄이는데 유효한 두께를 갖는다.
또한 계면층은 바람직하게 상기 양자점을 포함하는 층과 상기 제1 층 사이에서 전하 이동 또는 터널링을 줄여주는 두께보다 작은 두께를 갖는다.
특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층(monolayer)의 두께에서 약 5nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층의 두께에서 약 10nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층의 두께에서 약 15nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층의 두께에서 약 20nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층의 두께에서 약 25nm까지 범위를 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 단분자층의 두께는 대략 상기 계면층에 포함된 분자의 직경에 해당하는 두께를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 계면층은 약 10 단분자층까지의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 상기 계면층은 약 5 단분자층까지의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 상기 계면층은 약 3 단분자층까지의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 상기 계면층은 약 2 단분자층까지의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 상기 계면층은 약 1 단분자층까지의 두께를 갖는다.
전술한 예들 외에 다른 두께도 유용하거나 바람직한 것으로 결정될 수 있다.
상기 제1 계면층은 본 명세서에서 기술된 계면층을 포함할 수 있다.
상기 제2 계면층은, 만일 포함된다면, 본 명세서에서 기술된 계면층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 소자는 발광 소자를 포함하고, 상기 양자점을 포함하는 층은 방출층이다.
특정 실시예에서, 상기 소자는 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서 따르면, 발광 소자가 제공되며, 상기 발광 소자는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 및 제2 전극 사이에 배치된 양자점을 포함하는 방출층, 상기 제1 전극과 상기 방출층 사이에 배치된 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층, 및 상기 방출층과 상기 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층 사이에 배치된 제1 계면층을 포함한다.
바람직하게, 상기 제1 계면층은 별개의 층이다.
상기 제1 계면층은 본 명세서에서 기술된 계면층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 층은 하나 이상의 분리된 층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 층은 전하를 주입하고 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
전하(예컨대, 정공 또는 전자)를 수송할 수 있는 물질은 유기 물질을 포함할 수 있다.
둘 이상의 유기 물질들의 혼합물 또는 블렌드(blend)도 사용될 수 있다.
바람직하게 전하(예컨대, 정공 또는 전자)를 수송할 수 있는 물질은 무기 물질을 포함한다.
이러한 무기 물질의 예는 이것으로 제한되지 않지만 금속 칼코게나이드를 포함한다. 금속 칼코게나이드의 예는 이것으로 제한되지 않지만 금속 산화물 및 금속 황화물을 포함한다.
전하를 수송할 수 있는 바람직한 무기 물질의 한 예는 아연 산화물을 포함한다.
둘 이상의 무기 물질들의 화합물 또는 블렌드도 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 전하를 수송할 수 있는 물질 또는 전하를 주입하고 수송할 수 있는 물질은 둘 이상의 수평 영역 또는 층들을 포함하는 중층 구조를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 소자는 상기 방출층과 상기 제2 전극 사이에서 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제2 층을 더 포함할 수 있다.
전하(예컨대, 정공 또는 전자)를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 상기 제2 층은 본 명세서에서 기술된 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 하나 이상의 분리된 층들을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 소자는 상기 방출층과 상기 소자 내에서 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 상기 제2 층 사이에 제2 계면층을 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 계면층은 별개의 층이다.
상기 제2 계면층은, 만일 포함된다면, 본 명세서에서 기술된 계면층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 전극은 음극을 포함하고 상기 제2 전극은 양극을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 제1 전극은 양극을 포함하고 상기 제2 전극은 음극을 포함한다.
특정 실시예서, 상기 제1 층은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 전자를 수송할 수 있는 물질은 또한 전자를 주입할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1 층은 정공을 수송할 수 있는 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 소자는 상기 방출층과 상기 제2 전극 사이에서 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제2 층을 더 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 정공을 수송할 수 있는 물질을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 상기 제1 층은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 전자를 수송할 수 있는 물질은 또한 전자를 주입할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 상기 제1 층은 정공을 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제2 층은 전극 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 상기 제1 층은 정공을 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, (이것으로 제한되지 않지만 전하 주입, 전하 차단 등의) 하나 이상의 추가적인 층들이 상기 소자에 포함될 수 있다.
특정 실시예에서, 발광 소자는 제1 전극 및 제2 전극, 및 상기 전극들 사이에 제공된 양자점을 포함하는 방출층, 상기 제1 전극과 상기 방출층 사이에 제공된 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층, 상기 방출층과 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함하는 층 사이에 제1 계면층, 상기 방출층과 상기 제2 전극 사이에 제공된 정공을 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제2 층, 상기 제2 전극과 상기 정공을 수송할 수 있는 물질을 포함하는 층 사이에 제공된 정공 주입 물질을 포함하는 층을 포함한다. 바람직한 특정 실시예에서, 상기 제1 전극은 음극을 포함하고 상기 제2 전극은 양극을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 전자를 수송할 수 있는 물질은 무기 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 전자를 수송할 수 있는 물질은 유기 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 전자를 수송할 수 있는 물질은 또한 전자를 주입할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질은 무기 물질을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 이러한 무기 물질은 상기 무기 물질의 전자 수송 특성을 향상시키는 종(species)으로 도핑된다.
특정 실시예에서, 전자를 수송할 수 있는 물질은 무기 반도체 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질은 무기 반도체 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 전자를 수송할 수 있는 물질은 금속 칼코게나이드를 포함한다. 특정 실시예에서, 전자를 수송할 수 있는 물질은 금속 황화물을 포함한다. 바람직한 특정 실시예에서, 전자를 수송할 수 있는 물질은 금속 산화물을 포함한다.
특정 실시예에서, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질은 금속 칼코게나이드를 포함한다. 특정 실시예에서, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질은 금속 황화물을 포함한다. 바람직한 특정 실시예에서, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질은 금속 산화물을 포함한다.
특정 실시예에서, 무기 물질은 무기 반도체 물질을 포함한다. 비제한적인 예는 금속 칼코게나이드(예컨대, 금속 산화물, 금속 황화물 등)를 포함한다. 특정 실시예에서, 무기 물질은 티타늄 이산화물을 포함한다. 더 바람직한 특정 실시예에서, 무기 물질은 아연 산화물을 포함한다. 특정 실시예에서, 무기 물질은 둘 이상의 무기 물질들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 특정 실시예에서, 무기 물질은 아연 산화물과 티탄늄 산화물의 혼합물을 포함한다.
특정 실시예에서, 소자는 다음과 같은 순차적인 순서로 형성된 다음의 층들, 즉 (바람직하게 음극을 포함하는) 상기 제1 전극, 상기 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층, 제1 계면층, 상기 양자점을 포함하는 방출층, 상기 정공을 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제2 층, 상기 정공 주입 물질을 포함하는 층, 및 (바람직하게 양극을 포함하는) 상기 제2 전극을 포함한다.
특정 실시예에서, 전자를 수송할 수 있는 물질은 무기 물질을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 상기 무기 물질은 무기 반도체 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 전자를 수송할 수 있는 (또한 바람직하게 전자를 주입할 수 있는) 물질을 포함하는 층은 상이한 도전율을 갖는 둘 이상의 수평 영역을 포함하는 중층 구조를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 중층 구조는 (바람직하게 음극을 포함하는) 상기 제1 전극에 더 가까운 구조의 일측에 전자 주입 특성을 갖는 n형 도핑된 물질을 포함하는 제1 영역, 및 상기 방출층에 더 가까운 구조의 일측에 전자 수송 특성을 갖는 진성 또는 낮게 도핑된 물질을 포함하는 제2 영역을 포함한다. 특정 실시예에서, 예를 들면, 상기 제1 영역은 n형 도핑된 아연 산화물을 포함할 수 있고 상기 제2 영역은 진성 아연 산화물 또는 상기 제1 영역 내 아연 산화물보다 n형 도펀트 농도가 더 낮은 n형 도핑된 아연 산화물을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 예를 들면, 상기 중층 구조는 (바람직하게 음극을 포함하는) 상기 제1 전극에 더 가까운 구조의 일측에 전자 주입 특성을 갖는 n형 도핑된 물질을 포함하는 제1 영역, 상기 방출층에 더 가까운 구조의 일측에 정공 차단 특성을 갖는 진성 물질을 포함하는 제3 영역, 및 상기 제1 및 제3 영역 사이에 전자 수송 특성을 갖는 진성 또는 높게 도핑된 물질을 포함하는 제2 영역을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 예를 들면, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함하는 층은 (바람직하게 음극을 포함하는) 상기 제1 전극에 더 가까이 있고, 전자를 주입할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층, 및 상기 방출층에 더 가까이 있고, 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제2 층을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 예를 들면, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함하는 층은 상기 음극에 더 가까운 제1 층, 및 상기 방출층에 더 가깝고, 정공을 차단할 수 있는 물질을 포함하는 제2 층, 및 상기 제1 및 제2 층 사이에서 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제3 층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 정공을 수송할 수 있는 물질은 유기 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 소자는 상기 방출층과 상기 제2 층 사이의 계면에 제2 계면층을 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 계면층은 별개의 층이다.
특정 실시예에서, 정공 주입 물질은 p형 도핑된 정공을 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 양자점의 ELUMO와 상기 음극의 일함수 사이의 차이의 절대값은 0.5eV 미만이다. 특정 실시예에서, 상기 양자점의 ELUMO와 상기 음극의 일함수 사이의 차이의 절대값은 0.3eV 미만이다. 특정 실시예에서, 상기 양자점의 ELUMO와 상기 음극의 일함수 사이의 차이의 절대값은 0.2eV 미만이다.
특정 실시예에서, 상기 양자점의 ELUMO와 상기 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 Econduction band edge 사이의 차이의 절대값은 0.5eV 미만이다. 특정 실시예에서, 상기 양자점의 ELUMO와 상기 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 Econduction band edge 사이의 차이의 절대값은 0.3eV 미만이다. 특정 실시예에서, 상기 양자점의 ELUMO와 상기 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 Econduction band edge 사이의 차이의 절대값은 0.2eV 미만이다.
특정 실시예에서, 상기 양자점의 EHOMO와 상기 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 EVALENCE band edge 사이의 차이의 절대값은 약 1eV 보다 크다. 특정 실시예에서, 상기 양자점의 EHOMO와 상기 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 EVALENCE band edge 사이의 차이의 절대값은 약 0.5eV 보다 크다. 특정 실시예에서, 상기 양자점의 EHOMO와 상기 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 EVALENCE band edge 사이의 차이의 절대값은 약 0.3eV 보다 크다.
특정 실시예에서, 일함수가 5eV 미만인 물질을 포함하는 양극을 사용하여, 금 등과 같은 값비싼 금속을 사용할 필요가 없다.
특정 실시예에서, 상기 소자의 초기 턴-온 전압은 1240/λ 보다 크지 않으며, 여기서 λ는 상기 방출층에 의해 방출된 광의 파장(nm)을 나타낸다.
특정 실시예에서, 상기 소자 양단의 바이어스가 상기 방출층 내에 있는 상기 양자점의 밴드갭의 전자-볼트(electron-Volt)보다 작은 경우에 상기 발광 물질로부터 발광이 발생한다.
본 발명에 따른 발광 소자의 바람직한 실시예의 일례는 한 쌍의 전극, 상기 전극들 사이에 제공된 양자점을 포함하는 발광 물질을 포함하는 층, 상기 방출층과 상기 전극들 중 하나 사이에 제공된 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층, 및 상기 방출층과 상기 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층 사이의 계면에 배치된 제1 계면층을 포함하며, 이 경우 상기 무기 물질을 포함하는 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 상기 제1 층은 상이한 도전율을 갖는 둘 이상의 수평 영역을 포함하는 중층 구조를 포함한다. 상기 중층 구조의 상이한 영역들 내에 포함된 무기 물질은 동일하거나 상이한 물질을 도핑하거나 도핑하지 않은 형태일 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 전자 집단 및 정공 집단은 상기 소자의 상기 방출층에서 균형을 이루고 있다.
특정 실시예에서, 상기 전자를 수송할 수 있는 물질은 무기 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 전자를 수송할 수 있는 물질은 전자 주입도 또한 가능한 물질을 포함한다. 특정 실시예에서, 이러한 물질은 무기 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 무기 물질은 무기 반도체 물질을 포함한다.
바람직한 특정 실시예에서, 상기 무기 물질은 금속 칼코게나이드를 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 무기 물질은 금속 황화물을 포함한다. 바람직한 특정 실시예에서, 상기 무기 물질은 금속 산화물을 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 무기 물질은 티탄늄 이산화물을 포함한다.
더 바람직한 특정 실시예에서, 상기 무기 물질은 아연 산화물을 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 아연 산화물은 산화제로 표면 처리되어 상기 방출층에 가까운 표면이 진성(intrinsic)이 되도록 한다.
특정 실시예에서, 상기 무기 물질은 둘 이상의 무기 물질들의 혼합물을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 중층 구조를 포함하는 상기 층은 전자를 수송하고 주입할 수 있는 층으로서 기능할 수 있다. 특정 실시예에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 중층 구조를 포함하는 층 내의 영역은 기설정된 도전율을 가지고 있어 전자를 수송할 수 있는 층, 전자를 주입할 수 있는 층, 및/또는 정공을 차단할 수 있는 층으로서 기능할 수 있다. 특정 실시예에서, 영역은 별개의 층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 본 명세서에 개시된 하나 이상의 추가적인 층들이 상기 소자에 포함될 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 소자 내에 상기 제1 계면층에 대향하는 상기 방출층의 표면에 제2 계면층이 포함될 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 계면층은 별개의 층이다.
상기 제1 계면층 및 (만일 포함된다면) 상기 제2 계면층은 본 명세서에서 기술된 계면층을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 상기 발광 소자의 특정 실시예에서, 상기 소자의 초기 턴 온 전압은 1240/λ 보다 크지 않으며, 여기서 λ는 상기 방출층에 의해 방출된 광의 파장(nm)을 나타낸다.
본 발명에 따른 발광 소자의 특정 실시예에서, 상기 소자 양단의 바이어스 전압이 상기 발광 물질의 밴드갭의 전자-볼트 단위의 에너지보다 작은 경우에 상기 발광 물질로부터 발광이 발생한다.
특정 실시예에서, 상기 발광 소자는 양자점을 포함하는 방출 물질을 포함한다. 특정 실시예에서, 잘 알려진 다른 발광 물질 또한 상기 소자에 사용되거나 포함될 수 있다. 특정 실시예에서, 추가적인 층들도 역시 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전술한 발광 소자를 포함하는 디스플레이 및 다른 제품이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 명세서에서 기술된 소자를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은,
제 1 전극을 기판에 형성하는 단계;
상기 제1 전극 위에 제1 층을 형성하는 단계;
상기 제1 층 위에 제1 계면층을 도포하는 단계;
상기 제1 계면층 위에 양자점을 포함하는 층을 도포하는 단계; 및
상기 양자점을 포함하는 층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 제1 계면층에 대향하는 상기 양자점을 포함하는 층의 표면 위에 제2 계면층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게, 상기 제2 계면층은 별개의 층이다.
전극 및 계면층의 예는 본 명세서에 기술되어 있다.
특정 실시예에서, 본 명세서에 기술된 다른 층들도 상기 소자에 포함될 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 소자를 캡슐화하는 단계를 더 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 제1 전극은 음극을 포함하고 상기 제2 전극은 양극을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 제1 전극은 양극을 포함하고 상기 제2 전극은 음극을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 소자는 발광 소자를 포함하며, 상기 방법은,
제 1 전극을 기판에 형성하는 단계;
상기 제1 전극 위에 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층을 형성하는 단계;
상기 제1 층 위에 제1 계면층을 도포하는 단계;
상기 제1 계면층 위에 양자점을 포함하는 방출층을 도포하는 단계; 및
상기 양자점을 포함하는 방출층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 제1 계면층에 대향하는 상기 방출층의 표면 위에 제2 계면층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게, 상기 제2 계면층은 별개의 층이다.
계면층의 예는 본 명세서에 기술되어 있다.
특정 실시예에서, 본 명세서에 기술된 다른 층들도 상기 소자에 포함될 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 발광 소자를 캡슐화하는 단계를 더 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 제1 전극은 음극을 포함하고 상기 제2 전극은 양극을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 제1 전극은 양극을 포함하고 상기 제2 전극은 음극을 포함한다.
본 명세서에 개시된 소자 또는 방법에 포함될 수 있는 양자점은 제1 물질을 포함하는 코어와 상기 코어의 외부 표면의 적어도 일부, 및 바람직하게는 실질적으로 상기 코어의 외부 표면 전체 위에 배치된 쉘을 포함하는 양자점을 포함할 수 있으며, 상기 쉘은 제2 물질을 포함한다. (코어 및 쉘을 포함하는 양자점은 또한 본 명세서에서 코어/쉘 구조를 갖는 것으로 기술되어 있다.) 선택적으로, 하나보다 많은 쉘이 상기 코어에 포함될 수 있다. 상기 제1 물질은 바람직하게 무기 반도체 물질을 포함할 수 있고 상기 제2 물질은 바람직하게 무기 반도체 물질을 포함할 수 있다.
바람직하게 양자점은 무기 반도체 나노결정을 포함한다. 이러한 무기 반도체 나노결정은 코어/쉘 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 특정 실시예에서, 양자점은 콜로이드 모양으로(colloidally) 성장된 무기 반도체 나노결정을 포함한다.
양자점은 전형적으로 그의 외부 표면에 부착된 리간드를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 화학적으로 별개인 둘 이상의 리간드가 양자점의 적어도 일부의 외부 표면에 부착될 수 있다.
본 명세서에 개시된 소자 또는 방법에 포함될 수 있는 양자점을 포함하는 층은 둘 이상의 상이한 형태의 양자점을 포함할 수 있으며, 각 형태는 기설정된 파장을 갖는 광을 방출하도록 선택된다. 특정 실시예에서, 양자점의 형태는, 예를 들어, 양자점의 조성, 구조 및/또는 크기와 같은 요인에 따라 다를 수 있다.
양자점은 전자기 스펙트럼 전체에 걸쳐 어떤 기설정된 파장에서 방출하도록 선택될 수 있다.
방출층은 상이한 파장에서 방출하는 상이한 형태의 양자점을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 양자점은 가시광선을 방출할 수 있다.
특정 실시예에서, 양자점은 적외선을 방출할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 "무기 물질" 및 "유기 물질" 이라는 용어는 또한 처리되는 원하는 기능에 따라, 기능 디스크립터(functional descriptor)에 의해 규정될 수 있다. 특정 실시예에서, 동일한 물질이 하나보다 많은 기능을 처리할 수 있다.
특정 실시예에서, 예를 들어, 캐리어 이동도 및/또는 영역 및/또는 층 내의 물질의 전하 밀도를 변경함으로써 상이한 도전율을 성취할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
중층 구조를 포함하는 특정 실시예에서, 수평 영역은 상기 전극들에 평행한 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태 및 실시예는 전술한 소자들을 만드는데 유용한 물질 및 방법과 관련한다.
전술한 양태, 및 본 명세서에서 기술된 다른 양태는 모두 본 발명의 실시예를 구성한다.
본 발명에 관한 당업자라면 본 발명이 본 발명의 어떤 특정한 양태 및/또는 실시예와 관련하여 본 명세서에서 기술된 특징들 중 어떤 특징이 본 명세서에서 기술된 본 발명의 어떤 다른 양태 및/또는 실시예의 다른 특징들 중 하나 이상의 어떤 특징과 결합될 수 있으며, 이때 이러한 결합의 양립성을 보장하도록 적절한 변형이 있을 수 있음을 인식하여야 한다. 이러한 결합은 본 명세서에 의해 예상되는 본 발명의 일부인 것으로 고려된다.
전술한 개괄적인 설명과 다음의 상세한 설명은 모두 예시적이고 단지 설명적이며 청구한 대로 본 발명을 제한하지 않는 것으로 이해하여야 한다. 다른 실시예들은 상세한 설명 및 도면을 고려하고, 청구범위로부터, 그리고 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시로부터 당업자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 발광 소자 구조의 실시예의 일례를 도시하는 모식도이다.
첨부의 도면은 단지 예시 목적으로만 제시한 간략화된 표현도이며; 실제 구조들은, 예를 들어, 상대 축척 등을 포함하여 많은 점에서 다를 수 있다.
본 발명의 다른 장점 및 기능과 함께 본 발명을 더 잘 이해하기 위하여, 전술한 도면과 관련하여 후술하는 개시내용과 첨부의 청구범위를 참조한다.
첨부의 도면은 단지 예시 목적으로만 제시한 간략화된 표현도이며; 실제 구조들은, 예를 들어, 상대 축척 등을 포함하여 많은 점에서 다를 수 있다.
본 발명의 다른 장점 및 기능과 함께 본 발명을 더 잘 이해하기 위하여, 전술한 도면과 관련하여 후술하는 개시내용과 첨부의 청구범위를 참조한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 구조의 일례에 대한 개략적인 표현도이다. 도 1을 참조하면, 발광 소자(10)는 (위에서 아래로) 제2 전극(예를 들어, 양극(anode))(1), 전하를 수송할 수 있는 물질(예를 들어, 정공을 수송할 수 있는 물질로, 본 명세서에서 "정공 수송 물질" 이라고도 지칭됨)포함하는 제2 층(2), 양자점을 포함하는 방출층(emissive layer)(3), 제1 계면층(interfacial layer)(4), 전하를 수송할 수 있는 물질(예를 들어, 전자를 수송할 수 있는 물질, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질로, 이러한 물질들은 본 명세서에서 "전자 수송 물질" 이라고도 지칭됨)을 포함하는 제1 층(5), 제1 전극(예를 들어, 음극(cathode))(6), 및 기판(도시되지 않음)을 포함한다. 특정 실시예에서, 방출층과 제2 층 사이에 제2 계면층이 선택적으로 더 포함된다. 만일 포함된다면, 제2 계면층은 별개의 층인 것이 바람직하다.
바람직한 특정 실시예에서, 전자 수송 물질은 무기 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 양극은 정공에 가까이 있고 이를 정공 수송 물질에 주입하며 반면에 음극은 전자에 가까이 있고 이를 전자 수송 물질에 주입한다. 주입된 정공과 주입된 전자는 결합하여 양자점에 여기자(exciton)를 형성하여 광을 방출한다. 특정 실시예에서, 양극과 정공 수송층 사이에 정공 주입층이 더 포함된다.
바람직한 특정 실시예에서, 전자 수송 물질은 또한 전자를 주입할 수 있다.
기판(도시되지 않음)은 불투명하거나 투명할 수 있다. 투명성 기판은, 예를 들어, 투명성 발광 소자의 제조시 사용될 수 있다. 예를 들어, Bulovic, V 등의 Nature 1996, 380, 29; 및 Gu, G. 등의 Appl. Phys. Lett. 1996, 68, 2606-2608 를 참조하기 바라며, 이 논문의 각각은 그 전체가 참조 문헌으로 인용된다. 기판은 경성이거나 연성일 수 있다. 기판은 플라스틱, 금속, 반도체 웨이퍼, 또는 유리일 수 있다. 기판은 본 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 기판일 수 있다. 바람직하게 기판은 평활한 표면을 갖는다. 결함이 없는 기판 표면이 특히 바람직하다.
음극(6)은 기판(도시되지 않음)에 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 음극은 ITO, 알루미늄, 은, 금 등을 포함할 수 있다. 바람직하게 음극은 소자에 포함된 양자점과 관련하여 선택된 일함수(work function)를 갖는 물질을 포함한다. 특정 실시예에서, 양자점의 ELUMO와 음극의 일함수 사이의 차이의 절대값은 약 0.5eV 미만이다. 특정 실시예에서, 양자점의 ELUMO와 음극의 일함수 사이의 차이의 절대값은 약 0.3eV 미만이며, 바람직하게는 약 0.2eV 미만이다. 양자점의 ELUMO는 양자점의 최저준위 비점유 분자 궤도(lowest unoccupied molecular orbital: LUMO)의 에너지 준위를 나타낸다. 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는 음극은 CdSe 코어/CdZnSe 쉘을 포함하는 양자점들을 포함하는 방출 물질과 함께 사용하기에 바람직할 수 있다.
패터닝된 ITO를 포함하는 기판은 상업적으로 이용가능하고 본 발명에 따른 소자를 만드는데 사용될 수 있다.
전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 층(5)은 무기 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게 전자를 수송할 수 있는 물질은 또한 전자를 주입할 수 있다. 특정 실시예에서, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 층에 포함된 무기 물질은 무기 반도체 물질을 포함한다. 바람직한 무기 반도체 물질은 밴드갭(band gap)이 방출 물질(emissive material)의 방출 에너지(emission energy)보다 큰 물질을 포함한다. 특정 실시예에서, 양자점의 ELUMO와 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 Econduction band edge 사이의 차이의 절대값은 약 0.5eV 미만이다. 특정 실시예에서, 양자점의 ELUMO와 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 Econduction band edge 사이의 차이의 절대값은 약 0.3eV 미만이고, 바람직하게는, 약 0.2eV 미만이다. 양자점의 ELUMO는 양자점의 최저준위 비점유 분자 궤도(LUMO)의 에너지 준위를 나타내고; 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 Econduction band edge는 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질의 전도 대단(conduction band edge)의 에너지 준위를 나타낸다.
무기 반도체 물질의 예는 금속 칼코게나이드(metal chalcogenide), 금속 닉타이드(metal pnictide), 또는 금속 산화물(metal oxide), 금속 황화물(metal sulfide), 금속 셀레나이드(metal selenide), 금속 텔루라이드(metal telluride), 금속 니트라이드(metal nitride), 금속 인화물(metal phosphide), 금속 비소화물(metal arsenide)과 같은 원소 반도체, 또는 금속 비소화물을 포함한다. 예를 들면, 무기 반도체 물질은 제한 없이 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 니오븀 산화물(niobium oxide), 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 구리 산화물(copper oxide), 니켈 산화물(nickel oxide), 바나듐 산화물(vanadium oxide), 크로뮴 산화물(chromium oxide), 인듐 산화물(indium oxide), 주석 산화물(tin oxide), 갈륨 산화물(gallium oxide), 망간 산화물(manganese oxide), 철 산화물(iron oxide), 코발트 산화물(cobalt oxide), 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 탈륨 산화물(thallium oxide), 실리콘 산화물(silicon oxide), 게르마늄 산화물(germanium oxide), 납 산화물(lead oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 몰리브데넘 산화물(molybdenum oxide), 하프늄 산화물(hafnium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 텅스텐 산화물(tungsten oxide), 카드뮴 산화물(cadmium oxide), 이리듐 산화물(iridium oxide), 로듐 산화물(rhodium oxide), 루테늄 산화물(ruthenium oxide), 오스뮴 산화물(osmium oxide), 아연 황화물(zinc sulfide), 아연 셀레나이드(zinc selenide), 아연 텔루라이드(zinc telluride), 카드뮴 황화물(cadmium sulfide), 카드뮴 셀레나이드(cadmium selenide), 카드뮴 텔루라이드(cadmium telluride), 수은 황화물(mercury sulfide), 수은 셀레나이드(mercury selenide), 수은 텔루라이드(mercury telluride), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 다이아몬드(카본)(diamond(carbon)), 실리콘(silicon), 게르마늄(germanium), 알루미늄 질화물(aluminum nitride), 알루미늄 인화물(aluminum phosphide), 알루미늄 비소화물(aluminum arsenide), 알루미늄 안티모나이드(aluminum antimonide), 갈륨 질화물(gallium nitride), 갈륨 인화물(gallium phosphide), 갈륨 비소화물(gallium arsenide), 갈륨 안티모나이드(gallium antimonide), 인듐 질화물(indium nitride), 인듐 인화물(indium phosphide), 인듐 비소화물(indium arsenide), 인듐 안티모나이드(indium antimonide), 탈륨 질화물(thallium nitride), 탈륨 인화물(thallium phosphide), 탈륨 비소화물(thallium arsenide), 탈륨 안티모나이드(thallium antimonide), 납 황화물(lead sulfide), 납 셀레나이드(lead selenide), 납 텔루라이드(lead telluride), 철 황화물(iron sulfide), 인듐 셀레나이드(indium selenide), 인듐 황화물(indium sulfide), 인듐 텔루라이드(indium telluride), 갈륨 황화물(gallium sulfide), 갈륨 셀레나이드(gallium selenide), 갈륨 텔루라이드(gallium telluride), 주석 셀레나이드(tin selenide), 주석 텔루라이드(tin telluride), 주석 황화물(tin sulfide), 마그네슘 황화물(magnesium sulfide), 마그네슘 셀레나이드(magnesium selenide), 마그네슘 텔루라이드(magnesium telluride), 바륨 티타네이트(barium titanate), 바륨 지르코네이트(barium zirconate), 지르코늄 실리케이트(zirconium silicate), 이트리아(yttria), 실리콘 질화물(silicon nitride), 및 이들 중 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 무기 반도체 물질은 도펀트를 포함할 수 있다.
바람직한 특정 실시예에서, 전자 수송 물질은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 소자의 전자 수송 물질에 포함될 바람직한 무기 반도체 물질의 일례는 아연 산화물이다. 특정 실시예에서, 아연 산화물은 하나 이상의 다른 무기 물질, 예를 들어, 티타늄 산화물과 같은 무기 반도체 물질과 혼합되거나 블렌드될 수 있다.
전술한 바와 같이, 바람직한 특정 실시예에서, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함하는 층은 아연 산화물을 포함할 수 있다. 이러한 아연 산화물은, 예를 들면, 졸겔(sol-gel) 공정에 의해 제조될 수 있다. 특정 실시예에서, 아연 산화물은 화학적으로 개질될 수 있다. 화학적 개질의 예는 과산화 수소를 이용한 처리를 포함한다.
다른 바람직한 실시예에서, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함하는 층은 아연 산화물 및 티타늄 산화물을 포함하는 혼합물을 포함할 수 있다.
바람직하게 전자 수송 물질은 소자 내에 층으로서 포함된다. 특정 실시예에서, 층의 두께는 약 10nm에서 500nm까지 범위를 갖는다.
무기 반도체 물질을 포함하는 전자 수송 물질은 저온에서, 예를 들어, 진공 기상 증착법, 이온 도금법, 스퍼터링, 잉크젯 인쇄, 졸겔 등과 같은 공지의 방법에 의해 증착될 수 있다. 예를 들면, 스퍼터링은 전형적으로 저압 가스(예컨대, 아르곤)에 걸쳐 고전압을 인가하여 높은 에너지 상태의 전자 및 가스 이온 플라즈마를 생성함으로써 수행된다. 에너지 공급된 플라즈마 이온은 원하는 코팅 물질의 대상에 부딪쳐서, 충분한 에너지로 그 대상으로부터 원자가 방출되어 기판으로 이동하고, 그 기판과 결합하게 된다.
특정 실시예에서, 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함하는 층은 무기 물질을 포함하는 중층 구조(stratified structure)를 포함할 수 있으며, 여기서 중층 구조는 도전율(conductivity)이 상이한 둘 이상의 수평 영역을 포함한다. 예를 들면, 특정 실시예에서, 이 층은 전자 수송 특성을 갖는 진성 또는 낮게 n형 도핑된 무기 물질(예컨대, 스퍼터링된 진성 또는 낮게 n형 도핑된 아연 산화물)을 포함하는 층의 (방출층에 더 가까운) 상부에 있는 제1 영역과, 전자 주입 특성을 갖는 제1 영역의 물질보다 n형 도핑 농도가 더 높은 무기 물질(예컨대, 스퍼터링된 n형 도핑된 ZnO)을 포함하는 층의 (방출층에서 더 멀리 있는) 하부에 있는 제2 영역을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 특정 실시예에서, 이 층은 세 개의 수평 영역, 예를 들어, 정공을 차단할 수 있는 진성 무기 물질(예컨대, 스퍼터링된 진성 아연 산화물)을 포함하는 층의 (방출층에 가장 가까운) 상부에 있는 제1 영역; 전자를 수송할 수 있는 진성 또는 낮게 n형 도핑된 무기 물질(예컨대, 스퍼터링된 진성 또는 낮게 n형 도핑된 아연 산화물 또는 다른 금속 산화물)을 포함하는 (제1 영역과 제3 영역 사이에 있는) 제2 영역; 및 정공을 주입할 수 있는 제2 영역의 물질(예컨대, 스퍼터링된 n형 도핑된 ZnO 또는 다른 금속 산화물)보다 n형 도핑 농도가 높은 무기 물질을 포함하는 층의 (방출층에서 가장 멀리 있는) 최하부에 있는 제3 영역을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 중층 구조에 포함된 무기 물질은 무기 반도체 물질을 포함한다. 바람직한 특정 실시예에서, 무기 물질은 금속 칼코게나이드를 포함한다. 특정 실시예에서, 무기 물질은 금속 황화물을 포함한다. 바람직한 특정 실시예에서, 무기 물질은 금속 산화물을 포함한다. 특정 실시예에서, 무기 물질은 이산화 티타늄을 포함한다. 더 바람직한 특정 실시예에서, 무기 물질은 아연 산화물을 포함한다. 특정 실시예에서, 무기 물질은 둘 이상의 무기 물질들의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 전자를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함하는 층에 포함되는 것으로 기술된 다른 무기 물질도 중층 구조에 포함될 수 있다.
전자 수송층에 유용하게 포함될 수 있는 무기 물질에 관한 추가 정보는 2006년 2월 15일 "Light Emitting Device Including Semiconductor Nanocrystals" 라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2006/005184 호(이 국제출원은 2006년 8월 26일 제 WO 2006/088877 호로 공개됨)에 개시되어 있으며, 이 특허 출원의 개시내용은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
무기 반도체 물질이 형성되는 소자의 표면은 성장 공정 중에 냉각 또는 가열되어 온도가 조절될 수 있다. 온도는 증착된 물질의 결정도(crystallinity)뿐 아니라 그 물질이 증착되는 표면과 상호작용하는 방법에 영향을 미칠 수 있다. 증착된 물질은 다결정질 또는 비결정질일 수 있다. 증착된 물질은 10 옹스토롱(Angstroms)에서 1 마이크로미터(micrometer)까지 범위의 크기를 갖는 결정 영역을 가질 수 있다. 만일 도핑되었다면, 도핑 농도는, 예를 들어, 스퍼터링 플라즈마 기술에 따라, 가스를 변화하거나, 또는 가스를 혼합하여 조절될 수 있다. 도핑의 특성과 범위는 증착된 막의 도전율뿐 아니라, 그의 기능에도 영향을 미쳐 이웃 여기자를 광학적으로 소광(quench)시킬 수 있다.
특정 실시예에서, 전자를 수송할 수 있는 물질은 유기 물질을 포함할 수 있다. 유기 전하 수송층의 제조와 관련하여 도움이 될 수 있는 정보는 2005년 10월 21일 "Method And System For Transferring A Patterned Material" 라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 11/253,612 호, 및 2005년 10월 21일 "Light Emitting Device Including Semiconductor Nanocrystals" 라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 11/253,595 호에 개시되어 있으며, 이 특허 출원의 각각은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다. 당업자에게는 다른 유기 전자 수송 물질도 쉽게 확인될 수 있다.
도 1에 도시된 예에서는, 제1 층(5)과 방출층(3) 사이에 제 1 계면층이 배치되어 있다. 제1 층과 방출층 사이에 제1 계면층을 포함시키면 바람직하게 전하 흐름을 방해하지 않으면서도 양자점의 광루미네선스 소광(photoluminescent quenching)을 저감시킬 수 있다.
계면층은 무기 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 하나 이상의 무기 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 유기 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 하나 이상의 유기 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 하나 이상의 별개의 층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 계면층은 양자점들 사이에 존재할 수 있는 보이드(voids)를 채울 수 있다.
바람직한 특정 실시예에서, 계면층은 양자점들을 다른 소자층 내의 전하 소광 사이트로부터 보호할 수 있다. 소광 사이트에서는, 예를 들면, 이것으로 제한되지 않지만, 예를 들어, 소자층에 포함된 유기 분자가 열화되고, 전하 주입 소자층에 포함될 수 있는 물질의 도전율이 높아지고, 예를 들어, 무기 전하 수송 물질(예컨대, 금속 산화물)에서 댕글링 결합(dangling bonds)이 발생할 수 있다.
본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 접착력 증진 성분(adhesion promoting moiety)을 포함할 수 있다. 이러한 성분을 포함하는 화합물의 예는 이것으로 제한되지 않지만 계면활성제(surfactants)를 포함한다.
특정 실시예에서, 계면층은 (이것으로 제한되지 않지만 실리콘 함유 결합제를 포함하는) 계면활성제를 포함한다. 그 예는 이것으로 제한되지 않지만 1,4-비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠(1,4-bis(trimethoxysilylethyl)benzene), 다이페닐다이에톡시실란(diphenyldiethoxysilane), 페닐기(phenyl group) 및/또는 가수분해성 알콕시 작용기(hydrolyzable alkoxy functional group)를 포함하는 다른 실란 결합제를 포함한다. 다른 예는, 이것으로 제한되지 않지만, 아민(amines), 티올(thiols), 포스폰 산(phosphonic acids), 카복실 산(carboxylic acids)과 같은 작용기 및 전형적으로 양자점의 리간드에 포함된 형태의 다른 작용기를 포함하는 계면활성제 또는 화합물을 포함한다.
전자 수송 물질과 양자점을 포함하는 층 사이에 계면활성제를 포함하는 계면층의 특정 실시예에서, 계면활성제는 가능한 가장 얇은 두께로 도포되어 전자 수송층과 양자점 사이의 전기 도전율의 간섭을 최소화한다.
계면활성제를 포함하는 계면층을 형성하는 기술의 한 예는 스핀 코팅 기술(spin-coating technique)이다. 이러한 특정 실시예에서, 예를 들면, 계면활성제는 휘발성 용매(전형적으로 유기물(예컨대, 헥산 등))로 희석되고, 코팅할 표면상에서 회전되고, 건조(예컨대, 대기 중 100-150℃에서 베이킹)될 수 있다.
특정 실시예에서, 계면층은 금속 산화물을 포함한다. 금속 산화물의 예는 밴드갭이 넓은 금속 산화물 물질(예컨대, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물 등)과 그 밖의 본 명세서에서 기술된 다른 금속 산화물을 포함한다.
특정 실시예에서, 계면층은 알칼리 금속 또는 알칼린 토금속 도펀트(이를 테면, 리튬(lithium), 소듐(sodium), 포타슘(potassium), 세슘(cesium), 마그네슘(magnesium), 칼슘(calcium), 바륨(barium) 등)를 포함하는 금속 산화물을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 토펀트 레벨은 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하이다. 특정 실시예에서, 도핑된 금속 산화물은 희망하는 알칼리 금속 또는 알칼린 토금속 염을 도핑된 금속 산화물 물질에 대한 희망하는 도펀트 레벨에 기반한 양의 금속 산화물 전구체(precursor) 졸겔 혼합물에 포함시킴으로써 도펀트를 첨가하는 졸겔 기술에 의해 형성될 수 있다.
특정 실시예에서, 계면층은 유기 저분자 물질(organic small molecule material)(예컨대, 이것으로 제한되지 않지만, OXD-7, LG101, S-2NPB, 및 유기 발광 소자 및/또는 저분자 전하 수송 물질을 포함하는 양자점 발광 소자에 전형적으로 사용되는 다른 저분자 물질)을 포함한다.
본 명세서에서 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 경우에 따라 인접한 제1 또는 제2 층의 표면을 화학적으로 안정화하는 유기 저분자를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 경우에 따라 인접한 제1 또는 제2 층의 일함수를 변경하는 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 갖는 유기 저분자를 포함할 수 있다.
계면층은 양자점과 유기 저분자 물질을 포함하는 혼합물을 상분리(phase separation)함으로써 선택적으로 형성될 수 있다.
계면층은, 이것으로 제한되지 않지만, 스핀캐스팅, 원자층 증착(ALD), 물리 기상 증착(예컨대, 증발, 스퍼터링, 전자빔 증발), 분자층 증착(MLD), 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD), 접촉 인쇄(contact printing), 잉크젯 인쇄(inkjet printing), 자기 조립 기술(self-assembly techniques) 등을 포함하는 다수의 상이한 기술에 의해 형성될 수 있다. 이러한 기술들은 공지되어 있다. 다른 적합한 기술도 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 계면층은 용해 처리가능 물질(solution-processible material)을 포함한다. 용해 처리가능 물질이 바람직하며 소자를 제조하는데 사용하기에 바람직할 수 있다.
바람직한 특정 실시예에서, 계면층은 양자점 방출을 비소광(non-quenching)하는 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 계면층은 비결정질 물질을 포함한다. 예를 들면, 소자의 제조시와 소자의 동작 중에 계면층에서 물질을 결정화하는 것은 바람직하지 않을 수 있다.
특정 실시예에서, 계면층은 유리 전이(transition) 온도(Tg)가 150℃보다 큰 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 계면층은 스피로(spiro) 화합물을 포함한다.
본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은, 예를 들면, 이것으로 제한되지 않지만, 금속 산화물(예컨대, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물 등)과 같은 등각(conformal)의 넓은 밴드갭을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
바람직하게 본 명세서에 개시된 발광 소자에 포함된 계면층은 밴드갭이 방출층에 포함된 양자점의 밴드갭과 동일하거나 유사한 비발광 나노입자(non-light-emittinng nanoparticles)를 포함할 수 있다. 이러한 나노입자의 예는 이것으로 제한되지 않지만 CdSe, CdS, ZnSe, CdTe, 또는 ZnTe를 포함하는 나노입자를 포함한다.
바람직하게 본 명세서에 개시된 발광 소자에 포함된 계면층은 밴드갭이 방출층에 포함된 양자점의 밴드갭보다 큰 비발광 나노입자를 포함할 수 있다. 이러한 나노입자의 예는 이것으로 제한되지 않지만 ZnO, TiO2, ZnS, CuAlO2, WO3, ZrO2, 또는 이와 연관된 합금을 포함한다.
바람직하게 본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자의 전자 주입측에 포함된 계면층은 양자점을 포함하는 활성 또는 방출 소자층에 포함된 양자점과 유사한 LUMO 레벨을 갖는 비발광 나노입자를 포함할 수 있다.
바람직하게 본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자의 전자 주입측에 포함된 계면층은 양자점을 포함하는 활성 또는 방출 소자층에 포함된 양자점과 유사한 HOMO 레벨을 갖는 비발광 나노입자를 포함할 수 있다.
바람직하게 본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 진성 반도체 특성을 부여하도록 화학적으로 처리된 비발광 반도체 나노입자를 포함할 수 있다.
계면층이 나노입자(예컨대, 반도체 나노입자, 양자점, 반도체 나노결정 등)를 포함하는 실시예에서, 이러한 나노입자는 이 나노입자에 부착된 리간드기(ligand groups)를 더 포함하되 이 리간드기는 양자점을 포함하는 소자층에 포함된 양자점에 부착될 수 있는 리간드기와 화학적으로 또는 물리적으로 구별될 수 있다. 비제한적인 예로서, 만일 소자층에 포함된 양자점에 긴 사슬 리간드(chain ligands)가 부착되면, 계면층에 포함된 나노입자에는 짧은 사슬 리간드가 부착될 수 있다. 리간드는 이러한 개시내용에 기초하여 당업자의 기술 내에서 선택된다.
본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 n형(전자 수송) 반도체 특성을 부여하도록 화학적으로 처리된 비발광 반도체 나노입자를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 p형(정공 수송) 반도체 특성을 부여하도록 화학적으로 처리된 비발광 반도체 나노입자를 포함할 수 있다.
화학적 처리법의 예는 이것으로 제한되지 않지만 인 시튜(in situ) 리간드 교환법을 포함한다. 화학적 처리법은 대안으로 또는 부가적으로 합성 단계에서 수행될 수 있다. 합성 단계 처리의 예는 이것으로 제한되지 않지만 용해 단계의(solution-phase) 리간드 교환 또는 나노결정 성장 중에 도펀트를 혼입하는 것을 포함한다.
본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 방출층에 부착할 수 있는 화학적 연결기(linker)를 포함하도록 화학적으로 처리된 비발광 나노입자를 포함할 수 있다. 화학적 연결기의 예는 이것으로 제한되지 않지만 아민(amines), 티올(thiols), 포스폰 산(phosphonic acids), 카복실 산(carboxylic acids), 및 전형적으로 양자점의 리간드에 포함된 형태의 다른 작용기를 포함한다.
본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 제1 층의 표면을 화학적으로 안정화하는 무기 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 소자 및/또는 발광 소자에 포함된 계면층은 바이폴라 수송 물질을 포함할 수 있다.
포함된 계면층은 유기금속 복합물(organometallic complex)을 포함할 수 있다.
포함된 계면층은 쌍극자 모멘트가 취약한 물질을 포함할 수 있다.
포함된 계면층은 쌍극자 모멘트가 강한 물질을 포함할 수 있다.
포함된 계면층은 쌍극자 모멘트가 없는 물질을 포함할 수 있다.
계면층은 양자점을 포함하는 층 및/또는 제1 층에 연결기 분자를 포함하는 계면층에 의해 부착될 수 있다.
바람직하게 계면층은 별개의 층(예컨대, 인접한 소자층 또는 인접한 층의 도핑된 영역에 대향하는 별개의 층과 물리적으로 또는 화학적으로 구별가능한 물질을 포함하는 층)이다.
특정 실시예에서, 계면층은 양자점을 포함하는 소자층 내의 양자점과 이 양자점에 인접한 다른 층 또는 물질 사이에 계면층이 배치되지 않은 경우에 이들의 상호작용으로 인한 양자점 방출의 전하 소광을 방지하기에 유효한 두께를 갖는다. 바람직하게, 계면층의 두께는 또한 방출층과 그러한 층 사이에서 전하 이동 또는 터널링을 방지하지 않도록 선택된다.
발광 소자에서, 계면층은 바람직하게 방출층 내의 양자점과 이들 양자점에 인접한 다른 층 또는 물질 사이에 계면층이 배치되지 않은 경우에 이들의 상호작용으로 인한 양자점 방출의 전하 소광을 방지하기에 유효한 두께를 갖는다. 바람직하게, 계면층의 두께는 또한 방출층과 그러한 층 사이에서 전하 이동 또는 터널링을 방지하지 않도록 선택된다.
특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층(monolayer)의 두께에서 약 5nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층의 두께에서 약 10nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층의 두께에서 약 15nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층의 두께에서 약 20nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 계면층의 두께는 단분자층의 두께에서 약 25nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 단분자층의 두께는 대략 그 층에 포함된 분자의 직경에 해당하는 두께를 가질 수 있다. 전술한 예들 외에 다른 두께도 유용하거나 바람직한 것으로 결정될 수 있다.
특정 실시예에서, 계면층은 방출층과 계면층의 타측 상의 소자층 사이에 더 나은 전기 계면을 도모할 수 있다.
방출 물질(4)은 양자점을 포함한다. 특정 실시예에서, 양자점은 무기 반도체 물질을 포함한다. 바람직한 특정 실시예에서, 양자점은 (반도체 나노결정이라고도 지칭되는) 결정질 무기 반도체 물질을 포함한다. 바람직한 무기 반도체 물질의 예는 이것으로 제한되지 않지만 CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, 및 다른 2원, 3원, 및 4원 II-VI 조성물과 같은 II-VI족 화합물 반도체 나노결정; GaP, GaAs, InP 및 InAs와 같은 III-V족 화합물 반도체 나노결정; PbS; PbSe; PbTe, 및 다른 2원, 3원, 및 4원 III-V 조성물을 포함한다. 무기 반도체 물질의 비제한적인 다른 예는 II-V족 화합물, III-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, II-IV-VI족 화합물, II-IV-V족 화합물, IV족 원소, 전술한 것들 중 임의의 것을 포함하는 합금, 및/또는 전술한 것들 중 임의의 것을 포함하는 혼합물을 포함한다. 또한, 양자점 발광층의 물질은 코어-쉘 구조의 나노결정(예컨대, CdSe/ZnS, CdS/ZnSe, InP/ZnS 등)일 수 있으며, 여기서 코어는 반도체 나노결정(예컨대, CdSe, CdS 등)으로 구성되고, 그리고 쉘은 결정질 무기 반도체 물질(예컨대, ZnS, ZnSe 등)로 구성된다.
양자점은 또한 이것으로 제한되지 않지만 구(sphere), 막대(rod), 디스크(disk), 다른 형상, 및 여러 형상의 입자들의 혼합물을 포함하여 여러 형상을 가질 수 있다.
방출 물질은 하나 이상의 상이한 양자점을 포함할 수 있다. 그 차이점은, 예를 들어, 상이한 조성, 상이한 크기, 상이한 구조, 또는 다른 구별되는 특징 또는 특성에 기초할 수 있다.
발광 소자의 광 출력의 색상은 방출 물질로서 발광 소자에 포함된 양자점의 조성, 구조, 및 크기를 선택함으로써 조절될 수 있다.
방출 물질은 소자 내에서 층으로서 포함되는 것이 바람직하다. 특정 실시예에서, 방출층은 동일 또는 상이한 방출 물질(들)로 이루어진 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 방출층의 두께는 약 1nm에서 약 20nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 방출층의 두께는 약 1nm에서 약 10nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 방출층의 두께는 약 3nm에서 약 6nm까지 범위를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 방출층의 두께는 약 4nm를 가질 수 있다. 금속 산화물을 포함하는 전자 수송 물질을 포함하는 소자의 두께는 4nm가 바람직할 수 있다. 전술한 예들 외에 다른 두께들도 유용하거나 바람직한 것으로 결정될 수 있다.
바람직하게, 양자점은 그 표면에 부착된 하나 이상의 리간드를 포함한다. 특정 실시예에서, 리간드는 알킬(예컨대, C1-C20) 종(species)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 알킬 종은 직쇄(straight-chain), 분지형(branched), 또는 순환형(cyclic)일 수 있다. 특정 실시예에서, 알킬 종은 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 특정 실시예에서, 알킬 종은 사슬 또는 순환 종(cyclic species)의 이종 원자(hetero-atom)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 리간드는 방향족 종을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 방향족 종은 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 특정 실시예에서, 방향족 종은 이종 원자를 포함할 수 있다. 리간드에 관한 추가 정보는 본 명세서 및 아래에서 열거된 여러 문서에서 제공되며, 이들 문서는 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
제조 시 양자점의 구조, 형상 및 크기를 조절함으로써, 부피가 큰 물질의 특성이 변화하는 동안 매우 광범위한 파장에 대한 에너지 준위가 얻어질 수 있다. (이것으로 제한되지 않지만 반도체 나노결정을 포함하는) 양자점은 공지의 기술에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게 이들 양자점은 전구체 물질을 배위(coordinating) 또는 비배위(non-coordinating) 용매(전형적으로 유기물)에 첨가하고 나노결정을 성장시켜 의도된 크기를 갖도록 하는 습식 화학법에 의해 제조된다. 습식 화학법에 의하면, 배위 용매가 사용되면, 양자점이 성장함에 따라 유기 용매는 양자점의 표면에 자연스럽게 배위되어 분산제(dispersant)로서 작용하게 된다. 따라서, 유기 용매에 의해 양자점은 나노미터 규모의 수준으로 성장하게 된다. 습식 화학법은 사용되는 전구체의 농도, 유기 용매의 종류, 및 제조 온도 및 시간 등을 적절히 조절함으로써 각종 크기의 양자점들을 균일하게 제조할 수 있다는 이점이 있다.
배위 용매는 양자점의 성장을 조절하는데 도움을 줄 수 있다. 배위 용매는, 예를 들어, 고립 전자쌍(lone electron pair)이 성장하는 양자점의 표면에 배위하는데 이용가능한 도너 고립 쌍을 갖는 화합물이다. 용매 배위는 성장하는 양자점을 안정화할 수 있다. 배위 용매의 예는 알킬 포스핀(alkyl phosphines), 알킬 포스핀 산화물(alkyl phosphine oxides), 알킬 포스폰 산(alkyl phosphonic acids), 또는 알킬 포스핀 산(alkyl phosphinic acids)을 포함하지만, 피리딘(pyridines), 퓨란(furans), 및 아민(amines)과 같은 다른 배위 용매도 또한 양자점의 제조에 적합할 수 있다. 그 외의 적합한 배위 용매의 예는 피리딘, 트리-n-옥틸 포스핀(tri-n-octyl phosphine: TOP), 트리-n-옥틸 포스핀 산(tri-n-octyl-phosphine oxide: TOPO) 및 트리샤이드록실프로필포스핀(trishydroxylpropylphosphine(tHPP)), 트리뷰틸포스핀(tributylphosphine), 트리(도데실)포스핀(tri(dodecyl)phosphine), 디뷰틸-포스파이트(dibutyl-phosphite), 트리뷰틸 포스파이트(tributyl phosphite), 트리옥타데실 포스파이트(trioctadecyl phosphite), 트리라우릴 포스파이트(trilauryl phosphite), 트리스(트리데실) 포스파이트(tris(tridecyl) phosphite), 트리이소데실 포스파이트(triisodecyl phosphite), 비스(2-에틸헥실)포스페이트(bis(2-ethylhexyl)phosphate, 트리스(트리데실) 포스페이트(tris(tridecyl) phosphate), 헥사데실아민(hexadecylamine), 올레일아민(oleylamine), 옥타데실아민(octadecylamine), 비스(2-에틸헥실)아민(bis(2-ethylhexyl)amine), 옥틸아민(octylamine), 다이옥틸아민(dioctylamine), 트리옥틸아민(trioctylamine), 도데실아민/라우릴아민(dodecylamine/laurylamine), 디도데실아민(didodecylamine), 트리도데실아민(tridodecylamine), 헥사데실아민(hexadecylamine), 디옥타데실아민(dioctadecylamine), 트리옥타데실아민(trioctadecylamine), 페닐포스폰 산(phenylphosphonic acid), 헥실포스폰 산(hexylphosphonic acid), 테트라데실포스폰 산(tetradecylphosphonic acid), 옥틸포스폰 산(octylphosphonic acid), 옥타데실포스폰 산(octadecylphosphonic acid), 프로필렌디포스폰 산(propylenediphosphonic acid), 페닐포스폰 산(phenylphosphonic acid), 아미노헥실포스폰 산(aminohexylphosphonic acid), 디옥틸 에테르(dioctyl ether), 디페닐 에테르(diphenyl ether), 메틸 미리스테이트(methyl myristate), 옥틸 옥타노에이트(octyl octanoate), 및 헥실 옥타노에이트(hexyl octanoate)를 포함한다. 특정 실시예에서, 공업용 TOPO가 사용될 수 있다.
대안으로 양자점은 비배위 용매(들)를 이용하여 제조될 수 있다.
반응의 성장 단계 중에 입자들의 흡수 또는 방출 선폭(line widths)을 모니터링하여 입도 분포(size distribution)가 추정될 수 있다. 입자들의 흡수 스펙트럼 변화에 응답하여 반응 온도를 변경하면 성장 중에 입도 분포가 좁게 유지된다. 결정 성장 중에 반응물을 핵형성 용액(nucleation solution)에 첨가하여 결정을 더 크게 성장시킬 수 있다. 예를 들면, CdSe 및 CdTe의 경우, 특정한 반도체 나노결정의 평균 직경에서 성장을 멈추고 반도체 물질의 적절한 조성을 선택하여, 300nm 내지 5미크론(micron), 또는 400nm 내지 800nm 파장 범위에서 반도체 나노결정의 방출 스펙트럼이 지속적으로 조정될 수 있다.
양자점의 입도 분포는 미국 특허 제 6,322,901 호에 기술된 바와 같은 메탄올/부탄올과 같은 양자점의 부용매(poor solvent)를 이용한 크기 선택적 침전(size selective precipitation)에 의해 더 정제될 수 있다. 예를 들면, 반도체 나노결정은 헥산 내의 10% 부탄올 용액에 분산될 수 있다. 단백광(opalescence)이 유지될 때까지 이 교반 용액에 메탄올이 한 방울씩 첨가될 수 있다. 원심분리(centrifugation)에 의해 상청액(supernatant)과 응집물(flocculate)을 분리하면 시료 내에서 미소결정(crystallites)이 가장 큰 농축된 침전물이 생성된다. 이러한 절차는 광 흡수 스펙트럼의 첨예화(sharpening)를 더 이상 주목하지 않을 때까지 반복적으로 수행될 수 있다. 크기 선택적 침전은 피리딘/헥산 및 클로로폼(chloroform)/메탄올을 포함하여 각종 용매/비용매 쌍들에서 수행될 수 있다. 크기 선택된 양자점 집단의 편차는 평균 직경에서 단지 15% rms에 지나지 않으며, 더 바람직하게는 10% rms 이하, 가장 바람직하게는 5% rms 이하에 지나지 않는 것이 바람직하다.
특정 실시예에서, 양자점에는 리간드가 부착되는 것이 바람직하다.
특정 실시예에서, 리간드는 성장 공정 중에 사용된 배위 용매로부터 유도될 수 있다.
특정 실시예에서, 과량의 경쟁 배위기(competing coordinating group)에 반복적으로 노출하여 덧층(overlayer)을 형성함으로써 표면이 변형될 수 있다.
예를 들면, 캡형(capped) 반도체 나도결정은 피리딘과 같은 배위 유기 화합물로 분산 처리되어 피리딘, 메탄올, 및 방향족화합물(aromatics)에서 쉽게 분산하지만 지방족 용매에서 분산하지 않는 미소결정을 생성할 수 있다. 이러한 표면 교환 공정은, 예를 들어, 포스핀, 티올, 아민 및 포스페이트를 포함하여, 반도체 나노결정의 외부 표면에 배위하거나 그와 결합할 수 있는 어떠한 화합물로도 수행될 수 있다. 반도체 나노결정은 표면 친화력을 보이고 반도체 나노결정이 현탁(suspended)되거나 분산된 액체 배지(liquid medium) 친화력을 갖는 성분에서 종결(terminate)하는 단쇄 폴리머(short chain polymers)에 노출될 수 있다. 이러한 친화력은 현탁 안정성을 향상기키고 반도체 나노결정의 응집(flocculation)을 약화시켜준다.
보다 상세히 말하면, 배위 리간드는 다음과 같은 화학식을 가질 수 있다.
여기서 k-n이 0 이상이 되도록 k는 2, 3, 4, 또는 5이고, n은 1, 2, 3, 4 또는 5이며; X는 O, O-S, O-Se, O-N, O-P, O-As, S, S=O, SO2, Se, Se=O, N, N=O, P, P=O, C=O, As, 또는 As=O이며; Y 및 L은 각기 독립적으로 H, OH, 아릴, 헤테로아릴, 또는 적어도 하나의 이중 결합, 적어도 하나의 삼중 결합, 또는 적어도 하나의 이중 결합 및 하나의 삼중 결합을 선택적으로 함유하는 직선 또는 분지형 C2-18 탄화수소 사슬이다. 탄화수소 사슬은 선택적으로 하나 이상의 C1-4 알킬(alkyl), C2-4 알케닐(alkenyl), C2-4 알키닐(alkynyl), C1-4 알콕시(alkoxy), 히드록실(hydroxyl), 헤일로(halo), 아미노(amino), 니트로(nitro), 시아노(cyano), C3-5 시클로알킬(cycloalkyl), 3-5 원자 헤테로시클로알킬(membered heterocycloalkyl), 아릴(aryl), 헤테로아릴(heteroaryl), C1-4 알킬카르보닐옥시(alkylcarbonyloxy), C1-4 알킬옥시카르보닐(alkyloxycarbonyl), C1-4 알킬카르보닐(alkylcarbonyl), 또는 포르밀(formyl)로 치환될 수 있다. 탄화수소 사슬에는 또한 선택적으로 -O-, -S-, -N(Ra)-, -N(Ra)-C(O)-O-, -O-C(O)-N(Ra)-, -N(Ra)-C(O)-N(Rb)-, -O-C(O)-O-, -P(Ra)-, 또는 -P(O)(Ra)- 이 개재할 수 있다. Ra 및 Rb는 각기 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 하이드로크실알킬, 히드록실, 또는 할로알킬이다. 아릴기는 치환형 또는 비치환형 사이클릭 방향족이다. 그 예는 페닐(phenyl), 벤질(benzyl), 나프틸(naphthyl), 톨릴(tolyl), 안트라실(anthracyl), 니트로페닐 (nitrophenyl), 또는 할로페닐(halophenyl)을 포함한다. 헤테로아릴기는 고리 형태의 하나 이상의 이종원자, 예를 들면, 퓨릴(furyl), 피리딜(pyridyl), 피롤릴(pyrrolyl), 펜안트릴(phenanthryl)을 갖는 아릴기이다.
적합한 배위 리간드는 상업적으로 구매하거나 또는, 예를 들면, J. March, Advanced Organic Chemistry 에 기술된 바와 같은 통상의 합성 유기 기술에 의해 제조될 수 있다.
다른 리간드는 2003년 8월 15일 "Stabilized Semiconductor Nanocrystals" 라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 10/641,292 호(이 특허 출원은 2007년 1월 9일 미국 특허 제 7,160,613 호로 등록됨)에 기술되어 있으며, 이 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
리간드의 다른 예는 벤질포스폰 산, 벤질기의 고리에 적어도 하나의 치환기를 포함하는 벤질포스폰 산, 이러한 산들의 공액 염기, 전술한 것들 중 하나 이상을 포함하는 혼합물을 포함한다. 특정 실시예에서, 리간드는 4-하이드록시벤질포스폰 산(4-hydroxybenzylphosphonic acid), 이 산의 공액 염기, 또는 전술한 것들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시예에서, 리간드는 3, 5-디-터트-뷰틸-4-하이드록시벤질포스폰 산(3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzylphosphonic acid), 이 산의 공액 염기, 또는 전술한 것들의 혼합물을 포함한다.
본 발명에 유용할 수 있는 리간드의 추가적인 예는 2008년 9월 12일 Breen 등에 의해 "Functionalized Nanoparticles And Method" 라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2008/010651 호 및 2009년 7월 28일 Breen 등에 의해 "Nanoparticle Including Multi-Functional Ligand And Method" 라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2009/004345 호에 기술되어 있으며, 전술한 국제출원의 각각은 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
광을 방출할 수 있는 양자점(예컨대, 반도체 나노결정)으로부터의 방출은 양자점의 크기, 양자점의 조성, 또는 이들 둘 다를 변경하여 스펙트럼의 자외선, 가시광선, 또는 적외선 영역의 전체 파장 범위를 통해 조정될 수 있는 협대역 가우시안 방출일 수 있다. 예를 들면, CdSe를 포함하는 반도체 나노결정은 가시광선 영역에서 조정될 수 있으며; InAs를 포함하는 반도체 나노결정은 적외선 영역에서 조정될 수 있다. 광을 방출할 수 있는 양자점(예컨대, 반도체 나노결정) 집단(population)의 입도 분포가 협소하면 협대역 스펙트럼 범위에서 광을 방출할 수 있다. 이 집단은 이러한 양자점의 직경 편차가 바람직하게 15% rms(root-mean-square, 평균 제곱근) 미만, 더 바람직하게는 10% 미만, 가장 바람직하게는 5% 미만을 보이는 단분산(monodisperse) 형태일 수 있다. 가시광선에서 방출하는 그러한 양자점의 경우 약 75nm 이하, 약 60nm 이하, 약 40nm 이하, 그리고 약 30nm 반치폭(full width at half max: FWHM) 이하의 협대역 범위에서 스펙트럼 방출이 관측될 수 있다. IR-방출 양자점은 FWHM이 150nm 이하, 또는 100nm 이하일 수 있다. 방출 에너지 측면에서 표현하면, 방출의 FWHM은 0.05eV 이하, 또는 0.03eV 이하일 수 있다. 방출의 폭(breadth)은 발광 양자점 직경의 분산이 감소함에 따라 줄어든다.
예를 들면, 반도체 나노결정은 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90% 초과와 같이 방출 양자 효율이 높을 수 있다.
반도체 나노결정의 FWHM이 협소하면 색 방출이 포화될 수 있다. 단일 물질 시스템(material system)의 가시광 스펙트럼 전체에 걸쳐서 광범위하게 조정가능한, 포화색(saturated color) 방출은 어떤 부류의 유기 발색단(organic chromophores)(예를 들면, 그 전체가 참조 문헌으로 인용된 Dabbousi 등의 J. Phys. Chem. 101, 9463 (1997) 참조)도 필적할 수 없다. 반도체 나노결정의 단분산 집단은 좁은 범위의 파장에 걸쳐 광을 방출할 것이다. 반도체 나노결정의 크기가 1보다 많은 패턴은 1보다 많은 좁은 범위의 파장들에서 광을 방출할 수 있다. 관측자가 인식한 방출된 광의 색상은 반도체 나노결정의 크기들 및 물질들의 조합을 적절히 선택함으로써 조절될 수 있다. 반도체 나노결정의 대역단 에너지 준위를 퇴화(degeneracy)시키면 모든 가능한 여기자의 캡처 및 방사 재결합을 용이하게 해준다.
전송 전자 현미경(TEM)은 반도체 나노결정 집단의 크기, 형상, 및 분포에 관한 정보를 제공할 수 있다. 분말 X-선 회절(XRD) 패턴은 반도체 나노결정의 결정 구조의 유형 및 품질에 관한 가장 완벽한 정보를 제공할 수 있다. 입자 직경이 X-선 간섭성 길이(coherence length)를 경유하여 피크 폭에 역비례하기 때문에 크기 추정 또한 가능하다. 예를 들면, 반도체 나노결정의 직경은 전송 전자 현미경에 의해 직접 측정되거나 또는, 예를 들어, 쉐러(Scherrer) 방정식을 이용하여 X-선 회절 데이터로부터 추정될 수 있다. 또한 반도체 나노결정의 직경은 UV/Vis 흡수 스펙트럼으로부터 추정될 수 있다.
방출 물질은 스핀 캐스팅, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 그라비아(gravure) 인쇄, 롤 코팅, 드롭 캐스팅, 랭뮤어 블로드젯(Langmuir-Blodgett) 기술, 접촉 인쇄 또는 공지된 또는 당업자에게 쉽게 인식된 다른 기술에 의해 증착될 수 있다.
바람직한 특정 실시예에서, 본 명세서에서서 기술된 발광 소자에 포함된 양자점(이 양자점에 리간드가 더 부착될 수 있다)을 포함하는 방출층(또는 비발광 소자에 포함된 양자점(이 양자점에 리간드가 더 부착될 수 있다)을 포함하는 활성층)은 호스트 매트릭스에 분산되지 않는 양자점을 포함한다.
바람직한 특정 실시예에서, 방출 물질이 증착된 후, 이것은 다른 소자층을 그 위에 형성하기 전에 저분자 및/또는 광에 노출된다. 저분자의 예는 분자량이 100 a.m.u. 미만인 분자, 예컨대, 물을 포함한다. 작은 극성 분자가 바람직할 수 있다. 저분자는 가스, 캐리어 가스(예컨대, 박무, 증기, 분무 등)에 분산된 액체, 액체의 형태이거나, 및/또는 이들의 혼합물일 수 있다. 조성이 상이한 저분자를 포함하는 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 저분자는 고립 전자 쌍을 포함할 수 있다. 이와 같은 저분자 및/또는 광에의 노출은 대기 중에서 수행될 수 있거나 또는 산소의 부재시 또는 실질적인 부재시에 수행될 수 있다. 저분자 및/또는 광에의 노출은 약 20℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 광에서 수행될 때, 광은 적어도 양자점의 일부를 여기할 수 있는 피크 방출 파장을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광은 약 365nm 내지 약 480nm의 범위를 갖는 피크 방출 파장을 포함할 수 있다. 광은 원하는 파장에서 피크 파장을 갖는 광원에 의해 제공될 수 있다. 광속은 약 10 내지 약 100mW/cm2 의 범위를 가질 수 있다. 예를 들면, 2010년 8월 26일 Peter T. Kazlas 등에 의해 "Device Including Quantum Dots" 라는 명칭으로 출원된 미국 출원 제 61/377242 호, 및 2010년 8월 26일 Peter T. Kazlas 등에 의해 "Quantum Dot Light Emitting Device" 라는 명칭으로 출원된 미국 출원 제61/377148 호를 참조하기 바라며, 이들 출원 각각은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
정공 수송 물질의 예는 유기 물질 및 무기 물질을 포함한다. 정공 수송층에 포함될 수 있는 유기 물질의 일례는 유기 발색단을 포함한다. 유기 발색단은, 예를 들면, N,N'디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (TPD))과 같은 페닐 아민을 포함할 수 있다. 다른 정공 수송층은 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-스피로(스피로-TPD)(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro(spiro-TPD)), 4-4'-N,N'-디카바졸릴-비페닐(4-4'-N,N'-dicarbazolyl-biphenyl (CBP)), 4,4-.비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노)비페닐(4,4-.bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino)biphenyl (NPD)) 등, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리(페닐렌 비닐렌)(poly(phenylene vinylene)), 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 방향족 3차 아민(aromatic tertiary amine) 또는 다핵 방향족 3차 아민(polynuclear aromatic tertiary amine), 4,4'-비스(p-카바졸릴)-1,1'-비페닐 화합물(4,4'-bis(p-carbazolyl)-1,1'-biphenyl compound), N,N,N',N'-테트라아릴벤지딘(N,N,N',N'-tetraarylbenzidine), 폴리(3,4-에틸렌다이옥사이오펜)(PEDOT)/폴리스티렌 파라-설포네이트(PSS) 유도체(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)/polystyrene para-sulfonate(PSS) derivatives), 폴리-N-비닐카바졸 유도체(poly-N-vinylcarbazole derivatives), 폴리페닐렌비닐렌 유도체(polyphenylenevinylene derivatives), 폴리파라페닐렌 유도체(polyparaphenylene derivatives), 폴리메타크리레이트 유도체(polymethacrylate derivatives), 폴리(9,9-옥틸플루오렌) 유도체(poly(9,9-octylfluorene derivatives), 폴리(스피로-플루오렌) 유도체(poly(spiro-fluorene) derivatives), N,N'-디(나프탈렌- l-yl)-N,N'-디페닐-벤지딘 (NPB)(N,N'-di(naphthalene- l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine (NPB)), 트리스(3-메틸페닐페닐아미노)-트리페닐아민 (m-MTDATA)(tris(3-methylphenylphenylamino)-triphenylamine (m-MTDATA), 및 폴리(9,9'-디옥틸플루오렌-코-N-(4-부틸페닐)디페닐아민 (TFB)(poly(9,9'-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine (TFB)), 및 스피로-NPB(spiro-NPB)를 포함할 수 있다.
바람직한 특정 실시예에서, 정공 수송층은 유기 저분자 물질, 폴리머, 스피로-화합물(예컨대, 스피로-NPB) 등을 포함한다.
본 명세서에서 기술된 본 발명의 특정 실시예에서, 정공 수송층은 무기 물질을 포함할 수 있다. 무기 물질의 예는, 예를 들면, 정공을 수송할 수 있는 무기 반도체 물질을 포함한다. 무기 물질은 비결정질 또는 다결정질일 수 있다. 이러한 무기 물질의 예와 유용할 수 있는 무기 정공 수송 물질의 제조와 관련된 다른 정보는 2006년 2월 15일 "Light Emitting Device Including Semiconductor Nanocrystals" 라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2006/005184 호(이 국제출원은 2006년 8월 26일 제 WO 2006/088877 호로 공개됨)에 개시되어 있으며, 이 국제출원의 개시내용은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
예를 들면, 무기 반도체 물질과 같은 무기 물질을 포함하는 정공 수송 물질은 저온에서, 예를 들어, 진공 기상 증착법, 이온 도금법, 스퍼터링, 잉크젯 인쇄, 졸겔 등과 같은 공지의 방법에 의해 증착될 수 있다.
유기 정공 수송 물질은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법, 침지 코팅법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 및 다른 필름 증착법과 같은 공지의 방법에 의해 증착될 수 있다. 바람직하게, 유기층은 초고진공(예컨대, ≤10-8 토르(torr)), 고진공(예컨대, 약 10-8 토르에서 약 10-5 토르까지), 또는 저진공 조건(예컨대, 약 10-5 토르에서 약 10-3 토르까지) 하에서 증착된다.
유기 물질을 포함하는 정공 수송 물질 및 유용할 수 있는 유기 전하 수송층의 제조에 관한 다른 정보는 2005년 10월 21일 "Method And System For Transferring A Patterned Material" 라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 11/253,612 호, 및 2005년 10월 21일 "Light Emitting Device Including Semiconductor Nanocrystals" 라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 11/253,595 호에 개시되어 있으며, 이 특허 출원들의 각각은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
정공 수송 물질은 소자 내에서 층으로서 포함되는 것이 바람직하다. 특정 실시예에서, 이러한 층의 두께는 약 10nm 내지 약 500nm의 범위를 가질 수 있다.
소자(10)는 홀 주입 물질을 더 포함할 수 있다. 홀 주입 물질은 구분된 정공 주입 물질을 포함할 수 있거나 또는 도핑된, 바람직하게는 p형 도핑된 정공 수송층의 상부를 포함할 수 있다. 정공 주입 물질은 무기물 또는 유기물일 수 있다. 유기 정공 주입 물질의 예는 이것으로 제한되지 않지만 LG-101(예를 들어, EP 1 843 411 A1의 패러그랩 (0024) 참조) 및 LG 화학(LG Chem, LTD.)에서 입수가능한 다른 HIL 물질을 포함한다. 다른 유기 정공 주입 물질도 사용될 수 있다. p형 도펀트의 예는 이것으로 제한되지 않지만 도핑되지 않은 층과 비교하여, 도핑된 층의 정공 도전율을 높일 수 있는 안정한, 억셉터형(acceptor-type) 유기 분자 물질을 포함한다. 특정 실시예에서, 유기 분자 물질을 포함하는 도펀트는, 예를 들면, 적어도 300amu와 같은 고분자 질량을 가질 수 있다. 도펀트의 예는 제한 없이 F4-TCNQ, FeCl3 등을 포함한다. 정공 주입 물질로서 사용되는 도핑된 유기 물질의 예는 이것으로 제한되지 않지만, 예를 들면, 테트라플루오로-테트라시아노-퀴노디메탄(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane) (F4-TCNQ)이 도핑된 4,4',4"-트리스(디페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(diphenylamino)triphenylamine (TDATA); p도핑된 프탈로시아닌(phthalocyanine)(예를 들면, (예컨대, 몰 도핑비가 대략 1:30으로) F4-TCNQ이 도핑된 아연 프탈로시아닌(ZnPc)); F4-TCNQ이 도핑된 N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'비페닐-4,4" 디아민(알파-NPD)(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'biphenyl-4,4" diamine(alpha-NPD))을 포함하는 증발된 정공 수송 물질을 포함한다. J. Blochwitz 등의 "Interface Electronic Structure Of Organic Semiconductors With Controlled Doping Levels", Organic Electronics 2 (2001) 97-104; R. Schmechel, 48, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, Technische Universtaat Ilmenau, 22-25 September 2003; C. Chan 등의 "Contact Potential Difference Measurements Of Doped Organic Molecular Thin Films", J. Vac. Sci. Technol. A 22(4), Jul/Aug 2004를 참조하기 바란다. 전술한 논문의 개시내용은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다. 또한 p형 도핑된 무기 정공 수송 물질의 예는 2005년 2월 16일 "Light Emitting Device Including Semiconductor Nanocrystals"라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 60/653,094 호에도 기술되어 있음을 참조하기 바라며, 이 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다. p형 도핑된 유기 정공 수송 물질의 예는 2006년 4월 27일 Beatty 등에 의해 "Device Including Semiconductor Nanocrystals And A Layer Including A Doped Organic Material And Methods" 라는 명칭으로 출원된 미국 임시 특허 출원 제 60/795,420 호에 기술되어 있으며, 이 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 양극(1)은 전기적으로 도전성인 금속 또는 정공을 쉽게 주입할 수 있는 그의 산화물을 포함할 수 있다. 그 예는 이것으로 제한되지 않지만 ITO, 알루미늄, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물(AZO), 은, 금 등을 포함한다. 적합한 다른 양극 물질은 공지되어 있으며 숙련자에 의해 쉽게 확인될 수 있다. 양극 물질은 어떤 적합한 기술을 이용하여 증착될 수 있다. 특정 실시예에서, 양극은 패터닝될 수 있다.
특정 실시예에서, 발광 소자는 제1 전극(예를 들어, 음극)(6), (예를 들어, 전자 수송 물질을 포함하는) 제1 층(5), 제1 계면층(4), 방출 물질(3), (예를 들어, 정공 수송 물질을 포함하는) 제2 층(2), 및 제2 전극(예를 들어, 양극)(1)을 순차적으로 형성함으로써 제조될 수 있다. 특정 실시예에서, 방출층(3)과 제2 층(2) 사이에 제2 계면층이 포함되어 있다.
본 명세서에서 기술되고 제1 및 제2 계면층을 포함하는 소자의 실시예에서, 바람직하게 양자점을 포함하는 방출 또는 활성 소자층은 두 계면층 사이에서 단락(shorting)을 방지하기에 충분히 두껍다.
특정 실시예에서, 금속 산화물을 포함하는 전하 수송층의 표면은 오존으로 처리되어 그 표면에 배치될 층의 접착을 증진시킬 수 있다. 다른 접착 증진 기술도 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 전극(예컨대, 양극 또는 음극) 물질 및 다른 물질은 소자가 그의 상부 표면으로부터 광을 방출하도록 제조될 수 있도록 그의 광 투과 특성(light transparency characteristics)에 기초하여 선택된다. 상부 방출층은 활성 매트릭스 소자(예컨대, 디스플레이)를 구성하는데 유리할 수 있다. 특정 실시예에서, 전극(예컨대, 양극 또는 음극) 물질 및 다른 물질은 소자가 그의 하부 표면으로부터 광을 방출하도록 제조될 수 있도록 광 투과 특성에 기초하여 선택된다.
전술한 바와 같이, 소자는 기판(도면에 도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 기판 물질의 예는 제한 없이 유리, 플라스틱, 절연 금속박을 포함한다.
특정한 실시예에서, 소자는 소자를 환경으로부터 보호하는데 사용될 수 있는 패시베이션 층 또는 다른 보호층을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 유리 보호층은 소자를 캡슐화하도록 포함될 수 있다. 선택적으로, 건조제 또는 다른 흡습(moisture absorptive)제는, 예를 들어, UV 경화형 에폭시와 같은 에폭시로 봉인되기 전에 소자에 포함될 수 있다. 다른 건조제 또는 흡습제도 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 명세서에서 기술된 소자를 제조하는 방법이 제공된다. 특정 실시예에서, 이 방법은 제1 층을 제1 전극(예컨대, 음극) 위에 형성하는 단계; 제1 층 위에 계면층을 형성하고, 양자점을 포함하는 층을 그 위에 형성하는 단계; 및 그 위에 제2 전극(예컨대, 양극)을 형성하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 다른 소자층을 형성하기 전에 양자점을 포함하는 층에 제2 계면층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 특정 실시예에서, 방법은 방출층 위에 제2 층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 방법은 제2 층 위에 정공 주입 물질을 포함하는 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전술한 방법에 포함될 수 있는 물질의 예는 본 명세서에서 기술된 물질을 포함한다.
또한 본 명세서에서 기술되어 있고 참조 문헌으로 인용된 다른 정보 및 기술은 본 발명에 따른 방법을 실시하는데 유용할 수 있다.
특정 실시예에서, 방법은 한 쌍의 전극, 이들 전극 사이에 제공된 양자점을 포함하는 발광 물질을 포함하는 층, 방출층과 전극들 중 하나 사이에 제공된 무기 물질을 포함하는 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층을 포함하는 발광 소자를 제조하는데 사용될 수 있으며, 여기서 무기 물질을 포함하는 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 층은 상이한 도전율을 갖는 둘 이상의 수평 영역을 포함하는 중층 구조, 및 방출층과 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층 사이에 제1 계면층을 포함한다. 중층 구조의 상이한 영역에 포함된 무기 물질은 동일하거나 상이한 물질을 도핑하거나 도핑하지 않은 형태일 수 있다.
특정 실시예에서, 무기 물질은 무기 반도체 물질을 포함한다. 예를 들어, 만일 제1 영역이 진성 무기 반도체 물질을 포함한다면, 그 영역에 인접한 제2 영역은 도핑된 무기 반도체 물질을 포함할 수 있으며; 만일 제1 영역이 n형 도핑된 무기 반도체 물질을 포함한다면, 그 영역에 인접한 제2 영역은 약간 낮게 n형 도핑된 또는 진성 무기 반도체 물질을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 도핑된 무기 반도체 물질은 중층 구조의 다른 영역에 포함된 진성 물질을 도핑한 형태일 수 있다. 이들 예가 두 영역을 포함하는 중층 구조를 기술하지만, 중층 구조는 두개 보다 많은 영역을 포함할 수 있다. 중층 구조의 상이한 영역에 포함된 무기 반도체 물질은 동일 또는 상이한 물질을 도핑하거나 도핑하지 않은 형태일 수 있다.
특정 실시예에서, 중층 구조를 포함하는 층은 전자를 수송하고 주입할 수 있는 층으로서 기능할 수 있다. 특정 실시예에서, 중층 구조를 포함하는 층 내의 영역은 기설정된 도전율을 갖고 있어 전자를 수송할 수 있는 층, 전자를 주입할 수 있는 층, 및/또는 정공을 차단할 수 있는 층으로서 기능할 수 있다. 특정 실시예에서, 영역은 별개의 층을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 무기 물질은 금속 칼코게나이드를 포함한다. 특정 실시예에서, 무기 물질은 금속 황화물을 포함한다. 바람직한 특정 실시예에서, 무기 물질은 금속 산화물을 포함한다. 특정 실시예에서, 무기 물질은 티탄늄 이산화물을 포함한다. 더 바람직한 특정 실시예에서, 무기 물질은 아연 산화물을 포함한다. 특정 실시예에서, 무기 물질은 둘 이상의 무기 물질의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 무기 반도체 물질의 다른 예는 그 밖의 본 명세서에서 기술된 무기 반도체 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 중층 구조를 포함하는 무기 반도체 물질을 포함하는 층은 전자를 수송하고, 전자를 주입하고, 및/또는 정공을 차단할 수 있는 층으로서 기능할 수 있다.
양극 및 음극에 유용한 물질의 예는 그 밖의 본 명세서에서 기술된 물질을 포함한다.
방출층에 포함된 양자점은 그 밖의 본 명세서에서 기술된 양자점을 포함할 수 있다.
계면층의 예는 그 밖의 본 명세서에서 기술된 계면층을 포함한다. 선택적으로, 제2 계면층은 제1 계면층에 대향하는 방출층의 측면에 포함될 수 있다. 바람직하게, 제1 및 제2 계면층은 별개의 층이다.
특정 실시예에서, 예를 들어, 캐리어 이동도 및/또는 물질의 전하 밀도를 변화함으로써 상이한 도전율이 성취될 수 있다.
금속 산화물을 포함하는 무기 물질을 포함하는 특정 실시예에서, 예를 들어, 빈격자점들(vacancies)은 캐리어 도전성의 주요 모드이므로 금속 산화물을 포함하는 층들의 도전 특성은 층 구조 내의 산소 농도에 크게 의존한다. 예를 들면, 특정 실시예에서, (예컨대, 마그네트론 RF 스퍼터 증착에 의해 만들어진) 스퍼터 증착된 층 내의 산소 농도를 조절하기 위하여, 두 가지 증착 특성이 변경될 수 있다. 증착 전력을 변경하여, 층 내에 혼입되는 산소량을 증감시킬 수 있다. 전력 및 결과적인 도전율은 사용되는 물질 및 스퍼터 시스템에 크게 의존한다. 종종 아르곤과 같은 비활성 기체(noble gases)가 지배하는 스퍼터 챔버 가스 환경에 산소를 첨가하여 더 많은 산소를 층에 혼입할 수 있다. 전력 및 산소 분압은 모두 원하는 적층 금속 산화물 구조를 만드는데 사용되거나 커스터마이즈될 수 있다. 증착 중에 RF 전력을 낮추면 층의 도전율을 증가시켜, 그 층의 기생 저항을 저감시킬 수 있다. 도전율이 낮은 층을 증착하기 위하여, 증착 환경에 산소를 혼입하여 형성된 층에 박형 절연면(thin insulating surface)을 배치한다.
본 명세서에서 기술되고 참조 문헌으로 인용된 다른 정보 및 기술 또한 이와 같은 본 발명의 양태에 유용할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에서, 본 명세서에 개시된 발광 소자가 제공되며, 이 발광 소자에서 소자 양단의 바이어스 전압이 방출 물질의 밴드갭의 전자-볼트 단위의 에너지보다 작은 경우에 발광 물질로부터 광이 방출된다. 특정 실시예에서, 발광 소자는 양자점을 포함하는 방출 물질을 포함한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 본 명세서에 개시된 발광 소자가 제공되며, 여기서 발광 소자의 초기 턴온 전압은 1240/λ이하이고, λ는 방출층에 의해 방출된 광의 파장(nm)을 나타낸다.
본 발명에 따른 발광 소자는 적색 방출, 녹색 방출, 및/또는 청색 방출 양자점들을 포함하는 발광 소자를 만드는데 사용될 수 있다. 다른 색 발광 양자점이 단독으로 또는 하나 이상의 다른 상이한 양자점과 결합하여 포함될 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 상이한 양자점으로 이루어진 분리된 층들이 바람직할 수 있다. 특정 실시예에서, 층은 둘 이상의 상이한 양자점들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예에 따른 발광 소자는 평판 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 빌보드, 실내 또는 실외 조명 및/또는 시그널링용 광원, 헤드업 디스플레이, 전체적으로 투명한 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 셀폰, 개인 휴대정보 단말기(PDAs), 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이, 차량, 대면적 벽(large area wall), 극장 또는 스타디움 스크린, 간판, 램프 및 각종 고상 조명 기기를 포함하는 광범위하고 다양한 소비재에 포함될 수 있다.
특정 실시예에서, 본 명세서에 개시된 소자는 흡수 특성에 기초하여 선택된 양자점을 포함하는 층을 포함하는 광검출기 소자를 포함할 수 있다. 양자점을 포함하는 층은 한 쌍의 전극 사이에 포함되며 계면층은 양자점 함유 층의 적어도 한 표면에 배치된다. 광검출기에 포함된 경우, 전형적으로 스펙트럼의 IR 또는 MIR 영역에서 특정한 파장의 흡수에 따른 기설정된 전기 응답을 생성하도록 양자점들이 처리된다. 양자점(예컨대, 반도체 나노결정)을 포함하는 광검출기 소자의 예는 Alexi Cosmos Arango에 의해 (2005년 2월, 메사추세츠 기술 연구소에서 컴퓨터 과학 및 공학 석사 학위에 대한 평가 수행의 일부로서) Department of Electrical Engineering and Computer Science 에 제출한 "A Quantum Dot Heterojunction Photodetector"에 기술되며, 이 논문의 개시내용은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
본 발명에 유용할 수 있는 다른 물질, 기술, 방법, 응용, 및 정보는 2007년 4월 9일 Coe-Sullivan 등에 의해 "Composition Including Material, Methods Of Depositing Material, Articles Including Same And Systems For Depositing Material"라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2007/008873 호; 2007년 2월 8일 Beatty 등에 의해 "Device Including Semiconductor Nanocrystals And A Layer Including A Doped Organic Material And Methods"라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2007/003411 호; 2007년 4월 9일 Cox 등에 의해 "Methods Of Depositing Nanomaterial & Methods Of Making A Device"라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2007/008721 호; 2007년 11월 21일 Clough 등에 의해 "Nanocrystals Including A Group IIIa Element And A Group Va Element, Method, Composition, Device And Other Products"라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2007/24320 호; 2007년 11월 21일 Breen 등에 의해 "Blue Light Emitting Semiconductor Nanocrystal And Compositions And Devices Including Same"라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2007/24305 호; 2007년 6월 4일 Coe-Sullivan 등에 의해 "Light-Emitting Devices And Displays With Improved Performance"라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2007/013152 호; 2007년 11월 21일 Kazlas 등에 의해 "Light-Emitting Devices And Displays With Improved Performance"라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2007/24310 호; 2007년 2월 14일 Bulovic 등에 의해 "Solid State Lighting Devices Including Semiconductor Nanocrystals & Methods"라는 명칭으로 출원된 국제출원 제 PCT/US2007/003677 호; 2007년 12월 21일 Coe-Sullivan 등에 의해 "Compositions, Optical Component, System Including an Optical Component, and Devices"라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 61/016227 호; 2007년 7월 12일 Linton 등에 의해 "Compositions, Methods For Depositing Nanomaterial, Methods For Fabricating A Device, And Methods For Fabricating An Array Of Devices"라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 60/949306 호; Zhou 등에 의해 "Light Emitting Device Including Quantum Dots"라는 명칭으로 2007년 12월 5일 출원된 미국 특허 출원 제 60/992598 호, 및 2009년 4월 3일 출원된 국제출원 제 PCT/US2009/002123 호에 기술되어 있다. 전술한 각각의 열거된 특허 문서의 개시내용은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 단수형 "하나", "한" 및 "상기"는 문맥이 그러하지 않다고 분명히 지적하지 않는 한 복수를 포함한다. 따라서, 예를 들면 한 방출 물질이라 함은 하나 이상의 그러한 물질을 지칭하는 것을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 "상부(top)" 및 "하부(bottom)"는 기준점으로부터의 위치에 따른 상대적 위치의 용어이다. 더 상세히 말하면, "상부(top)"는 기판에서 가장 멀리 떨어진 것을 의미하고, 반면에 "하부(bottom)"는 기판에 가장 가까운 것을 의미한다. 예를 들면, 두 전극을 포함하는 발광 소자의 경우, 하부 전극은 기판에 가장 가까운 전극이며, 일반적으로 맨 먼저 제조된 전극이며; 상부 전극은 기판에서 더 멀리 떨어져 있고, 발광 물질의 상부에 있는 전극이다. 하부 전극은 두 표면, 즉 기판에 가장 가까운 하부 표면과, 기판에서 더 멀리 떨어진 상부 표면을 갖는다. 예를 들어, 제1 층이 제2 층 "위"에 배치되거나 증착된 것으로 기술하는 경우, 제1 층은 기판에서 더 멀리 떨어져 배치되어 있다. 달리 기술되어 있지 않는 한 제1 및 제2 층 사이에 층들이 있을 수 있다. 예를 들면, 음극과 양극 사이에 여러 유기 및/또는 무기 층들이 존재할지라도 음극은 양극 "위에 배치"되어 있는 것으로 기술될 수 있다.
본 명세서에서 인용된 모든 특허 공개 문헌과 다른 공개 문헌의 전체 내용은 그 전체가 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다. 또한, 양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 어떤 범위, 바람직한 범위, 또는 바람직한 상위값과 바람직한 하위값들의 리스트로 주어진다면, 이는 범위에 대한 별도 개시 여부와 상관없이 어떤 상위 한계 범위 또는 바람직한 값과 어떤 하위 한계 범위 또는 바람직한 값의 임의의 쌍으로부터 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해하여야 한다. 수치값의 범위가 본 명세서에서 기술된 경우, 달리 언급하지 않는 한, 그 범위는 그의 엔드포인트와, 그 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범주는 어떤 범위를 정의할 때 기술된 특정 값들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명의 다른 실시예들은 본 명세서와 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시를 고려하면 당업자에게 자명할 것이다. 본 명세서 및 예들은 하기의 청구범위 및 그 등가물로 나타낸 본 발명의 진정한 범주 및 정신에 따라 단지 예시적으로만 고려되는 것으로 간주된다.
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- 발광 소자로서,
제1 전극 및 제2 전극,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 양자점을 포함하는 방출층(emissive layer),
상기 제1 전극과 상기 방출층 사이에 배치된, 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층, 및
상기 방출층과 상기 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층 사이에 배치된 제1 계면층
을 포함하며,
상기 제1 계면층은 인접한 소자층 내의 전하 소광 사이트(charge quenching sites)로부터 양자점을 보호하고, 별개의(distinct) 층이며,
상기 제1 계면층은 양자점 광발광 방출(photoluminescent emission)을 비소광(non-quenching)하고 전하 흐름을 방해하지 않는 물질을 포함하고, 상기 전하를 수송할 수 있는 물질은 정공 또는 전자를 수송하는 물질을 포함하고, 상기 전하를 수송할 수 있는 물질은 금속 산화물을 포함하는 발광 소자. - 제8항에 있어서, 상기 소자는 상기 방출층과 상기 제2 전극 사이에서 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제2 층을 더 포함하는 발광 소자.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 전극은 음극(cathode)을 포함하고, 상기 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제1 층은 전자(electrons)를 수송하고 주입할 수 있는 물질을 포함하며, 상기 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제2 층은 정공(holes)을 수송할 수 있는 물질을 포함하며, 상기 제2 전극은 양극(anode)을 포함하며, 상기 소자는 상기 제2 층과 상기 제2 전극 사이에 정공 주입 물질을 더 포함하는 발광 소자.
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- 제9항에 있어서, 상기 소자는 상기 방출층과 상기 소자 내의 상기 전하를 수송할 수 있는 물질을 포함하는 제2 층 사이에서 제2 계면층을 더 포함하고,
상기 제2 계면층은 다른 소자층 내의 전하 소광 사이트로부터 양자점들을 보호하고, 상기 제2 계면층은 양자점 방출을 비소광하는 물질을 포함하는 발광 소자. - 삭제
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- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 양자점들 사이에 존재할 수 있는 보이드(voids)를 채우는 발광 소자.
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- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 계면활성제(surfactant)를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 실리콘 함유 결합제를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 금속 산화물을 포함하는 발광 소자.
- 발광 소자로서,
제1 전극 및 제2 전극,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 양자점을 포함하는 방출층,
상기 제1 전극과 상기 방출층 사이에 배치된, 제1 전하 수송 물질을 포함하는 제1 층, 및
상기 방출층과 상기 제1 층 사이에 배치된 제1 계면층
을 포함하며,
상기 제1 계면층은 인접한 소자층 내의 전하 소광 사이트로부터 양자점을 보호하고, 별개의 층이며,
상기 제1 계면층은 양자점 광발광 방출을 비소광하고 전하 흐름을 방해하지 않는 물질을 포함하고, 상기 제1 계면층은 알칼리 금속 또는 알칼린 토금속 도펀트를 포함하는 금속 산화물을 포함하고, 상기 제1 전하 수송 물질은 정공 또는 전자를 수송하는 물질을 포함하고, 상기 제1 전하 수송 물질은 금속 산화물을 포함하는 발광 소자. - 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 유기 저분자 물질(organic small molecule material)을 포함하는 발광 소자.
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- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 비결정질(non-crystallizing) 물질을 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 유리 전이(transition) 온도(Tg)가 150℃보다 큰 물질을 포함하는 발광 소자.
- 삭제
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 밴드갭(bandgap)이 상기 양자점을 포함하는 층에 포함된 양자점들의 밴드갭과 같거나 유사한 비발광 나노입자(non-light-emitting nanoparticles)를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 밴드갭이 상기 양자점을 포함하는 층에 포함된 양자점들의 밴드갭보다 큰 비발광 나노입자를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 진성 반도체 특성을 부여하도록 화학적으로 처리된 비발광 반도체 나노입자를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 n형(전자 수송) 반도체 특성을 부여하도록 화학적으로 처리된 비발광 반도체 나노입자를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 p형(정공 수송) 반도체 특성을 부여하도록 화학적으로 처리된 비발광 반도체 나노입자를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 상기 양자점을 포함하는 층에 부착할 수 있는 화학적 연결기(chemical linker)를 포함하도록 화학적으로 처리된 비발광 나노입자를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 상기 제1 층의 일함수(work function)를 변화시키는 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 갖는 유기 저분자를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 상기 제1 층의 표면을 화학적으로 안정화시키는 유기 저분자를 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 상기 제1 층의 표면을 화학적으로 안정화시키는 무기 물질을 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 접착력 증진 성분(adhesion promoting moiety)을 포함하는 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 계면층은 바이폴라 수송 물질을 포함하는 발광 소자.
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- 제18항에 있어서, 상기 제2 계면층은 양자점들 사이에 존재할 수 있는 보이드를 채우는 발광 소자.
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- 제18항에 있어서, 상기 제2 계면층은 계면활성제를 포함하는 발광 소자.
- 제18항에 있어서, 상기 제2 계면층은 실리콘 함유 결합제를 포함하는 발광 소자.
- 제18항에 있어서, 상기 제2 계면층은 금속 산화물을 포함하는 발광 소자.
- 제18항에 있어서, 상기 제2 계면층은 알칼리 금속 또는 알칼린 토금속 도펀트를 포함하는 금속 산화물을 포함하는 발광 소자.
- 제18항에 있어서, 상기 제2 계면층은 유기 저분자 물질을 포함하는 발광 소자.
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