CN114946046A - 发光元件、发光设备 - Google Patents

发光元件、发光设备 Download PDF

Info

Publication number
CN114946046A
CN114946046A CN202080091513.1A CN202080091513A CN114946046A CN 114946046 A CN114946046 A CN 114946046A CN 202080091513 A CN202080091513 A CN 202080091513A CN 114946046 A CN114946046 A CN 114946046A
Authority
CN
China
Prior art keywords
type semiconductor
light
semiconductor layer
group
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080091513.1A
Other languages
English (en)
Inventor
上田吉裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of CN114946046A publication Critical patent/CN114946046A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H10K50/155—Hole transporting layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H10K50/156—Hole transporting layers comprising a multilayered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/025—Physical imperfections, e.g. particular concentration or distribution of impurities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/28—Materials of the light emitting region containing only elements of group II and group VI of the periodic system
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants

Abstract

本发明的发光元件(2)依次具备阳极(4)、空穴传输层(6)、含有量子点(16)的发光层(8)以及阴极(12)，空穴输送层(6)包括:n+型半导体层(24)；以及p+型半导体层(26)，其与n+型半导体层(24)邻接且相对于n+型半导体层(24)配置于发光层(8)侧。

Description

发光元件、发光设备
技术领域
本发明涉及在发光层中包含量子点的发光元件、以及具备该发光元件的发光设备。
背景技术
导电性有机物与金属和半导体等导电性无机物相比，载流子迁移率极低。另外，在导电性有机物与导电性无机物的连接界面，通过通电进行电化学反应。因此，要求空穴传输层中使用导电性无机物。
在专利文献1中，公开了在空穴传输层中使用p型GaN量子点的构成。
在专利文献2中，公开了在空穴传输层中使用p型NiO薄膜的构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国公开特许公报“特开2005-268384”(2005年9月29日公开)
专利文献2：日本国公开特许公报“特开2012-23388”(2012年2月2日公开)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1、2所公开的构成中，在从阳极向发光层之间的电离电位、即最高占据轨道(HOMO)的能级不匹配。这样的能级不匹配存在阻碍空穴向发光层注入的问题。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，实现能够提高向发光层的空穴注入效率的发光元件以及具备该发光元件的发光设备。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明的一方式涉及的发光元件包括:阳极；阴极；发光层，配置于所述阳极与所述阴极之间，并包含量子点；以及空穴传输层，配置在所述发光层和所述阳极之间，所述空穴传输层包括：n+型半导体层；以及p+型半导体层，与所述n+型半导体层邻接且相对于所述n+型半导体层配置在所述发光层侧。
有益效果
通过上述构成，可以提供能够提高向发光层的空穴注入效率的发光元件。
附图说明
图1是本公开的实施方式1涉及的发光设备的概略剖视图。
图2是示出未层叠本公开的实施方式1涉及的发光元件中的各层时的费米能级或能带间隙的例子的能带图。
图3是示出层叠本公开的实施方式1涉及的发光元件的各层时的费米能级或者能带间隙的例子的能带图。
图4是比较方式涉及的发光元件的能带图。
图5的(a)是向本公开的实施方式1的发光元件施加了驱动电压的情况下的各层的能带图，图5的(b)是放大了耗尽层附近的能带图。
图6是本公开的实施方式1涉及的发光设备的一变形例的概略剖视图。
图7是本公开的实施方式1涉及的发光设备的另一变形例的概略剖视图。
图8是本发明的实施方式2涉及的发光设备的概略剖视图。
图9为仅选出空穴传输层与发光层的连接界面附近的电离电位附近来表示本发明的实施方式1的发光元件的能带图的放大图。
图10为仅选出空穴传输层与发光层的连接界面附近的电离电位附近来表示本发明的实施方式2的发光元件的能带图的放大图。
图11是本公开的实施方式2涉及的发光设备的一变形例的概略剖视图。
图12是本公开的实施方式2涉及的发光设备的另一变形例的概略剖视图。
具体实施方式
[实施方式1]
在本说明书中，在用罗马数字指定元素的族的情况下，则基于旧CAS方式的命名法指定族。另外，在用阿拉伯数字指定元素的族的情况下，则基于现行的IUPAC方式的元素的命名法指定族。在本说明书中，在通过“
Figure BDA0003723133720000031
”连接数值范围来指定的情况下，指定为左端以上并小于右端的数值范围。
(发光设备的构成)
图1是本实施方式涉及的发光设备1的概略剖视图。
如图1的所示，本实施方式涉及的发光设备1具备发光元件2和阵列基板3。发光设备1具备发光元件2的各层层叠在阵列基板3上的结构，该阵列基板3上形成有未图示的TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)。另外，在本说明书中，从发光设备1的发光元件2到阵列基板3的方向记载为“向下”，从发光设备1的阵列基板3到发光元件2的方向记载为“向上”。
发光元件2中，在阳极4上从下层依次具备空穴传输层6、发光层8、空穴传输层10和阴极12。形成在阵列基板3的上层的发光元件2的阳极4电连接于阵列基板3的TFT。在其他实施方式的发光元件中，也可以是在阵列基板的上层具备阴极，在阴极上依次具备电子传输层、发光层、空穴传输层和阳极的发光元件。
阳极4和阴极12包括导电性材料，分别与空穴传输层6和电子传输层10电连接。
阳极4和阴极12中的任一方为透明电极。作为透明电极，也可以例如使用ITO、IZO、ZnO、AZO或BZO等，通过溅射法等成膜。另外，阳极4或阴极12的任一方可以含有金属材料，作为金属材料，优选可见光的反射率高的Al、Cu、Au或Ag等。
发光层8是包含多个量子点(半导体纳米粒子)16的层。发光层8也可以是层叠有多层发光层的层。在此，发光层8中的量子点16如图1所示不需要有规则地配置，量子点16也可以无序地包含于发光层8。发光层8可以由将量子点16分散于己烷或甲苯等溶剂中而成的分散液通过旋涂法或喷墨法等成膜。也可以将硫醇、胺等分散材料混合到分散液中。发光层8的膜厚优选为5nm～50nm。
量子点16是具有价带能级和导带能级且通过价带能级的空穴和导带能级的电子的复合而发光的发光材料。来自量子点16的发光由于量子限域效应而具有窄光谱，因而可以获得具有相对深的色度的发光。
在本实施方式中，量子点16具备核/壳结构，该核/壳结构具有核18和作为该核18的外壳的壳20。核18是在壳20的带隙的范围内包含带隙的半导体材料粒子。核18可以含有II-IV族型半导体材料或III-V族型半导体材料。壳20包含II-IV族型半导体材料。
量子点16例如也可以在核具备CdSe，在壳具备ZnS。此外，量子点16可以从该领域中利用的材料中适当选择，例如，也可以具有CdSe/CdS、InP/ZnS、ZnSe/ZnS或CIGS/ZnS等作为核/壳结构。
量子点16的粒径为3～15nm左右。来自量子点16的发光的波长能够通过核18的粒径进行控制。因此，通过控制核18的粒径，能够控制发光设备1发出的光的波长。此外，发光层8还可以具有与量子点16的壳20配位结合的配体。
电子传输层10是将来自阴极12的电子传输到发光层8的层。电子传输层10也可以具有阻碍空穴传输的功能。电子传输层10可以包含例如ZnO、TiO2、Ta2O3或SrTiO3等，也可以通过溅射法制膜。电子传输层10的膜厚能够采用以往公知的膜厚，优选为10～100nm。
空穴传输层6是将来自阳极4的空穴传输到发光层8的层。在本实施方式中，空穴传输层6从下层起依次包括n+型半导体层24、p+型半导体层26以及p型半导体层28。在其他实施方式的发光元件中，也可以是在阵列基板的上层具备阴极，发光层上的空穴传输层从下层起依次具备p型半导体层、p+型半导体层、n+型半导体层的发光元件。n+型半导体层24与p+型半导体层26相互连接，p+型半导体层26与p型半导体层28相互连接。
在本说明书中，“p型”半导体指正型(positive)的半导体中、电导率低于金属的级别的半导体。“p+型”半导体是指正型的半导体中的电导率与金属为相同级别的半导体。同样地，“n型”半导体是指负(negative)型的半导体中、电导率低于金属的级别的半导体，“n+型”半导体是指负型的半导体中、电导率与金属相同级别的半导体。另外，“i型”半导体是指本征(intrinsic)半导体。
n+型半导体层24含有第一II-VI族半导体作为母材。第一II-VI族半导体可以含有选自由ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、CdTe、ZnTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、ZnSeS、CdSeS、ZnTeS、ZnTeSe、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。
n+型半导体层24进一步含有选自13族元素及17族元素的第一掺杂剂，由此可以控制n+型半导体层24的导电型和载流子浓度。第一掺杂剂可含有选自Al、In、Ga等的13族元素及Cl、Br、I等的15族元素中的至少1种以上。第一掺杂剂的添加量优选为1.00E+17[cm-3]～1.00E+23[cm-3]，更优选为1.00E+18[cm-3]～1.00E+19[cm-3]。
或者，n+型半导体层24中的第一II-VI族半导体相对于化学计量(化学计量组成，stoichiometry)的状态，II族元素过剩，由此可以控制n+型半导体层24的导电型和载流子浓度。作为一例，第一II-VI族半导体包含Cd和VI族元素，Cd相对于上述VI族元素的含有比例比化学计量的状态大。这样的第一II-VI族半导体可以包含选自由CdS、CdSe、CdTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、CdSeS、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。II族元素的浓度与VI族元素的浓度之差优选为1.00E+17[cm-3]～1.00E+23[cm-3]，更优选为1.00E+18[cm-3]～1.00E+19[cm-3]。
或者，n+型半导体层24含有第一掺杂剂，并且在n+型半导体层24的第一II-VI族半导体中II族元素过剩，由此，可以控制n+型半导体层24的导电型和载流子浓度。
n+型半导体层24的厚度为不会引起隧穿效应的程度，且为能够形成量子阱的程度。n+型半导体层24的厚度优选为5nm～50nm，更优选为5nm～10nm。
n型半导体层24例如通过将预先掺杂了n型杂质的材料作为靶的溅射法，在阳极4上或者p+半导体26上成膜以形成。另外，n+型半导体层24例如也可以通过涂布纳米粒子化了的n型半导体材料而形成。另外，n+型半导体层24也可以通过掺杂n型杂质并执行上述的溅射法来形成。不仅限于此，也可以通过任意的方法形成n+型半导体层24。
p+型半导体层26包含第二II-VI族半导体作为母材。第二II-VI族半导体可以含有选自由ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、CdTe、ZnTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、ZnSeS、CdSeS、ZnTeS、ZnTeSe、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。p+型半导体层26的第二II-VI族半导体优选为由与n+型半导体层24的第一II-VI族半导体相同的元素组合构成的半导体。例如，在n+型半导体层24的第一II-VI族半导体为ZnS的情况下，p+型半导体层26的第二II-VI族半导体也为ZnS。另外，在n+型半导体层24的第一II-VI族半导体为ZnCdS的情况下，P+型半导体层26的第二II-VI族半导体也为ZnCdS。
p+型半导体层26进一步含有选自1族元素和11族元素、15族元素的第二掺杂剂，由此可以控制p+型半导体层26的导电型和载流子浓度。第二掺杂剂可含有选自N和P等15族元素、Cu和Ag等电子排布为4s1的过渡金属、以及Li和Na等碱金属中的1种以上。第二掺杂剂的添加量优选为1.00E+17[cm-3]～1.00E+23[cm-3]，更优选为1.00E+18[cm-3]～1.00E+19[cm-3]。第二掺杂剂的添加量优选为与第一掺杂剂的添加量同等程度。
P+型半导体层26的厚度为不会产生隧穿效应的程度，优选为5nm～50nm，更优选为4.5nm～10nm。而且，p+型半导体层26的厚度优选为与n+型半导体层24的厚度同等程度。具体而言，优选为n+型半导体层24的厚度的80％～125％，更优选为90％～100％。
p+型半导体层26例如通过将预先掺杂了p型杂质的材料作为靶的溅射法，在n+型半导体层24上或者p型半导体层28上成膜来形成。另外，p+型半导体层26例如也可以通过涂布纳米粒子化的p型半导体材料来形成。另外，p+型半导体层26也可以通过掺杂p型杂质并执行上述的溅射法来形成。不仅限于此，也可以通过任意的方法形成p+型半导体层26。另外，在其他实施方式的发光元件中，也可以省略p型半导体层28，P+型半导体层26也可以在n+型半导体层24上或发光层8上进行制膜来形成。
在p+型半导体层26与n+型半导体层24之间，也可以形成有钝化膜等电子或空穴能够隧穿的薄绝缘层。另外，在其他实施方式的发光元件中，也可以在p+型半导体层26与p型半导体层28或发光层8之间也可以形成有钝化膜等电子或空穴能够隧穿的薄绝缘层。在本说明书中，“邻接”包括直接连接的构成和隔着可隧穿的薄层连接的构成两种。
p型半导体层28含有第三II-VI族半导体作为母材。第三II-VI族半导体可以包含选自由ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、CdTe、ZnTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、ZnSeS、CdSeS、ZnTeS、ZnTeSe、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。p型半导体层28的第三II-VI族半导体优选为由与p+型半导体层26的第二II-VI族半导体相同的元素组合构成的半导体。
p型半导体层28还包括选自1族元素和11族元素、15族元素的第三掺杂剂，由此可以控制p型半导体层28的导电型和载流子浓度。第三掺杂剂可含有选自N和P等15族元素、Cu和Ag等电子排布为4s1的过渡金属、以及Li和Na等碱金属中的1种以上。第三掺杂剂优选含有与第二掺杂剂相同的元素。p型半导体层28中第三掺杂剂相对于第三II-VI族半导体的浓度低于p+型半导体层26中第二掺杂剂相对于第二II-VI族半导体的浓度。其结果是，p型半导体层28的载流子浓度比p+型半导体层26的载流子浓度低。第三掺杂剂的添加量优选为1.00E+18[cm-3]～1.00E+20[cm-3]，更优选为1.00E+18[cm-3]～1.00E+19[cm-3]。
p型半导体层28的厚度优选比n+型半导体层24及p+型半导体层26的厚度薄，且为不会引起隧穿效应的程度。具体而言，优选为5nm～20nm，更优选为5nm～8nm。另外，为了抑制电阻的增大，空穴传输层6整体的厚度优选为100nm以下，更优选为75nm以下。
P型半导体层28也能够与p+型半导体层26同样地通过各种方法而形成。形成p型半导体层28的方法可以与形成p+型半导体层26的方法相同，也可以不同。
在此，将壳20所含有的II-IV族型半导体材料作为第四II-IV族型半导体材料。此时，第一至第三II-IV族型半导体可以由与第四II-IV族型半导体相同的元素组合构成，也可以具有相比第四II-IV族型半导体所含的II族元素，属于元素周期表中的更下位周期的II族元素。p+型半导体层26的第二II-IV族型半导体优选由与第四II-IV族型半导体相同的元素组合构成。另一方面，n+型半导体层24的第一II-IV族型半导体优选具有相比第四II-IV族型半导体所含的II族元素，属于元素周期表中的更下位周期的II族元素。例如，在壳20含有Zn的情况下，n+型半导体层24优选含有比Zn更下位的Cd。
如上所述，(i)p+型半导体层26的第二II-VI族半导体优选由与n+型半导体层24的第一II-VI族半导体相同的元素组合构成，(ii)p型半导体层28的第三II-VI族半导体优选由与p+型半导体层26的第二II-VI族半导体相同的元素组合构成。因此，第一至第四II-IV族型半导体优选为下述三种组合中的任一种。在第一种组合中，第一至第三II-IV族型半导体由与第四II-VI族半导体相同的元素的组合构成。在第二种组合中，第一至第三II-IV族型半导体由彼此相同元素的组合构成，同时与第四II-IV族型半导体所含的II族元素相比，具有属于元素周期表中更下位周期的II族元素。在第三种组合中，第一II-IV族型半导体具有与第四II-IV族型半导体所含的II族元素相比属于元素周期表中更下位周期的II族元素，且第二到第三II-IV族型半导体由与第四II-VI族半导体相同的元素组合构成。
(发光元件的能带)
接着，参照图2对本实施方式的发光元件2的各层中的能带进行说明。
图2是示出未层叠本实施方式涉及的发光元件2中的各层的费米能级或者能带间隙的例子的能带图。
此外，在本说明书的能带图中，示出各层的以真空能级为基准的能级。另外，在本说明书的能带图中，示出与所附的部件编号对应的部件的费米能级或能带间隙。对于阳极4和阴极12，示出费米能级，对于空穴传输层6、发光层8以及电子传输层10，示出从电子亲和力到电离电位的带隙。在此，关于空穴传输层6，分为n+型半导体层24、p+型半导体层26以及p型半导体层28，示出各自的带隙，并示出各自的费米能级24f、26f、28f。此外，对于发光层8，分为核18和壳20，示出各自的能带间隙。
在本实施方式中，例如，在空穴传输层6的n+型半导体层24、p+型半导体层26以及p型半导体层28同样地包含ZnS作为母材的情况下，空穴传输层6的各层24、26、28的电离电位为5.2eV，电子亲和力为3.2eV。另外，在本实施方式中，例如在电子传输层10包含ZnO的情况下，电子传输层10的电离电位为7.0eV，电子传输层10的电子亲和力为3.8eV。另外，在本实施方式中，例如，在壳20包含ZnS的情况下，壳20中的电离电位为5.2eV，电子亲和力为3.2eV。
在此，在表1的实施例1至实施例10中示出本实施方式中的各层的材料的组合的例子。另外，表1中的“离子化电位”和“电子亲和力”的栏以各自的能级全部为真空能级为基准，以eV为单位示出。另外，在表1中，记载了未层叠各层的状态下的数值。
[表1]
Figure BDA0003723133720000111
在表1中，“空穴传输层”的“母材”一栏下的“材料”、“电离电位”以及“电子亲和力”的栏分别示出各实施例中的空穴传输层6的n+型半导体层24、p+型半导体层26以及p型半导体层28含有的作为母材的材料、以及该材料的电离电势以及电子亲和力。“空穴传输层”的“掺杂剂”的“n+型半导体层”一栏下的“材料”和“浓度”的栏分别表示各实施例中的n+型半导体层24的第一掺杂剂的材料以及掺杂于该n+型半导体层24的母材的第一掺杂剂的浓度。同样地，“空穴传输层”的“掺杂剂”的“p+型半导体层”一栏下的“材料”和“浓度”的栏分别表示各实施例中的p+型半导体层26的第二掺杂剂的材料以及掺杂于该p+型半导体层26的母材的第二掺杂剂的浓度。同样地，“空穴传输层”的“掺杂剂”的“p型半导体层”一栏下的“材料”和“浓度”的栏分别表示各实施例中的p型半导体层28的第三掺杂剂的材料以及掺杂于该p型半导体层28的母材的第三掺杂剂的浓度。“量子点”的“壳”一栏下的“材料”、“电离电位”以及“电子亲和力”的栏分别表示覆盖各实施例中的量子点16的核18的壳20的材料、该材料的电离电位以及电子亲和力。
此外，在表1所示的实施例1～10中，n+型半导体层24、p+型半导体层26以及p型半导体层28作为母材包含的材料与壳20的材料相同，但本发明的范围不限于此。n+型半导体层24、p+型半导体层26和p型半导体层28作为母材包含的材料可以与壳20的材料不同，也可以彼此间不同。
图3是示出层叠本实施方式的发光元件2的各层时的费米能级或者能带间隙的例子的能带图。
在本实施方式中，在层叠有各层的发光元件2中，阳极4、发光层8、电子传输层10以及阴极12的费米能级或者带隙与单独状态的各能级或者带隙几乎没有变化。然而，在层叠有各层的发光元件2中的空穴传输层6中，费米能级和带隙因相邻而变化。在空穴传输层6中，n+型半导体层24和p+型半导体层26彼此pn连接而邻接，p+型半导体层26和p型半导体层28相互邻接。通过上述邻接，如图3所示，n+型半导体层24、p+型半导体层26以及p型半导体层28各自的电子亲和力和电离电位发生变化。同时，耗尽层30跨n+型半导体层24和p+型半导体层26而产生，耗尽层32跨p+型半导体层26和p型半导体层28而产生。
具体而言，通过上述的邻接，电子从n+型半导体层24向p+型半导体层26大量地扩散，空穴从p+型半导体层26向n+型半导体层24大量地扩散。另外，电子从p型半导体层28向p+型半导体层26扩散，空穴从p+型半导体层26向p型半导体层28扩散。这些扩散持续至达到n+型半导体层24和p+型半导体层26和p型半导体层28的费米能级24f、26f、28f相互一致的热平衡状态为止。
n+型半导体层24单体的载流子密度和p+型半导体层26单体的载流子密度均非常大。因此，n+型半导体层24与p+型半导体层26的邻接使n+型半导体层24与p+型半导体层26的各自的电子亲和力和电离电位这两者大幅变化。
具体而言，n+型半导体层24的电子亲和力和电离电位从n+型半导体层24与p+型半导体层26的界面到n+型半导体层24与阳极4的界面大幅变化。同样地，p+型半导体层26的电子亲和力和电离电位从n+型半导体层24与p+型半导体层26的界面到p+型半导体层26与p型半导体层28的界面大幅变化。
p型半导体层28单体的载流子密度与p+型半导体层26单体的载流子密度相比非常小。因此，p+型半导体层26与p型半导体层28的邻接使p+型半导体层26与p型半导体层28的各自的电子亲和力和电离电位变化，使p+型半导体层26一方比p型半导体层28更大幅地变化。
具体而言，p+型半导体层26的电子亲和力和电离电位从p+型半导体层26与p型半导体层28的界面向n+型半导体层24与p+型半导体层26的界面大幅地变化。相对于此，p型半导体层28的电子亲和力和电离电位仅在p+型半导体层26与p型半导体层28的界面附近小幅度变化。
表2是表示本实施方式的发光元件2中的n+型半导体层24及p+型半导体层26的、基于上述扩散的费米能级24f、26f的能级变化量和热平衡状态下的电离电位及电子亲和力的表。另外，表2中的数值的单位均为eV，表2中的各实施例对应于表1的各实施例。
[表2]
Figure BDA0003723133720000141
如表2所示，任一实施例中，与层叠前相比，在层叠后n+型半导体层24的电离电位和电子亲和力大于P+型半导体层26的电离电位和电子亲和力。
(发光元件的效果)
比较图4所示的比较方式的发光元件102的能带图与图3、图5所示的本实施方式的发光元件2的能带图来说明本实施方式的发光元件2的效果。
图4所示的比较方式的发光元件102仅在代替本实施方式的空穴传输层6而具备比较方式的空穴传输层106这一点上与图3所示的本实施方式的发光元件2的构成不同。比较方式的空穴传输层106是包含金属氧化物半导体(化学计量状态的NiO)的p型半导体层的单层，电离电位为5.6eV，电子亲和力为2.1eV。因此，除了空穴传输层106，比较方式的发光元件102的各层的能级可以视为与层叠本实施方式的发光元件2的各层前的单体的能级分别相同。
在比较方式涉及的发光元件的阳极4与阴极12之间产生电位差时，从阳极4侧向空穴传输层106注入空穴，从阴极12侧向电子传输层10注入电子。之后，注入到空穴传输层106的空穴和注入到电子传输层10的电子经由发光层8的量子点16的壳20到达核18。在核18中，通过空穴与电子复合而生成激子。
在此，在空穴传输层106的电子亲和力比壳20的电子亲和力大的情况下，如图4的箭头E1所示，进一步经由壳20传输到空穴传输层106的电子被阻挡。由此，停留在发光层8中的电子的浓度变高，发光效率改善。
然而，在比较方式中，阳极4的费米能级和空穴传输层106的电离电位之差较大。因此，在图中，如箭头H1所示，从阳极4向空穴传输层106的空穴注入的势垒变得比较大。
进一步地，在比较方式中，空穴传输层106的电离电位比壳20的电离电位大。因此，空穴传输层106中的空穴的浓度比较低。因此，在比较方式的发光元件中，在图4中，箭头H2所示的从空穴传输层106向壳20的空穴注入效率没有得到改善。
因此，在比较方式的发光元件102中，由于上述的空穴注入的势垒，空穴向发光层8的注入效率降低。因此，发光层8中的载流子平衡变差，发光层8中的非发光过程增大，因此，发光元件102整体的外部量子效率恶化。
如果仅改善空穴注入的效率，则空穴传输层106的材料采用能带间隙小的材料即可。然而，如果只是单纯地减小空穴传输层106的能带间隙，则空穴传输层106难以阻挡从发光层8向阳极4的电子传输，因此有时无法改善发光元件102的外部量子效率。
并且，如果只是单纯地减小空穴传输层106的带隙，只能对空穴注入效率进行有限的改善。这是因为，从阳极4到发光层8的空穴传输效率的改善余地受到了阳极4与发光层8的电离能量之差的制约。从阳极4到发光层8的各层间的电离电位的差越大，该差的总和越大，从阳极4到发光层8的空穴传输效率越低。阳极4和发光层8具有非常不同的电离能。
在本实施方式的发光元件2中，不进行从阳极4到发光层8的空穴传输。取而代之，在本实施方式的发光元件2中，如图2所示，组合从空穴传输层6的p+型半导体层26到阳极4的电子传输和从空穴传输层6的p+型半导体层26到发光层8的空穴传输来进行。以下，对此进行详述。
图5在左侧示出(a)向本实施方式涉及的发光元件2施加驱动电压的情况下的各层的能带图，在右侧示出(b)耗尽层30以及耗尽层32附近的能带图。在本实施方式涉及的发光元件2中，也与比较方式涉及的发光元件102同样，发生空穴和电子的传输，发生发光层8中的激子的生成。然而，从空穴传输层6向壳20的空穴注入由于在空穴传输层6中产生的共振隧穿效应而产生。发光元件2的驱动电压对阳极4施加正电压，对阴极12施加负电压。这样的驱动电压相对于n+型半导体层24与p+型半导体层26的邻接为反向偏压，相对于p+型半导体层26与p型半导体层28的邻接为正向偏压。
在本实施方式中，如图3所示，通过n+型半导体层24与p+型半导体层26的pn连接，n+型半导体层24的电子亲和力降低，p+型半导体层26的电子亲和力增大。如图5的(a)所示，在施加驱动电压的期间，n+型半导体层24的电子亲和力进一步降低，n+型半导体层24的电子亲和力与p+型半导体层26的电子亲和力之差非常大。因此，通过图5的(a)的箭头E3示出的从p+型半导体层26向n+型半导体层24的电子传输效率由于电子亲和力的能级不匹配从而降低。此外，由于p+型半导体层26及p型半导体层28的载流子为空穴，因此从图5的(a)的箭头E4所示的壳20通过p型半导体层28及p+型半导体层26的电子传输必须越过界面的势垒，因此是困难的。因此，空穴传输层6保持阻挡从发光层8向阳极4的电子传输的功能。
在本实施方式中，如图3所示，通过n+型半导体层24与p+型半导体层26的pn连接，n+型半导体层24的电子亲和力降低，p+型半导体层26的电离电位增大。其结果是，与层叠前相比，层叠后的n+型半导体层24的电子亲和力与p+型半导体层26的电离电位之间的能级差缩小。如图5的(a)所示，在施加驱动电压的期间，n+型半导体层24的电子亲和力进一步降低。其结果是，n+型半导体层24的电子亲和力与p+型半导体层26的电离电位之间的能级差反转，n+型半导体层24的导带能级与p+型半导体层26的价带能级交错。耗尽层30薄到引起隧穿效应的程度。通过该交错和该隧穿效应，容易产生图5的(a)和(b)中箭头E5所表示的拉出电子。图5的(a)和(b)的箭头E5表示处于p+型半导体层26的价态能级的电子通过隧穿耗尽层30而被拉出至n+型半导体层24的导带能级的拉出。该拉出的结果是，在p+型半导体层26产生空穴。
在本实施方式中，如图5的(a)和(b)所示，跨p+型半导体层26和p型半导体层28的耗尽层32在施加驱动电压的期间也不会被消除。其结果是，仅如图5的(a)和(b)中箭头H3所示的从p+型半导体层26向p型半导体层28的空穴注入是困难的。
另一方面，耗尽层30、32薄到引起隧穿效应的程度，并且，如上所述，n+型半导体层24的厚度是能够形成量子阱的程度。由此，在n+型半导体层24与p型半导体层28之间，可产生共振隧穿效应。而且，在施加驱动电压的期间，与p+型半导体层26的价带能级同样地，p型半导体层28的价带能级也与n+型半导体层24的导带能级交错。因此，通过共振隧穿效应，容易从图5的(a)以及(b)中箭头E6所示的p型半导体层28的价带能级向n+型半导体层24的导带能级拉出电子。该拉出的结果是，在p型半导体层28产生空穴。
另外，p型半导体层28的电离电位和壳20的电离电位实质上相同。因此，如图5的(a)中箭头H4所示，也容易从p型半导体层28向壳20注入空穴。
在本实施方式中，如图5的(a)中箭头E7所示，从n+型半导体层24向阳极4传输电子。该传输由于是从n+型半导体向金属传输电子，因此是容易的。
如上所述，图5的(a)中箭头E7所示的电子传输、图5的(a)及(b)中箭头E6所示的电子的拉出、图5的(a)中箭头H4所示的空穴注入的效率均非常高。因此，从空穴传输层6的p+型半导体层26到阳极4的电子传输效率以及从空穴传输层6的p+型半导体层26到发光层8的空穴传输效率也非常高。另外，空穴传输层6保持阻挡从发光层8向阳极4的电子传输的功能。
因此，在本实施方式涉及的发光元件2中，改善了向至发光层8的空穴注入效率，改善了发光层8中的载流子平衡，增大了发光层中的发光过程。因此，发光元件2整体的外部量子效率得到改善。进而，由于没有受到阳极4与发光层8的电离能之差导致的制约，因此本实施方式的发光元件2的发展性高。
在本实施方式中，在任一实施例中，空穴传输层6的n+型半导体层24、p+型半导体层26以及p型半导体层28作为母材所包含的材料是与壳20的材料相同的材料。然而，n+型半导体层24的材料优选为，与壳20的材料中所含的II族元素相比，具有属于元素周期表中更下位的周期的II族元素的II-IV族型半导体材料。根据该构成，作为n+型半导体层24的II-IV族型半导体包含离子半径比壳20的材料大的元素。因此，在n型半导体层24中，价电子轨道的结合相对弱，价带顶上的能量，即电离电位变小。其结果是，p+型半导体层26的价带能级与p型半导体层28的价带能级更交错，在n+型半导体层24的导带能级更容易发生由图5的(a)和(b)的箭头E5、E6表示的电子的拉出。
(变形例)
本实施方式所涉及的发光设备1能够进行各种变更以及改善等。
n+型半导体层24可以含有第一金属氧化物半导体以取代第一II-VI族半导体。第一金属氧化物半导体可包含IIA族、VIB族、及VIIIB族中的任一种元素的氧化物。即，第一金属氧化物半导体可以含有6族、8～10族和12族中的任一种元素的氧化物。例如，第一金属氧化物半导体可举出MgO、Cr2O3、或NiO等。
第一金属氧化物半导体相对于化学计量的状态，氧原子不足，由此，控制n+型半导体层24的导电型和载流子浓度。氧的欠缺量相对于金属元素优选为1.00E+17[cm-3]～1.00E+23[cm-3]，更优选为1.00E+18[cm-3]～1.00E+19[cm-3]。
p+型半导体层26可以包含第二金属氧化物半导体来代替第二II-VI族半导体。第二金属氧化物半导体包含ⅡA族、VIB族及ⅧB族中的任一种元素的氧化物。即，第二金属氧化物半导体含有6族、8～10族和12族中的任一元素的氧化物。例如，第二金属氧化物半导体可举出MgO、Cr2O3、或NiO等。另外，第二金属氧化物半导体也可以包含由与第一金属氧化物半导体所包含的金属氧化物半导体相同的元素组合构成的相同的金属氧化物半导体。
第二金属氧化物半导体相对于化学计量的状态，氧原子过剩，由此控制p+型半导体层26的导电型和载流子浓度。氧的过剩量相对于金属元素优选为1.00E+17[cm-3]～1.00E+23[cm-3]，更优选为1.00E+18[cm-3]～1.00E+19[cm-3]。
图6及图7分别为本实施方式涉及的发光设备1的一变形例的概略截面图。如图6所示，本实施方式的发光元件2也可以不具备p型半导体层28。或者，如图7所示，本实施方式的发光元件2也可以具备包括第三II-VI族半导体的i型半导体层38来代替p型半导体层28。然而，发光元件2优选具备p型半导体层28。其原因在于，与p+型半导体层26与壳20接触的构成相比，p型半导体层28与壳20接触的构成下，空穴传输层6与壳20的连接界面附近的电离能之差较小。另一个理由是因为p型半导体层28的电阻比i型半导体层38小，即，p型半导体层28的空穴传输效率比i型半导体层38高。
[实施方式2]
图8为本实施方式涉及的发光设备1的概略截面图。本实施方式的发光设备1与前一实施方式的发光设备1相比，除了在空穴传输层6和发光层8之间具备非导体层22这一点以外，具有相同的构成。
非导体层22包含非导体，该非导体是指几乎不具有载流子且导电性显著缺乏的物体。非导体通常也称为绝缘体或电介质。具体而言，例如非导体层22包括由Al2O3、SiN、SiO2、SiON以及Cr2O3构成的组中的至少一种。非导体层22与空穴传输层6和发光层8双方接触。
在本实施方式涉及的发光元件2中，也与前实施方式涉及的发光元件2同样，发生空穴和电子的传输，发生发光层8中的激子的生成。然而，从空穴传输层6到壳20的空穴注入，由于非导体层22中产生的隧穿效应，空穴通过隧穿非导体层22产生。
比较图9所示的前实施方式的发光元件2的能带图和图10所示的本实施方式的发光元件2的能带图来说明本实施方式的发光元件2的效果。图9及图10是分别图示前一实施方式和本实施方式涉及的发光元件2的能带图中仅抽出从空穴传输层6的p型半导体层28到壳20的电离电位附近的放大图。
在前一实施方式中，空穴传输层6和发光层8直接接触。在此，空穴传输层6和发光层8的接触是半导体之间的接触。另外，在本实施方式的发光元件2中，如一般的无机半导体发光元件那样，不使用外延生长来制作层叠结构。因此，在本实施方式中，难以避免发光元件2的各层的表面以及界面处的能级的产生。因此，在空穴传输层6与壳20的界面形成界面能级。
因此，如图9所示，在空穴传输层6与壳20的界面形成载流子阱CT。如果在载流子阱CT中捕获从阳极4传输来的空穴，则有时传输至发光层8的空穴的浓度降低，发光层8中的载流子平衡恶化。
另一方面，在实施方式中，如图10所示，在空穴传输层6和发光层8之间形成有非导体层22。空穴传输层6与非导体层22的接触以及非导体层22与发光层8的接触均成为半导体与非导体的接触。
因此，在本实施方式中，在空穴传输层6与非导体层22的界面以及非导体层22与发光层8的界面，能够使界面能级非活性化，进而能够减少产生载流子阱CT。因此，从阳极4传输来的空穴被载流子阱CT捕获的情况减少，因此，发光层8中的载流子平衡进一步改善。
在本实施方式中，从更可靠地成膜非导体层22、减少非导体层22中的载流子阱的观点来看，非导体层22的膜厚优选为1nm以上。另外，在本实施方式中，为了充分得到非导体层22中的空穴的隧穿效应，非导体层22的膜厚优选为5nm以下。
(变形例)
图11及图12为本实施方式涉及的发光设备1的一变形例的概略截面图。
本实施方式所涉及的发光设备1与上述实施方式1所涉及的发光设备1同样，能够进行各种变更以及改善等。例如，如图11所示，本实施方式的发光元件2也可以具备非导体层22，且不具备p型半导体层28。或者，如图12所示，本实施方式的发光元件2也可以具备非导体层22，且代替p型半导体层28而具备包含第三II-VI族半导体的i型半导体层38。
[总结]
本发明的方式1涉及的发光元件包括:阳极；阴极；发光层，配置于所述阳极与所述阴极之间，并包含量子点；以及空穴传输层，配置在所述发光层和所述阳极之间，所述空穴传输层包括：n+型半导体层；以及p+型半导体层，与所述n+型半导体层邻接且相对于所述n+型半导体层配置在所述发光层侧。
本发明的方式2涉及的发光元件是上述方式1涉及的发光元件，也可以是所述n+型半导体层包含第一II-VI族半导体、以及选自13族元素和17族元素的第一掺杂剂。
本发明的方式3涉及的发光元件是上述方式2涉及的发光元件，也可以是所述第一II-VI族半导体含有选自由ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、CdTe、ZnTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、ZnSeS、CdSeS、ZnTeS、ZnTeSe、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。
本发明的方式4涉及的发光元件是上述方式2或3涉及的发光元件，也可以是所述第一掺杂剂含有选自Al、In、Ga、Cl、Br、I的至少1种以上。
本发明的方式5涉及的发光元件是上述方式1至4中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述n+型半导体层包含第一II-VI族半导体，所述第一II-VI族半导体相对于化学计量的状态，II族元素过剩。
本发明的方式6涉及的发光元件是上述方式5涉及的发光元件，也可以是所述第一II-VI族半导体包含Cd和VI族元素，Cd相对于所述VI族元素的含有比例大。
本发明的方式7涉及的发光元件是上述方式6涉及的发光元件，也可以是第一II-VI族半导体可以包含选自由CdS、CdSe、CdTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、CdSeS、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。
本发明的方式8涉及的发光元件是上述方式1涉及的发光元件，也可以是所述n+型半导体层和所述p+型半导体层包括由相同的元素组合构成的相同的金属氧化物半导体，所述n+型半导体层中所含的所述金属氧化物半导体相对于化学计量的状态，氧原子不足；所述p+型半导体层中所含的所述金属氧化物半导体相对于化学计量的状态，氧原子过剩。
本发明的方式9涉及的发光元件是上述方式1至8中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述p+型半导体层包含第二II-VI族半导体、和选自1族元素及11族元素、15族元素的第二掺杂剂。
本发明的方式10涉及的发光元件是上述方式2至7中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述p+型半导体层包括：第二II-VI族半导体；以及含有选自1族元素和11族元素、15族元素的第二掺杂剂，所述第一II-VI族半导体和所述第二II-VI族半导体是由彼此相同的元素组合构成的半导体。
本发明的方式11涉及的发光元件是上述方式9或10涉及的发光元件，也可以是所述第二II-VI族半导体含有选自由ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、CdTe、ZnTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、ZnSeS、CdSeS、ZnTeS、ZnTeSe、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。
本发明的方式12涉及的发光元件是上述方式9至11中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述第二掺杂剂含有选自N、P、Cu、Ag、Li、Na的至少1种以上。
本发明的方式13涉及的发光元件是上述方式9至12中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述空穴传输层包含i型半导体层，其与所述p+型半导体层邻接且相对于所述p+型半导体层配置在所述发光层侧，所述i型半导体层包含第三II-VI族半导体，其由与所述第二II-VI族半导体相同的元素组合构成。
本发明的方式14涉及的发光元件是上述方式9至12中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述空穴传输层包含p型半导体层，其与所述p+型半导体层邻接且相对于所述p+型半导体层配置在所述发光层侧，所述p型半导体层包含：由与所述第二II-VI族半导体相同的元素组合构成的第三II-VI族半导体；以及第三掺杂剂，其从1族元素以及11族元素、15族元素中选择，所述p型半导体层中的所述第三掺杂剂相对于所述第三II-VI族半导体的浓度低于所述P+型半导体层中的所述第二掺杂剂相对于所述第二II-VI族半导体的浓度。
本发明的方式15涉及的发光元件是上述方式13涉及的发光元件，也可以是所述i型半导体层的厚度比所述p+型半导体层的厚度薄。
本发明的方式16涉及的发光元件是上述方式14涉及的发光元件，也可以是所述p型半导体层的厚度比所述p+型半导体层的厚度薄。
本发明的方式17涉及的发光元件是上述方式9至16中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述量子点包括：核以及覆盖所述核的壳，所述壳包含由与所述第二II-VI族半导体相同的元素组合构成的第四II-VI族半导体。
本发明的方式18涉及的发光元件是上述方式2至4中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述n+型半导体层中，所述第一掺杂剂的添加量为1.00E+17[cm-3]～1.00E+23[cm-3]。
本发明的方式19涉及的发光元件是上述方式9至17中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述p+型半导体层中，所述第二掺杂剂的添加量为1.00E+17[cm-3]～1.00E+23[cm-3]。
本发明的方式20涉及的发光元件是上述方式9至17中的任一方式涉及的发光元件，也可以是所述量子点包括核以及覆盖所述核的壳，所述壳含有选自II-VI族半导体的第四II-VI族半导体，所述第一II-VI族半导体所包含的II族元素被包含在比所述第四II-VI族半导体所包含的II族元素更下位的周期中。
本发明的方式21涉及的发光元件是上述方式14或16涉及的发光元件，也可以是所述所述第三掺杂剂含有与第二掺杂剂相同的元素。
本发明的方式22涉及的发光设备是包括上述方式1～21中的任一方式涉及的发光元件的构成。
本公开不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，针对不同实施方式所分别公开的技术方案适当地组合而得到的实施方式，也包含于本公开的技术范围。而且，能够通过组合各实施方式分别公开的技术方法来形成新的技术特征。
附图标记说明
1 发光设备
2、102 发光元件
4 阳极
6、106 空穴传输层
8 发光层
10 电子传输层
12 阴极
16 量子点
18 核
20 壳
22 非导体层
24 n+型半导体层
26 p+型半导体层
28 p型半导体层
38 i型半导体层。

Claims (22)

1.一种发光元件，其特征在于，包括:
阳极；
阴极；
发光层，配置于所述阳极与所述阴极之间，并包含量子点；以及
空穴传输层，配置在所述发光层和所述阳极之间，
所述空穴传输层包括：
n+型半导体层；以及
p+型半导体层，与所述n+型半导体层邻接且相对于所述n+型半导体层配置在所述发光层侧。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述n+型半导体层包含第一II-VI族半导体、以及选自13族元素和17族元素的第一掺杂剂。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其特征在于，所述第一II-VI族半导体包含选自由ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、CdTe、ZnTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、ZnSeS、CdSeS、ZnTeS、ZnTeSe、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。
4.根据权利要求2或3所述的发光元件，其特征在于，所述第一掺杂剂含有选自Al、In、Ga、Cl、Br、I的至少1种以上。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的发光元件，其特征在于，
所述n+型半导体层包含第一II-VI族半导体，
所述第一II-VI族半导体相对于化学计量的状态，II族元素过剩。
6.根据权利要求5所述的发光元件，其特征在于，
所述第一II-VI族半导体包含Cd和VI族元素，
Cd相对于所述VI族元素的含有比例大。
7.根据权利要求6所述的发光元件，其特征在于，所述第一II-VI族半导体包含选自由CdS、CdSe、CdTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、CdSeS、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。
8.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
所述n+型半导体层和所述p+型半导体层包括由相同的元素组合构成的相同的金属氧化物半导体，
所述n+型半导体层中所含的所述金属氧化物半导体相对于化学计量的状态，氧原子不足；
所述p+型半导体层中所含的所述金属氧化物半导体相对于化学计量的状态，氧原子过剩。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的发光元件，其特征在于，所述p+型半导体层包含第二II-VI族半导体、和选自1族元素及11族元素、15族元素的第二掺杂剂。
10.根据权利要求2至7中的任一项所述的发光元件，其特征在于，
所述p+型半导体层包括：
第二II-VI族半导体；以及
含有选自1族元素和11族元素、15族元素的第二掺杂剂，
所述第一II-VI族半导体和所述第二II-VI族半导体是由彼此相同的元素组合构成的半导体。
11.根据权利要求9或10所述的发光元件，其特征在于，
所述第二II-VI族半导体包含选自由ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、CdTe、ZnTe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCdTe、ZnSeS、CdSeS、ZnTeS、ZnTeSe、CdTeS、CdTeSe构成的组中的至少1种以上。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的发光元件，其特征在于，所述第二掺杂剂含有选N、P、Cu、Ag、Li、Na的至少1种以上。
13.根据权利要求9至12中的任一项所述的发光元件，其特征在于，
所述空穴传输层包含i型半导体层，其与所述p+型半导体层邻接且相对于所述p+型半导体层配置在所述发光层侧，
所述i型半导体层包含第三II-VI族半导体，其由与所述第二II-VI族半导体相同的元素组合构成。
14.根据权利要求9至12中的任一项所述的发光元件，其特征在于，
所述空穴传输层包含p型半导体层，其与所述p+型半导体层邻接且相对于所述p+型半导体层配置在所述发光层侧，
所述p型半导体层包含：由与所述第二II-VI族半导体相同的元素组合构成的第三II-VI族半导体；以及第三掺杂剂，其从1族元素以及11族元素、15族元素中选择，
所述p型半导体层中的所述第三掺杂剂相对于所述第三II-VI族半导体的浓度低于所述P+型半导体层中的所述第二掺杂剂相对于所述第二II-VI族半导体的浓度。
15.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于，
所述i型半导体层的厚度比所述p+型半导体层的厚度薄。
16.根据权利要求14所述的发光元件，其特征在于，
所述p型半导体层的厚度比所述p+型半导体层的厚度薄。
17.根据权利要求9至16中的任一项所述的发光元件，其特征在于，
所述量子点包括：核以及覆盖所述核的壳，
所述壳包含由与所述第二II-VI族半导体相同的元素组合构成的第四II-VI族半导体。
18.根据权利要求2至4中的任一项所述的发光元件，其特征在于，所述n+型半导体层中，所述第一掺杂剂的添加量为1.00E+17[cm-3]～1.00E+23[cm-3]。
19.根据权利要求9至17中的任一项所述的发光元件，其特征在于，所述p+型半导体层中，所述第二掺杂剂的添加量为1.00E+17[cm-3]～1.00E+23[cm-3]。
20.根据权利要求2至7中的任一项所述的发光元件，其特征在于，
所述量子点包括核以及覆盖所述核的壳，
所述壳含有选自II-VI族半导体的第四II-VI族半导体，
所述第一II-VI族半导体所包含的II族元素被包含在比所述第四II-VI族半导体所包含的II族元素更下位的周期中。
21.根据权利要求14或16所述的发光元件，其特征在于，所述所述第三掺杂剂含有与第二掺杂剂相同的元素。
22.一种发光设备，其特征在于，包括权利要求1～21任一项所述的发光元件。
CN202080091513.1A 2020-01-15 2020-01-15 发光元件、发光设备 Pending CN114946046A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/001122 WO2021144892A1 (ja) 2020-01-15 2020-01-15 発光素子、発光デバイス

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114946046A true CN114946046A (zh) 2022-08-26

Family

ID=76864375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080091513.1A Pending CN114946046A (zh) 2020-01-15 2020-01-15 发光元件、发光设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230035091A1 (zh)
JP (1) JP7316385B2 (zh)
CN (1) CN114946046A (zh)
WO (1) WO2021144892A1 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4673279B2 (ja) 2005-12-20 2011-04-20 三星モバイルディスプレイ株式會社 有機発光表示素子及びその製造方法
WO2009125472A1 (ja) 2008-04-07 2009-10-15 パイオニア株式会社 発光素子及び表示パネル
JP2009277791A (ja) 2008-05-13 2009-11-26 Fuji Electric Holdings Co Ltd 有機ｅｌ素子
CN107104193B (zh) 2017-05-03 2020-04-03 上海大学 复合空穴传输层、led器件结构、应用和制备方法
CN107342367A (zh) 2017-06-28 2017-11-10 深圳市华星光电技术有限公司 量子点电致发光器件及其制作方法
CN110212063B (zh) 2018-02-28 2020-04-21 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 发光二极管及显示屏
CN111834420B (zh) 2020-06-12 2023-05-09 福州大学 一种半导体混合型全彩化三极发光管显示器件及制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230035091A1 (en) 2023-02-02
JP7316385B2 (ja) 2023-07-27
WO2021144892A1 (ja) 2021-07-22
JPWO2021144892A1 (zh) 2021-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10700236B2 (en) Quantum dot spacing for high efficiency quantum dot LED displays
WO2017160410A1 (en) Quantum dot spacing for high efficiency quantum dot led displays
US11349094B2 (en) Organic light emitting diode and organic light emitting diode display device including the same
US11638381B2 (en) Thin-film light-emitting device including charge generating junction layer and method of fabricating thin-film light-emitting device
CN110416421B (zh) 一种量子点薄膜及量子点发光二极管
CN111903191A (zh) 发光元件、发光设备以及发光元件的制造装置
US10651339B2 (en) Light emitting element and display device including the same
WO2020134147A1 (zh) 一种量子点发光二极管
CN104508851B (zh) 有机光电子器件和透明的无机半导体在载流子对生成层序列中的应用
WO2020134163A1 (zh) 一种量子点发光二极管及其制备方法
US7768031B2 (en) Light emitting device and method of producing a light emitting device
WO2020121381A1 (ja) 発光素子、発光デバイス
CN112930607A (zh) 发光元件
CN114946046A (zh) 发光元件、发光设备
US20230329078A1 (en) Method for manufacturing display device, and display device
WO2021084598A1 (ja) 発光素子
US20220310962A1 (en) Light-emitting element and display device
CN110544746B (zh) 发光二极管及其制备方法
WO2022137475A1 (ja) 発光素子
US20220149309A1 (en) Light-emitting element and light-emitting device
CN116096123A (zh) 一种薄膜及其制备方法、光电器件及显示装置
CN115996588A (zh) 一种电致发光器件及显示面板
CN110628430A (zh) 一种量子点薄膜及量子点发光二极管
CN114039001A (zh) 复合材料、电致发光二极管及显示装置
CN116156935A (zh) 电致发光器件及显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination