JP6223417B2 - 異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含む発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
・背面照明からくる白色光がカラーフィルタによってフィルタリングされ、輝度が液晶システムによって制御されるバックライト付きのディスプレイ。これらは液晶ディスプレイ(LCD)である。
・各ピクセルが3つの基本色に対応する少なくとも3個のサブピクセルから成る直接放射性ディスプレイ。各サブピクセルは、多くの場合マトリックスシステムつまり多重化システムを通して個別にアドレス指定された発光体であり、発せられる光の輝度が次いで直接的に設定される。これは、プラズマ画面および(「有機発光ダイオード」の)OLED画面等の発光ダイオード画面の場合である。これらの素子は、励起に応答して光を発する材料を使用する。
・有機発光ダイオードまたは無機発光ダイオードの場合のように電荷注入による電気的手法。
・波長変換器またはプラズマ画面の場合においてのように、発光波長よりも短い波長の光子の吸収による光学的手法。
MはZn、Cd、Hg、Cu、Ag、Al、Ga、In、Si、Ge、Pb、Sb、またはその混合物であり、
EはO、S、Se、Te、N、P、Asまたはその混合物であり、
xおよびyは、個々に0〜5の10進数であり、同時にゼロではない。
MはZn、Cd、Hg、Cu、Ag、Al、Ga、In、Si、Ge、Pb、Sb、またはその混合物であり、
EはO、S、Se、Te、N、P、Asまたはその混合物であり、
xおよびyは、個々に0〜5の10進数であり、同時にゼロではない。
○ポリマーは、ナノ結晶の表面配位子に対しそれら自体を置換できる化学的機能を含んでもよい。
○ポリマーは高分子電解質であってよい。
○ポリマーは、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、エポキシド、ポリエステル、ポリシロキサンであってよい。
○ポリマーは、ポリチオフェン、P3HT、MDMO PPV、MEH−PPV、PEDOT、PEDOT:PSS、PCBM、PCNEPV、ポリフルオレン、PSS等の半導体ポリマーであってよい。
○無機材料は、II−VI半導体、つまりCdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、III−V、AlN、GaN、InN、AlP、GaP、InP、AlAs、InAs、およびその合金、炭素、ケイ素またはゲルマニウム等の真性半導体等の半導体であってよい。
○半導体はドープされてよい。
○無機材料はシリカ等のガラスであってよい。
○無機材料は、酸化物、つまりTiO2、ITO(スズドープ酸化インジウム)、NiO、ZnO、SnO2、SiO2、ZrO2であってよい。
○無機材料は、金属、つまり金、銀、モリブデン、アルミニウム等であってよい。
○ナノ結晶を含む溶液の基板上での低速蒸着によってナノ結晶を付着するステップと、
○スピンコーティングによってナノ結晶を付着するステップと、
○浸漬被覆によってナノ結晶を付着するステップと、
○層ごとの静電吸着によってナノ結晶を付着するステップと
を含んでよい。
例えば、コア/シェル構造を備えた平坦な半導体蛍光ナノ結晶の合成を説明する。
510nmで放射するシートの合成
連続洗浄ステップの後、合成されたシートは弱い蛍光(量子収量1%未満)を示す。表紙配位子の修正によってシートに高い量子収量(数十パーセント)を回復させることが可能である。ヘキサン中のシートの溶液に対して、200μLのオレイン酸および20mgのCd(アセテート)2(H2O)2がドープされる。溶液は次いで2時間還流で加熱される。
例えば、初期CdSeシート上のCd0.7Zn0.3Sの膜の付着を説明する。
平坦な半導体ナノ結晶に対する垂線が本発明の特定の実施形態に係る平板基板の表面に対する垂線に平行であるため、例えば平板基板での平坦な半導体ナノ結晶の付着を説明する。
微細構造基板はブレーズド回析格子である。式中、直接蒸着もスピンコーティングも適用できない。逆に浸漬による付着が、ブレーズド回析格子の表面でシートの均質な膜を得ることを可能にする。上述の例で説明されたプロトコルがここで適用され、回折格子がそれを液体表面に垂直に構成するラインで溶液から抽出されることを確実にしさえすればよい。
例えば、本発明の特定の実施形態に従って半導体ポリマーを使用する発光ダイオードの製作を説明する。
例えば、本発明の一実施形態に従って半導体酸化物を使用する発光ダイオードの製作を説明する。
例えば、本発明の一実施形態に従って平坦な半導体ナノ結晶−波長変換器−を含むポリマー膜の製作を説明する。
本発明の一実施形態において、事前に清掃された撓まない基板(例えば、スライドガラスもしくはPMMAスライド)または曲がりやすい基板(例えば、低密度のポリエチレン膜)が支持体として使用される。ポリカチオンポリマー膜、つまりポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)(PDDA、Mw=5000−20000)が、それを(TBAOH:テトラブチルアンモニウムヒドロキシドのドープによって調整される)pH9のPDDAを含んだ20g/L溶液に20分間浸すことによって支持体に付着される。超純水(>18MΩ cm)で濯いだ後に、支持体は、やはり20分間、(負に帯電された)メルカプトプロピオン酸で安定化された100mg/Lのシートの水溶液に浸される。形成された膜も超純水で濯がれる。
エネルギーの非放射転位による励起は、実施例1に従って作成されるコア/シェルCdSe/CdZnS水溶性シートであるアクセプタ蛍光体と、任意の既知の方法によって作成されるドナー蛍光体:ZnSe/ZnSコロイド半導体ナノ結晶との間で、FRET(フェルスター共鳴エネルギー転位)によって実施される。
本発明の一実施形態において、半導体ナノ結晶はプラスチックのように曲がりやすい、またはガラスのように撓まないことがある透明な平板基板に付着される。基板は、基板の製造中、青で発光するバックライト付き光源と画面の透明な外部表面との間に配置される。
本発明の一実施形態において、平坦な半導体ナノ結晶は平板基板に付着されて、配向できる高密度アセンブリを形成する。平坦な半導体ナノ結晶は、ナノ結晶が光を発するようにナノ結晶を励起できるように設計されたマトリックス上のパッドを使用して移される。
Claims (16)
- 支持体と、長さ又は幅が厚さの1.5倍よりも大きい少なくとも1つの異方性平坦半導体ナノ結晶であって、半導体コロイドナノシートである少なくとも1つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶とを備える、励起手段の活性化に応答して光を発する構成要素であって、前記少なくとも1つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶のより大きな表面に対する垂線が前記支持体に対して略平行または略垂直であり、前記発せられる光が、発光方向および前記平坦ナノ結晶の前記より大きな表面に対する前記垂線によって形成される角度に従って変わる輝度および偏光性を有し、
前記少なくとも1つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶は、ナノロッド又はナノディスクではない、構成要素。 - 前記少なくとも1つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶が、第IV族、第III−V族、第II−VI族、第III−VI族、第I−III−VI族、第II−V族、または第IV−VI族の内の少なくとも1種の化合物を備える、請求項1に記載の構成要素。
- 前記少なくとも1つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶は、Si、Ge、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe、CuInS2、CuInSe2、AgInS2、AgInSe2、CuS、Cu2S、Ag2S、Ag2Se、Ag2Te、InN、InP、InAs、InSb、In2S3、Cd3P2、Zn3P2、Cd3As2,Zn3As2、ZnO、AlN、AlP、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb FeS2、TiO2、Bi2S3、Bi2Se3、Bi2Te3の内の少なくとも1種を備える、請求項1又は請求項2に記載の構成要素。
- 前記少なくとも1つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶が、異方性平坦半導体コロイドナノ結晶を含むヘテロ構造である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の構成要素。
- 前記少なくとも1つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶が、異なる化学組成の半導体で完全に覆われる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の構成要素。
- 前記異方性平坦半導体コロイドナノ結晶が、半値全幅30nm未満、または25nm未満、または23nm未満、または好ましくは20nmの狭い蛍光スペクトルを示す、請求項1〜5のいずれか一項に記載の構成要素。
- 前記支持体が、前記発せられる光に対して透過性を有し、前記支持体は前記発せられる光に対して少なくとも1つの透明な層を備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の構成要素。
- 前記支持体が液晶特性を有する液体を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の構成要素。
- 前記支持体が曲げやすい、または撓まない、請求項1〜8のいずれか一項に記載の構成要素。
- 前記支持体が無機材料または有機材料を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の構成要素。
- 前記支持体がポリマー材料を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の構成要素。
- 異なる特性、寸法、および/または化学組成および/または発光波長を有する少なくとも2つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の構成要素。
- 前記構成要素の実質的にすべての平坦ナノ結晶が、所与の方向に略平行なナノ結晶の表面に対するナノ結晶の垂線を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の構成要素。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の構成要素と、
異方性平坦半導体コロイドナノ結晶に対して電磁場を適用するための手段を備える少なくとも1つの励起手段と、
を備える発光システムであって、光源において前記発せられる光の少なくとも一部が、前記異方性平坦半導体コロイドナノ結晶によって吸収される、
発光システム。 - 前記光源が窒化ガリウムダイオードである、請求項14に記載の発光システム。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載の少なくとも1つの構成要素および/またはシステムを備える装置。
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