JP6934104B2 - 素子、電子機器、および素子の製造方法 - Google Patents

素子、電子機器、および素子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明の一態様は、量子ドット（Quantum Dot，ＱＤ）蛍光体粒子を含む素子に関する。
近年、ＱＤ蛍光体粒子（半導体ナノ粒子蛍光体とも称される）を含む素子（より具体的には、光電変換素子）が用いられている。特許文献１には、当該素子の一例である発光素子が開示されている。特許文献１の発光素子は、（ｉ）ＱＤ蛍光体粒子を含む層（発光層）と、（ｉｉ）無機ナノ粒子を含む層（電子注入／輸送層、または、正孔注入／輸送層）とを備える。
日本国公表特許公報「特表２０１２−５３３１５６号」
本発明の一態様は、素子の性能を従来よりも向上させることを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る素子は、第１ナノ粒子を含む第１層と、上記第１ナノ粒子とは異なる種類のナノ粒子である第２ナノ粒子を含む第２層と、上記第１層と上記第２層とに隣接するように挟まれた第３層と、を備え、上記第１ナノ粒子または上記第２ナノ粒子の一方は、量子ドット蛍光体粒子であり、上記第３層は、上記第１ナノ粒子と上記第２ナノ粒子とを含む。
本発明の一態様に係る素子によれば、従来よりも性能を向上させることが可能となる。
実施形態１に係る素子の概略的な構成を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施形態１における混合層の役割について説明するための図である。 実施形態２に係る素子の概略的な構成を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施形態２における混合層の役割について説明するための図である。 実施形態３に係る素子の概略的な構成を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施形態３における混合層の役割について説明するための図である。 実施形態４における実施例１〜８のそれぞれの構成を示す図である。 実施形態５における各層のナノ粒子の材料に適したリガンドの一例を示す図である。
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１の素子１（光電変換素子）の概略的な構成を示す。素子１を備えた電子機器を、電子機器１００と称する。実施形態１では、素子１が発光素子である場合を主に例示する。発光素子としての素子１は、電子機器１００（例：表示装置）の光源として用いられてよい。
素子１が備える各部材のうち、実施形態１とは関係しない部材については説明を省略する。これらの説明を省略する部材は、公知のものと同様であると理解されてよい。また、各図面は、各部材の形状、構造、および位置関係を概略的に説明するものであり、必ずしもスケール通りに描かれていないことに留意されたい。
（素子１の構成）
素子１において、ＱＤ層１５（量子ドット蛍光体層，第１層）は、第１電極１２と第２電極１８との間に設けられている。実施形態１では、第１電極１２が陽極（アノード）であり、第２電極１８が陰極（カソード）である。本明細書では、以下に述べる基板１１から第１電極１２（または第２電極１８）に向かう方向を、上方向と称する。また、上方向とは逆の方向を、下方向と称する。
ＱＤ層１５は、ＱＤ蛍光体粒子１５０（量子ドット蛍光体粒子，第１ナノ粒子）（後述の図２を参照）を含んでいる。ＱＤ蛍光体粒子１５０は、第１電極１２（陽極）から供給された正孔（ホール）と第２電極１８（陰極）から供給された電子との再結合に伴って光を発する。実施形態１のＱＤ層１５は、発光層として機能する。
素子１は、図１の基板１１から上方向に向かって、第１電極１２、正孔注入層（Hole Injection Layer，ＨＩＬ）１３、正孔輸送層（Hole Transportation Layer，ＨＴＬ）１４、ＱＤ層１５、混合層１６（第３層）、電子輸送層（Electron Transportation Layer，ＥＴＬ）１７（第２層）、および第２電極１８を、この順に備えている。第１電極１２および第２電極１８はそれぞれ、不図示の電源（例：直流電源）に接続可能である。
実施形態１では、ＱＤ層１５、混合層１６、および電子輸送層１７から成る構造体を、積層構造体ＬＳと称する。積層構造体ＬＳにおいて、基板１１に最も近い位置に配置されている層を、第１層（下層）と称する。実施形態１では、ＱＤ層１５が第１層である。また、積層構造体ＬＳにおいて、基板１１から最も遠い位置に配置されている層を、第２層（上層）と称する。実施形態１では、電子輸送層１７が第２層である。このように、第１層は、第２層に比べて、基板１１により近い位置に配置されている。
積層構造体ＬＳにおいて、第１層と第２層とに隣接するように挟まれた層を、第３層（中間層）と称する。実施形態１では、混合層１６が第３層である。後述するように、第１層および第２層はそれぞれ、ナノ粒子を含んでいる。以下、第１層に含まれるナノ粒子を第１ナノ粒子と称する。また、第２層に含まれるナノ粒子を第２ナノ粒子と称する。第１ナノ粒子と第２ナノ粒子とは、それぞれ異なる種類のナノ粒子である。
基板１１は、第１電極１２〜第２電極１８を支持する。基板１１は、透光性材料（例：ガラス）によって構成されてもよいし、光反射性材料によって構成されてもよい。第１電極１２および第２電極１８はそれぞれ、導電性材料によって構成されている。第１電極１２は、正孔注入層１３と電気的に接続されている。第２電極１８は、当該第２電極１８からＱＤ層１５への電子の注入を促進する電子注入層（Electron Injection Layer，ＥＩＬ）の役割を併有している。
第１電極１２および第２電極１８は、導電性電極（導電層）である。第１電極１２および第２電極１８の少なくとも一方は、光（例：ＱＤ層１５から発せられた光）を透過する透光性電極であってよい。透光性電極の材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、およびＢＺＯが挙げられる。
第１電極１２および第２電極１８の一方は、光を反射する反射性電極であってもよい。一例として、反射性電極の材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、およびＡｇを挙げることができる。これらの金属材料は、可視光に対して高い反射率（光透過率）を有しているため、反射性電極に好適である。
電源によって、第１電極１２（陽極）と第２電極１８（陰極）との間に順方向の電圧を印加する（第１電極１２を第２電極１８よりも高電位にする）ことにより、（ｉ）第２電極１８からＱＤ層１５へと電子を供給するとともに、（ｉｉ）第１電極１２からＱＤ層１５へと正孔を供給できる。その結果、ＱＤ層１５において、正孔と電子との再結合に伴って光を発生させることができる。電源による電圧の印加は、不図示のＴＦＴ（Thin Film Transistor，薄膜トランジスタ）によって制御されてよい。
正孔注入層１３は、第１電極１２からＱＤ層１５への正孔の注入を促進する。正孔注入層１３の材料としては、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ニッケル酸化物、Ｌｉドープニッケル酸化物、タングステン酸化物、およびＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）等を挙げることができる。
正孔輸送層１４は、正孔輸送性に優れた材料を含む。実施形態１における正孔輸送層１４の材料としては、例えば、ＰＶＫ（Poly(N-vinylcarbazole)）、α−ＮＰＤ（N,N'-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenylbenzidine）、ｐｏｌｙ−ＴＰＤ（Poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine]）、およびニッケル酸化物等が用いられる。後述するように、正孔輸送層１４は、正孔輸送性に優れた材料をナノ粒子１４０として含んでもよい（図６を参照）。
ＱＤ層１５内のＱＤ蛍光体粒子１５０の材料は、価電子帯準位と伝導帯準位とを有する発光材料（例：無機発光材料）である。一例として、ＱＤ蛍光体粒子１５０の粒径は、４ｎｍ〜１６ｎｍ程度であってよい（後述の実施形態４を参照）。
ＱＤ蛍光体粒子１５０では、正孔と電子とが注入されると、正孔と電子とがクーロン相互作用によって結合した励起子（Exciton，エキシトン）が発生する。ＱＤ蛍光体粒子１５０は、励起子の消滅等の正孔と電子との再結合に伴って、所定の波長帯の光を発する。より具体的には、ＱＤ蛍光体粒子１５０は、励起子準位または伝導帯の電子が価電子帯へと遷移する場合に発光する。また、ＱＤ蛍光体粒子１５０は、バンドギャップ中のエネルギー準位（ドナー準位またはアクセプタ準位等）を介した電子と正孔との再結合によって発光する場合もある。このように、ＱＤ層１５は、エレクトロルミネッセンス（Electro-Luminescence，ＥＬ）（より具体的には、注入型ＥＬ）によって発光する。ＱＤ蛍光体粒子１５０は、高い発光効率（エネルギー変換効率）を有しているため、素子１の発光効率を向上させるために好適である。
実施形態１では、素子１は、電子機器１００の光源として用いられる。このため、ＱＤ蛍光体粒子１５０のバンドギャップは、ＥＬによって所定の波長範囲の可視光を発するように設定されることが好ましい。
ＱＤ蛍光体粒子１５０は、可視光の散乱性が低い粒子であることが好ましい。ＱＤ蛍光体粒子１５０の材料は、例えば、「ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＳ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、およびＭｇＴｅ」とこれらの組み合せから成る群から選択された、少なくとも２種類以上を含む半導体材料である。または、ＱＤ蛍光体粒子１５０は、当該２種以上の材料が固溶した半導体材料であってもよい。あるいは、ＱＤ蛍光体粒子１５０の材料（半導体材料）として、「ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＧａＳｅ２、およびＺｎＳ」、または、これらの材料のうち２つ以上を含む化合物材料を用いてもよい。または、ＱＤ蛍光体粒子１５０は、当該２つ以上の材料が固溶した半導体材料であってもよい。上記材料のナノサイズの結晶（半導体結晶）が、ＱＤ蛍光体粒子１５０の材料として用いられる。
ＱＤ蛍光体粒子１５０は、２成分コア型、３成分コア型、４成分コア型、コアシェル型、または、コアマルチシェル型のＱＤ蛍光体粒子であってよい。また、ＱＤ蛍光体粒子１５０は、不純物ドープされたＱＤ蛍光体粒子であってもよいし、あるいは、傾斜組成を有するＱＤ蛍光体粒子であってもよい。
以下に述べる図２では、球状のＱＤ蛍光体粒子１５０（第１ナノ粒子）が例示されている。但し、ＱＤ蛍光体粒子１５０の形状は球状に限定されない。例えば、ＱＤ蛍光体粒子１５０の形状は、ロッド状、ワイヤ状、ディスク状、三角錐状、または四角錐状等であってもよい。ＱＤ蛍光体粒子１５０の形状には、公知の任意の形状が適用されてよい。この点は、第２ナノ粒子についても同様である。
なお、第１ナノ粒子の粒径とは、透過型顕微鏡像における当該第１ナノ粒子の面積と同じ面積を有する円の直径を意味する。一例として、第１ナノ粒子が球状である場合、第１ナノ粒子の粒径は、当該第１ナノ粒子の直径を意味する。第２ナノ粒子の粒径についても同様である。
電子輸送層１７は、電子輸送性に優れ、かつ、正孔の輸送（移動）を阻害（ブロック）する材料を含む。当該材料は、電子輸送層１７の内部に、ナノ粒子（半導体ナノ粒子）として含まれていてよい。実施形態１では、電子輸送層１７は、ナノ粒子１７０（第２ナノ粒子）を、当該材料として含む（図２を参照）。ナノ粒子１７０の材料としては、例えば、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、およびＳｒＴｉＯ３を挙げることができる。
本明細書では、第１層（例：ＱＤ層１５）に含まれる第１ナノ粒子（例：ＱＤ蛍光体粒子１５０）の粒径分布の中央値（メジアン径：ｄ５０）を第１中央値Ｄ１と称する。同様に、第２層（例：電子輸送層１７）に含まれる第２ナノ粒子（例：ナノ粒子１７０）の粒径分布の中央値（メジアン径：ｄ５０）を第２中央値Ｄ２と称する。
第１中央値Ｄ１および第２中央値Ｄ２のうち、大きい方の値を、Ｄｍと称する。つまり、Ｄｍ＝Ｍａｘ（Ｄ１，Ｄ２）である。図２に示されるように、実施形態１では、ＱＤ蛍光体粒子１５０の粒径は、ナノ粒子１７０の粒径よりも小さいものとする。従って、Ｄ１＜Ｄ２である。それゆえ、Ｄｍ＝Ｄ２である。
但し、ＱＤ蛍光体粒子１５０の粒径は、ナノ粒子１７０の粒径よりも必ずしも小さく設定される必要はない。ＱＤ蛍光体粒子１５０の粒径は、ナノ粒子１７０の粒径よりも大きく設定されてもよい（後述の実施形態４を参照）。
混合層１６は、ＱＤ層１５と電子輸送層１７とに隣接するように挟まれている。混合層１６は、ＱＤ層１５の上面に接するとともに、電子輸送層１７の下面に接している。図２に示されるように、混合層１６は、ＱＤ蛍光体粒子１５０とナノ粒子１７０との２種類のナノ粒子を含んでいる。
（比較例：素子１ｒ）
図２は、混合層１６（第３層）の役割について説明するための図である。図２の（ａ）には、素子１の比較例としての素子１ｒが示されている。素子１ｒは、素子１から、混合層１６を取り除いた構成である。このため、素子１ｒでは、ＱＤ層１５の上面は、電子輸送層１７の下面に接している。
ＱＤ層１５（第１層）の内部には、複数のＱＤ蛍光体粒子１５０（第１ナノ粒子）間に空隙（第１空隙）が形成されている。このため、ＱＤ層１５の上面には、複数のＱＤ蛍光体粒子１５０によって凹凸形状が形成されている。また、電子輸送層１７（第２層）の内部には、複数のナノ粒子１７０（第２ナノ粒子）間に空隙（第２空隙）が形成されている。このため、電子輸送層１７の下面には、複数のナノ粒子１７０によって凹凸形状が形成されている。
素子１ｒの構成に関して、本願の発明者ら（以下、発明者ら）は、「第１ナノ粒子の粒径は、第２ナノ粒子の粒径よりも小さいので、第１空隙は、第２空隙よりも小さくなる。それゆえ、第２ナノ粒子は、第１層と第２層との界面の近傍において、第１空隙を埋めるように配置されにくい。また、第１ナノ粒子は、上記界面の近傍において、第２空隙を埋めるように配置されにくい。」という知見を新たに見出した。
以上の点を踏まえ、発明者らは、「素子１ｒでは、第１ナノ粒子と第２ナノ粒子とのサイズ差に起因して、第１層と第２層との接触性が良好できない。つまり、素子１ｒでは、第１ナノ粒子ネットワーク（第１ナノ粒子から成るネットワーク）と第２ナノ粒子ネットワーク（第２ナノ粒子から成るネットワーク）との接触性が良好でない。」という知見を新たに見出した。
さらに、発明者らは、「素子１ｒの内部では、第１ナノ粒子ネットワークと第２ナノ粒子ネットワークとの接触性に起因して、十分に効率的にキャリアを移動させることができない。それゆえ、素子１ｒでは、十分に高い発光効率（エネルギー変換効率）を実現できない」という知見を新たに見出した。素子１ｒに関する上記の問題点は、発明者らによって新たに見出された。
（混合層１６の役割）
素子１ｒに関する上記の問題点を踏まえ、発明者らは、「素子１に積層構造体ＬＳを設ける。つまり、第１層と第２層との間に、第３層（例：混合層１６）を設ける。」という構成を新たに想到した。
図２の（ｂ）には、素子１の積層構造体ＬＳが示されている。混合層１６は、（ｉ）第１層（ＱＤ層１５）と第２層（電子輸送層１７）とに隣接しており、かつ、（ｉｉ）第１ナノ粒子（ＱＤ蛍光体粒子１５０）と第２ナノ粒子（ナノ粒子１７０）とを含んでいる。説明の便宜上、混合層１６に含まれるＱＤ蛍光体粒子１５０を、ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍ（第３層内第１ナノ粒子）とも称する。また、混合層１６に含まれるナノ粒子１７０を、ナノ粒子１７０ｍ（第３層内第２ナノ粒子）とも称する。
第３層は、少なくとも第３層と第１層との界面において（つまり、第３層の下面において）、ナノ粒子１７０ｍ（第３層内第２ナノ粒子）を含んでいる。さらに、第３層は、少なくとも第３層と第２層との界面において（つまり、第３層の上面において）、ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍ（第３層内第１ナノ粒子）を含んでいる。
第３層を設けることにより、ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍによって、第１空隙を好適に埋めることができる。加えて、ナノ粒子１７０ｍを、第２層に含まれるナノ粒子１７０に好適に接触させることができる。また、第３層の内部では、複数のナノ粒子１７０ｍ間に形成された空隙を、ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍによって好適に埋めることもできる。
このように、素子１によれば、第３層を設けることにより、素子１ｒに比べて、第１ナノ粒子ネットワークと第２ナノ粒子ネットワークとの接触性を向上させることができる。それゆえ、素子１の内部において、より効率的にキャリアを移動させることが可能となる。その結果、十分に高い発光効率を実現できる。以上のように、実施形態１によれば、従来よりも性能に優れた素子（発光素子）を提供できる。
（混合層１６の膜厚）
第１層の膜厚（厚さ）をｄ１、第２層の膜厚をｄ２、第３層の膜厚をｄ３とする。ｄ１およびｄ２のうち、大きい方の値を、ｄｍと称する。つまり、ｄｍ＝Ｍａｘ（ｄ１，ｄ２）である。
発明者らは、「ｄ３は、Ｄｍ（実施形態１ではＤ２）の２倍よりも大きく、かつ、ｄｍよりも小さいことが好ましい。」という知見を新たに見出した。つまり、発明者らは、ｄ３は、以下の式（１）、すなわち、
２×Ｄｍ＜ｄ３＜ｄｍ …（１）
という関係を満たすことが好ましいことを新たに見出した。
具体的には、発明者らは、「ｄ３が小さすぎる場合（例：ｄ３≦２×Ｄｍである場合）、素子１の第２層と第３層との界面の近傍において、ナノ粒子１７０ｍと第２層に含まれるナノ粒子１７０との接触面積が低下してしまう。つまり、第１ナノ粒子ネットワークと第２ナノ粒子ネットワークとの接触性を効果的に向上させることができない。その結果、素子１の発光効率が低下しうる。」という問題点を新たに見出した。この点を踏まえ、発明者らは、ｄ３の好ましい数値範囲の下限値を、２×Ｄｍに設定した。
さらに、発明者らは、「ｄ３が大きすぎる場合（ｄ３≧ｄｍである場合）、第３層の電気抵抗が増加してしまう。その結果、素子１の発光効率が低下しうる。」という問題点を新たに見出した。発明者らは、ｄ３の好ましい数値範囲の下限値を、ｄｍに設定した。以上のように、式（１）は、発明者らによって新たに見出された、ｄ３の好ましい数値範囲である。
（混合層１６における第３層内粒径大ナノ粒子と第３層内粒径小ナノ粒子）
発明者らは、素子１（Ｄ１＜Ｄ２の場合）における、ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍ（第３層内第１ナノ粒子）とナノ粒子１７０ｍ（第３層内第２ナノ粒子）との好適な割合をさらに見出した。具体的には、発明者らは、混合層１６において、ナノ粒子１７０ｍ（粒径大のナノ粒子）とＱＤ蛍光体粒子１５０ｍ（粒径小のナノ粒子）との割合（比率）は、体積比で、
ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍ：ナノ粒子１７０ｍ＝１：３〜３：１
であることが好ましいことを見出した。
ここで、混合層１６に含まれる第３層内第１ナノ粒子と第３層内第２ナノ粒子とのうち、粒径（より具体的には、粒径分布の中央値）がより大きいナノ粒子（以下、第３層内粒径大ナノ粒子）の割合（体積％）をＮＮ１とする。素子１の場合、ナノ粒子１７０ｍが第３層内粒径大ナノ粒子である。
また、混合層１６に含まれる第３層内第１ナノ粒子と第３層内第２ナノ粒子とのうち、粒径（より具体的には、粒径分布の中央値）がより小さいナノ粒子（以下、第３層内粒径小ナノ粒子）の割合（体積％）をＮＮ２とする。素子１の場合、ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍが第３層内粒径小ナノ粒子である。
上記割合の関係は、以下の式（２）、すなわち、
１／３≦ＮＮ１／ＮＮ２≦３ …（２）
としても表現できる。このように、発明者らは、第３層内粒径小ナノ粒子に対する第３層内粒径大ナノ粒子の比率は、体積比で、１／３以上かつ３以下であることが好ましいことを見出した。
発明者らは、「第３層内粒径大ナノ粒子の数と第３層内粒径小ナノ粒子の数とが有意に乖離している場合、第３層において、数の少ない方のナノ粒子のネットワーク（第１ナノ粒子ネットワークまたは第２ナノ粒子ネットワークの一方）が形成されにくくなる。その結果、素子１の発光効率が低下しうる。」という問題点を新たに見出した。
この点を踏まえ、発明者らは、第３層内粒径大ナノ粒子と第３層内粒径小ナノ粒子との割合の好適な数値範囲を、式（２）の通り設定した。なお、式（２）の関係は、Ｄ１＞Ｄ２の場合（後述の実施形態２）においても成立する。
加えて、発明者らは、以下の式（３）、すなわち、
１／２≦ＮＮ１／ＮＮ２≦２ …（３）
の関係が満たされることがさらに好ましいことを見出した。式（３）が満たされる場合、第１ナノ粒子ネットワークと第２ナノ粒子ネットワークとの接触性がさらに改善される。なお、式（３）の関係は、Ｄ１＞Ｄ２の場合（後述の実施形態２）においても成立する。
〔変形例〕
ＱＤ層１５は、所定の波長帯の光を吸収して電気信号（例：電圧または電流）を発生させる光吸収層として用いられてもよい。つまり、素子１は、受光素子として用いられてもよい。この場合、ＱＤ層１５は、エネルギー変換効率（発電効率）に優れた光吸収層として機能する。電子機器１００は、例えば太陽電池であってよい。あるいは、受光素子である素子１を、撮像素子（イメージセンサ）として用いることもできる。この場合、電子機器１００は、撮像装置（例：デジタルカメラ）であってもよい。
素子１を受光素子として用いる場合、ＱＤ蛍光体粒子１５０のバンドギャップは、ＥＬによって可視光を発しないように設定されてよい。例えば、ＱＤ蛍光体粒子１５０のバンドギャップは、ＥＬまたはＰＬ（Photo-Luminescence，フォトルミネッセンス）によって不可視光（例：紫外光または赤外光）を発するように設定されてよい。
〔変形例〕
ナノ粒子１７０のバンドギャップは、ＱＤ蛍光体粒子１５０のバンドギャップより大きいことが好ましい。このようにナノ粒子１７０のバンドギャップを設定することにより、ＱＤ蛍光体粒子１５０が発する光が、当該ナノ粒子１７０によって吸収されることを防ぐことができる。さらに、ナノ粒子１７０のバンドギャップは、３．１ｅＶ以上であることが好ましい。このようにナノ粒子１７０のバンドギャップを設定することにより、可視光帯全域に亘って光の取り出し効率が向上する。それゆえ、素子１における可視光の利用効率を高めることができる。例えば、素子１（発光素子）から発せられる可視光を効果的に利用できるため、素子１を表示装置および照明装置の光源として好適に利用できる。
〔実施形態２〕
図３は、実施形態２の素子２の概略的な構成を示す。素子２では、基板１１を除いた各部材が、素子１とは逆の順序によって積層されている。素子２は、下方向から上方向に向かって、基板１１、第２電極１８、電子輸送層１７（第１層）、混合層２６（第３層）、ＱＤ層１５（第２層）、正孔輸送層１４、正孔注入層１３、および第１電極１２をこの順に備えている。
実施形態２では、ＱＤ層１５、混合層２６、および電子輸送層１７から成る構造体を、積層構造体ＬＳ２と称する。積層構造体ＬＳ２では、各部材の上下関係が積層構造体ＬＳとは逆転している。従って、実施形態２では、電子輸送層１７が第１層であり、ＱＤ層１５が第２層である。
このため、実施形態２では、ナノ粒子１７０が第１ナノ粒子であり、ＱＤ蛍光体粒子１５０が第２ナノ粒子である。実施形態２においても、実施形態１と同様に、ナノ粒子１７０の粒径は、ＱＤ蛍光体粒子１５０の粒径よりも大きいものとする。従って、実施形態２では、Ｄ１＞Ｄ２である。それゆえ、Ｄｍ＝Ｄ１である。
（比較例：素子２ｒ）
図４は、混合層２６（第３層）の役割について説明するための図である。図４の（ａ）には、素子２の比較例としての素子２ｒが示されている。素子２ｒは、素子２から、混合層２６を取り除いた構成である。このため、素子２ｒでは、電子輸送層１７の上面は、ＱＤ層１５の下面に接している。
また、電子輸送層１７の下面は、導電層である第２電極１８（電子注入層）に接している。実施形態２では、電子輸送層１７（第１層）の内部において、複数のナノ粒子１７０（第１ナノ粒子）間に空隙（第１空隙）が形成されている。
素子２ｒの構成に関して、発明者らは、「第２ナノ粒子（ＱＤ蛍光体粒子１５０）の粒径は、第１ナノ粒子の粒径よりも小さい。それゆえ、第１ナノ粒子からなる第１層は、第２ナノ粒子の粒径に比べて大きいサイズの空隙（第１空隙）を形成しやすい。そのため、第２ナノ粒子は、第１空隙内に侵入して配置されやすい。」という知見を新たに見出した。
続いて、発明者らは、「第１層中には、第２ナノ粒子より大きいサイズの第１空隙が、第２層側から電子注入層まで貫通する部分が多く存在する。そのような第１層上に第２層を形成した場合、第２ナノ粒子は第１空隙へと侵入して配置され、第１空隙に入り込んだ第２ナノ粒子の一部は、電子注入層に接触する。つまり、第１層において第２ナノ粒子ネットワークが形成され、当該第２ナノ粒子ネットワークが電子注入層に接触する。」という知見を新たに見出した。
さらに、発明者らは、「第２ナノ粒子ネットワークが電子注入層に接触することに起因して、電子輸送層（第１層）の正孔ブロック機能が損なわれる。それゆえ、素子２ｒでは、発光効率が低下する。すなわち、素子２ｒでは、十分に高い発光効率を実現できない。」という知見を新たに見出した。素子２ｒに関する上記の問題点は、発明者らによって新たに見出された。
加えて、発明者らは、「（ｉ）第２ナノ粒子の第１空隙への侵入による第２ナノ粒子ネットワークの形成、および、（ｉｉ）形成された当該第２ナノ粒子ネットワークの電子注入層への接触は、素子の動作中にも経時的に進展する場合がある。これらのことは、素子２ｒの信頼性を大きく損なう。」という知見を新たに見出した。素子２ｒに関する上記の問題点も、発明者らによって新たに見出された。
（混合層２６の役割）
素子２ｒに関する上記の問題点を踏まえ、発明者らは、「素子２に積層構造体ＬＳ２を設ける。つまり、第１層と第２層との間に、第３層（例：混合層２６）を設ける。」という構成を新たに想到した。
図４の（ｂ）には、素子２の積層構造体ＬＳ２が示されている。混合層２６は、（ｉ）第１層（電子輸送層１７）と第２層（ＱＤ層１５）とに隣接しており、かつ、（ｉｉ）第１ナノ粒子（ナノ粒子１７０）と第２ナノ粒子（ＱＤ蛍光体粒子１５０）とを含んでいる。実施形態１と同様に、混合層２６に含まれるＱＤ蛍光体粒子１５０をＱＤ蛍光体粒子１５０ｍ（第３層内第２ナノ粒子）、混合層２６に含まれるナノ粒子１７０をナノ粒子１７０ｍ（第３層内第１ナノ粒子）とも称する。
実施形態２の第３層は、第２層の第２ナノ粒子が第１空隙へと侵入することを防止する物理的な障壁（バリア層）として機能する。第３層は、少なくとも第３層と第１層との界面において（つまり、第３層の下面において）、ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍ（第３層内第２ナノ粒子）を含んでいる。さらに、第３層は、少なくとも第３層と第２層との界面において（つまり、第３層の上面において）、ナノ粒子１７０ｍ（第３層内第１ナノ粒子）を含んでいる。それゆえ、第３層（ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍおよびナノ粒子１７０ｍ）を設けることにより、第２層の第２ナノ粒子が第１層へと侵入し難くなる。その結果、第１層において第２ナノ粒子ネットワークが形成され難くなる。
すなわち、第２ナノ粒子ネットワークが電子注入層に接触する可能性を低減できる。その結果、電子輸送層（第１層）の正孔ブロック機能が喪失することを防止できる。従って、素子２では、電子輸送層に正孔ブロック機能を効果的に発揮させることができる。それゆえ、十分に高い発光効率を実現できる。以上のように、実施形態２によっても、従来よりも性能に優れた素子を提供できる。
（混合層２６の膜厚）
発明者らは、素子２においても、ｄ３は、上述の式（１）を満たすことが好ましいことを新たに見出した。ｄ３の好ましい数値範囲の上限値（ｄｍ）の根拠については、実施形態１と同様である。
発明者らは、「ｄ３が小さすぎる場合（例：ｄ３≦２×Ｄｍである場合）、素子２の第３層において、空隙が生じやすくなる。このため、第３層のバリア層としての機能が低下する。従って、第２層の第２ナノ粒子が第１層へと侵入しやすくなる。その結果、素子２の発光効率が低下しうる。」という問題点を新たに見出した。
以上のことから、発明者らは、素子２においても、ｄ３の好ましい数値範囲の下限値を、２×Ｄｍに設定した。それゆえ、式（１）は、（ｉ）Ｄ１＜Ｄ２の場合（実施形態１）、および、（ｉｉ）Ｄ２＞Ｄ１の場合（実施形態２）の、いずれの場合についても適用可能である。
〔実施形態３〕
図５は、実施形態３の素子３の概略的な構成を示す。素子３は、下方向から上方向に向かって、基板１１、第１電極１２、正孔注入層１３、正孔輸送層１４（第１層）、混合層３６（第３層）、ＱＤ層１５（第２層）、電子輸送層１７、および第２電極１８を、この順に備えている。つまり、素子３では、混合層とＱＤ層との上下関係が、実施形態１の場合とは逆転している。
実施形態３では、正孔輸送層１４、混合層３６、およびＱＤ層１５から成る構造体を、積層構造体ＬＳ３と称する。実施形態３では、正孔輸送層１４は、正孔輸送性に優れた材料を、ナノ粒子１４０（第１ナノ粒子）として含む（図６を参照）。ナノ粒子１４０の材料としては、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、およびＣｕＡｌＯ２等が挙げられる。
実施形態３では、正孔輸送層１４が第１層であり、ＱＤ層１５が第２層である。このため、実施形態３では、ナノ粒子１４０が第１ナノ粒子であり、ＱＤ蛍光体粒子１５０が第２ナノ粒子である。実施形態３では、ナノ粒子１４０の粒径は、ＱＤ蛍光体粒子１５０の粒径よりも小さいものとする。従って、実施形態３では、Ｄ１＜Ｄ２である。それゆえ、Ｄｍ＝Ｄ２である。
但し、ＱＤ蛍光体粒子１５０の粒径は、ナノ粒子１４０の粒径よりも必ずしも大きく設定される必要はない。ＱＤ蛍光体粒子１５０の粒径は、ナノ粒子１４０の粒径よりも小さく設定されてもよい（後述の実施形態４を参照）。
（比較例：素子３ｒ）
図６は、混合層３６（第３層）の役割について説明するための図である。図６の（ａ）には、素子３の比較例としての素子３ｒが示されている。素子３ｒは、素子３から、混合層３６を取り除いた構成である。このため、素子３ｒでは、正孔輸送層１４の上面は、ＱＤ層１５の下面に接している。
発明者らは、素子３ｒにおいても、素子１ｒと同様の問題点が生じることを確認した。つまり、発明者らは、「素子３ｒにおいても、第１ナノ粒子ネットワークと第２ナノ粒子ネットワークとの接触性が良好でない。それゆえ、十分に高い発光効率を実現できない。」ことを確認した。
（混合層３６の役割）
図６の（ｂ）には、素子３の積層構造体ＬＳ３が示されている。混合層３６は、（ｉ）第１層（正孔輸送層１４）と第２層（ＱＤ層１５）とに隣接しており、かつ、（ｉｉ）第１ナノ粒子（ナノ粒子１４０）と第２ナノ粒子（ＱＤ蛍光体粒子１５０）とを含んでいる。説明の便宜上、混合層３６に含まれるナノ粒子１４０をナノ粒子１４０ｍ（第３層内第１ナノ粒子）、混合層３６に含まれるＱＤ蛍光体粒子１５０をＱＤ蛍光体粒子１５０ｍ（第３層内第２ナノ粒子）とも称する。素子３の場合、ＱＤ蛍光体粒子１５０ｍが第３層内粒径大ナノ粒子であり、ナノ粒子１４０ｍが第３層内粒径小ナノ粒子である。
素子３においても、第３層（ナノ粒子１４０ｍおよびＱＤ蛍光体粒子１５０ｍ）を設けることにより、素子３ｒに比べて、第１ナノ粒子ネットワークと第２ナノ粒子ネットワークとの接触性を向上させることができる。このように、実施形態３によっても、従来よりも性能に優れた素子を提供できる。
〔実施形態４〕
本発明の一態様に係る素子は、基板側から上方向に向かって、第１層（下層）、第３層（混合層，中間層）、および第２層（上層）を備えている。下層と上層との組み合わせの一例は、以下の実施例１〜８の通りである。
図７は、実施例１〜８のそれぞれの構成を示す表である。以下では、ＱＤ層を「ＱＤＬ」、電子輸送層を「ＥＴＬ」、正孔輸送層を「ＨＴＬ」と略記する。また、第１ナノ粒子（下層に含まれるナノ粒子）を「ＮＰ１」、第２ナノ粒子（上層に含まれるナノ粒子）を「ＮＰ２」と略記する。
以下に述べるように、下層または上層の一方は、ＱＤＬである。従って、ＮＰ１またはＮＰ２の一方は、ＱＤ蛍光体粒子１５０である。これに対して、下層または上層の他方は、ＥＴＬまたはＨＴＬである。従って、ＮＰ１またはＮＰ２の他方は、ナノ粒子１４０またはナノ粒子１７０である。
（実施例１）
・下層：ＱＤＬ；
・上層：ＥＴＬ；
・Ｄ１＜Ｄ２（ＮＰ１はＮＰ２に比べてサイズが小さい）；
実施例１は、実施形態１において説明された構成に相当する。実施例１によれば、「第３層を設けることにより、第１ナノ粒子ネットワークと第２ナノ粒子ネットワークとの接触性を向上させることができる。」という効果（以下、効果Ａ）を奏する。
実施例１の典型例として、Ｄ１＝８ｎｍ、ｄ１＝４０ｎｍ、Ｄ２＝１６ｎｍ、ｄ２＝８０ｍ、ｄ３＝４０ｎｍである。図７において、括弧内の数値は、好ましい数値範囲を示す。実施例１では、Ｄ１は４〜１６ｎｍ、ｄ１は８〜８０ｎｍ、Ｄ２は８〜６０ｎｍ、ｄ２は４０〜１６０ｎｍであることが好ましい。
実施例１の典型例の場合、Ｄｍ＝Ｄ２＝１６ｎｍであるので、２×Ｄｍ＝３２ｎｍである。また、ｄｍ＝ｄ２＝８０ｎｍである。従って、実施例１の典型例では、ｄ３は３２〜８０ｎｍであることが好ましい。
（実施例２）
・下層：ＥＴＬ；
・上層：ＱＤＬ；
・Ｄ１＞Ｄ２（ＮＰ２はＮＰ１に比べてサイズが小さい）；
実施例２は、実施形態２において説明された構成に相当する。実施例２によれば、「第３層を設けることにより、第２層（上層）から第１層（下層）の下方に至る第２ナノ粒子ネットワークが形成されることを防止できる。」という効果（以下、効果Ｂ）を奏する。
実施例２の典型例では、（ｉ）Ｄ１とＤ２とが、実施例１の典型例と逆転しており、かつ、（ｉｉ）ｄ１とｄ２とが、実施例１の典型例と逆転している。Ｄ１〜ｄ２のそれぞれの好ましい数値範囲についても、同様である。
実施例２の典型例の場合、Ｄｍ＝Ｄ１＝１６ｎｍであるので、２×Ｄｍ＝３２ｎｍである。また、ｄｍ＝ｄ１＝８０ｎｍである。このように、実施例２の典型例では、Ｄｍおよびｄｍの値が、実施例１の典型例と等しい。従って、実施例２の典型例において、ｄ３の好ましい数値範囲は、実施例１の典型例と同様である。
（実施例３）
・下層：ＱＤＬ；
・上層：ＥＴＬ；
・Ｄ１＞Ｄ２；
実施例３では、ＮＰ１のサイズとＮＰ２との大小関係が、実施例１とは逆転している。実施例３において、ＮＰ１のサイズとＮＰ２のサイズとの大小関係は実施例２と同様である。従って、効果Ｂを奏する。
実施例３の典型例において、Ｄ１およびｄ１は、実施例１と同様である。実施例３の典型例として、Ｄ２＝３ｎｍ、ｄ２＝８０ｍ、ｄ３＝３０ｎｍである。実施例３では、Ｄ２は１〜１３ｎｍ、ｄ２は４０〜１６０ｎｍであることが好ましい。
実施例３の典型例の場合、Ｄｍ＝Ｄ１＝８ｎｍであるので、２×Ｄｍ＝１６ｎｍである。また、ｄｍ＝ｄ２＝８０ｎｍである。従って、実施例３の典型例では、ｄ３は１６〜８０ｎｍであることが好ましい。
（実施例４）
・下層：ＥＴＬ；
・上層：ＱＤＬ；
・Ｄ１＜Ｄ２；
実施例４では、ＮＰ１のサイズとＮＰ２との大小関係が、実施例２とは逆転している。実施例４において、ＮＰ１のサイズとＮＰ２のサイズとの大小関係は実施例１と同様である。従って、効果Ａを奏する。
実施例４の典型例では、（ｉ）Ｄ１とＤ２とが、実施例３の典型例と逆転しており、かつ、（ｉｉ）ｄ１とｄ２とが、実施例３の典型例と逆転している。Ｄ１〜ｄ２のそれぞれの好ましい数値範囲についても、同様である。
実施例４の典型例の場合、Ｄｍ＝Ｄ２＝８ｎｍであるので、２×Ｄｍ＝１６ｎｍである。また、ｄｍ＝ｄ１＝８０ｎｍである。このように、実施例４の典型例では、Ｄｍおよびｄｍの値が、実施例３の典型例と等しい。従って、実施例４の典型例において、ｄ３の好ましい数値範囲は、実施例３の典型例と同様である。
（実施例５）
・下層：ＱＤＬ；
・上層：ＨＴＬ；
・Ｄ１＜Ｄ２；
実施例５は、実施例１の上層を、ＥＴＬからＨＴＬに置き換えた構成である。実施例５において、ＮＰ１のサイズとＮＰ２のサイズとの大小関係は実施例１と同様である。従って、効果Ａを奏する。実施例５において、Ｄ１〜ｄ２のそれぞれは、実施例１と同様である。従って、実施例５において、ｄ３も実施例１と同様である。
（実施例６）
・下層：ＨＴＬ；
・上層：ＱＤＬ；
・Ｄ１＞Ｄ２；
実施例６は、実施例２の下層を、ＥＴＬからＨＴＬに置き換えた構成である。実施例６において、ＮＰ１のサイズとＮＰ２のサイズとの大小関係は実施例２と同様である。従って、効果Ｂを奏する。実施例６において、Ｄ１〜ｄ２のそれぞれは、実施例２と同様である。従って、実施例６において、ｄ３も実施例２と同様である。
（実施例７）
・下層：ＱＤＬ；
・上層：ＨＴＬ；
・Ｄ１＞Ｄ２；
実施例７では、ＮＰ１のサイズとＮＰ２との大小関係が、実施例５とは逆転している。実施例７において、ＮＰ１のサイズとＮＰ２のサイズとの大小関係は実施例２と同様である。従って、効果Ｂを奏する。実施例７において、Ｄ１〜ｄ２のそれぞれは、実施例３と同様である。従って、実施例７において、ｄ３も実施例３と同様である。
（実施例８）
・下層：ＨＴＬ；
・上層：ＱＤＬ；
・Ｄ１＜Ｄ２；
実施例８は、実施形態３において説明された構成に相当する。実施例８において、ＮＰ１のサイズとＮＰ２のサイズとの大小関係は実施例１と同様である。従って、効果Ａを奏する。実施例８において、Ｄ１〜ｄ２のそれぞれは、実施例４と同様である。従って、実施例８において、ｄ３も実施例４と同様である。
〔実施形態５〕
本発明の一態様に係る素子の製造方法では、第１層（下層）、第３層（混合層，中間層）、および第２層（上層）が、この順に形成される。以下、当該製造方法の一例について述べる。
まず、（ｉ）第１層の材料である第１液体組成物（第１ナノ粒子が溶媒中に分散された液体組成物）、（ｉｉ）第２層の材料である第２液体組成物（第２ナノ粒子溶媒中に分散された液体組成物）、および、（ｉｉｉ）第３層の材料である第３液体組成物（第１ナノ粒子および第２ナノ粒子が溶媒中に分散された液体組成物）を準備する。
なお、各液体組成物の溶媒に関しては、第１液体組成物、第３液体組成物、および第２液体組成物の塗布順に、無極性溶媒（疎水性溶媒）と極性溶媒（親水性溶媒）とを交互に用いることが好ましい。無極性溶媒の例としては、ヘキサン、オクタン、またはトルエン等が挙げられる。また、極性溶媒の例としては、水、メタノール、エタノール、およびＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等が挙げられる。
例えば、第１液体組成物の溶媒（以下、第１溶媒）として無極性溶媒を用いる場合には、（ｉ）第３液体組成物の溶媒（以下、第３溶媒）として極性溶媒を、（ｉｉ）第２液体組成物の溶媒（以下、第２溶媒）として無極性溶媒を用いることが好ましい。これに対して、第１溶媒として極性溶媒を用いる場合には、（ｉ）第３溶媒として無極性溶媒を、（ｉｉ）第２溶媒として極性溶媒を用いることが好ましい。
このように、第３溶媒の極性（親水性）を、第１溶媒および第２溶媒と相違させることにより、第３層と第１層・第２層との間での成分の混合を防止できる。例えば、第３層に含まれる第１ナノ粒子および第２ナノ粒子（例：素子１の場合、混合層１６に含まれるＱＤ蛍光体粒子１５０ｍおよびナノ粒子１７０ｍ）が、（ｉ）第１層に含まれる第１ナノ粒子（例：ＱＤ層１５に含まれるＱＤ蛍光体粒子１５０）、および、（ｉｉ）第２層に含まれる第２ナノ粒子（例：電子輸送層１７に含まれるナノ粒子１７０）と混合することを防止できる。
続いて、第１層を製膜する。まず、すでに成膜された所定の層（例：素子１の場合、正孔輸送層１４）の上面に第１液体組成物（第１ナノ粒子を含む液体組成物）を塗布し、第１液体組成物の塗布膜を形成する。そして、第１溶媒を揮発させる（例：塗布膜を自然乾燥させる）ことに伴い、当該塗布膜は、固体化（硬化）する。その結果、第１層を成膜できる。
その後、成膜された第１層の上面に第３液体組成物（第１ナノ粒子および第２ナノ粒子を含む液体組成物）を塗布し、第３液体組成物の塗布膜を形成する。そして、第３溶媒を揮発させることにより、第３層を成膜する。
続いて、成膜された第３層の上面に第２液体組成物（第２ナノ粒子を含む液体組成物）を塗布し、第２液体組成物の塗布膜を形成する。そして、第２溶媒を揮発させることにより、第２層を成膜する。以上のように、第１層、第３層、および第２層を下側からこの順に有する素子を得ることができる。
（ナノ粒子に適したリガンドの例）
第１液体組成物には、第１ナノ粒子を溶媒中に好適に分散させるために、当該第１ナノ粒子をレセプタとするリガンド（配位子）（第１リガンド）がさらに含まれていることが好ましい。第１リガンドは、第１ナノ粒子の表面を保護する役割をも担う。第１ナノ粒子および第１リガンドを含む第１液体組成物を用いた場合、第１ナノ粒子の表面が第１リガンドによって保護された第１層を得ることができる。従って、第１層の化学的または物理的な安定性が向上する。
同様に、第２液体組成物には、第２ナノ粒子を溶媒中に好適に分散させるために、当該第２ナノ粒子をレセプタとするリガンド（第２リガンド）がさらに含まれていることが好ましい。第２リガンドは、第２ナノ粒子の表面を保護する役割をも担う。第２ナノ粒子および第２リガンドを含む第２液体組成物を用いた場合、第２ナノ粒子の表面が第２リガンドによって保護された第２層を得ることができる。従って、第２層の化学的または物理的な安定性が向上する。
第３液体組成物には、第１ナノ粒子を溶媒中に好適に分散させるために、当該第１ナノ粒子をレセプタとするリガンド（第３リガンド）がさらに含まれていることが好ましい。第３リガンドは、第１ナノ粒子の表面を保護する役割をも担う。第１ナノ粒子および第３リガンドを含む第３液体組成物を用いた場合、第１ナノ粒子の表面が第３リガンドによって保護された第３層を得ることができる。従って、第３層の化学的または物理的な安定性が向上する。
さらに、第３液体組成物には、第２ナノ粒子を溶媒中に好適に分散させるために、当該第２ナノ粒子をレセプタとするリガンド（第４リガンド）がさらに含まれていることが好ましい。第４リガンドは、第２ナノ粒子の表面を保護する役割をも担う。第２ナノ粒子および第４リガンドを含む第３液体組成物を用いた場合、第２ナノ粒子の表面が第４リガンドによって保護された第３層を得ることができる。従って、第３層の化学的または物理的な安定性がさらに向上する。
図８は、各層（ＱＤＬ、ＨＴＬ、およびＥＴＬ）のナノ粒子の材料に適したリガンドの一例を示す表である。図８の各層は、下層（第１層）または上層（第２層）である。従って、図８の各ナノ粒子は、第１ナノ粒子または第２ナノ粒子である。図８の各ナノ粒子の材料については、すでに説明されているため、説明を繰り返さない。
図８における「Ｒ」は、疎水基を示す。つまり、リガンドは、疎水基を含んでいてよい。当該疎水基の例としては、アルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１）およびアルケニル基（ＣｎＨ２ｎ−１）を挙げることができる。なお、ｎは８〜１８程度であることが好ましい。当該疎水基は、直鎖状炭化水素基であることが好ましい。つまり、リガンドは、直鎖状炭化水素基を含んでいることが好ましい。
（ナノ粒子を無極性溶媒に分散する場合）
ＱＤＬのナノ粒子（例：ＱＤ蛍光体粒子１５０）を無極性溶媒に分散する場合、リガンドの種類は、例えばチオール（Ｒ−ＳＨ）、アミン（Ｒ−ＮＨ２）、および有機リン化合物等である。チオールとしては、例えばドデカンチオールが用いられる。アミンとしては、例えばオレイルアミン、ドデシルアミン、および、ヘキサデシルアミン等が用いられる。有機リン化合物等としては、例えばトリオクチルホスフィンおよびトリオクチルホスフィンオキシドが用いられる。
ＨＴＬのナノ粒子（例：ナノ粒子１４０）およびＥＴＬのナノ粒子（例：ナノ粒子１７０）を無極性溶媒に分散する場合、リガンドの種類は、例えばカルボン酸（Ｒ−ＣＯＯＨ）およびアミン等である。カルボン酸としては、例えばパルミチン酸およびオレイン酸が用いられる。アミンとしては、例えばヘキサデシルアミンおよびオレイルアミンが用いられる。
（ナノ粒子を極性溶媒に分散する場合）
ＱＤＬのナノ粒子を極性溶媒に分散する場合、リガンドの種類は、例えば、Ａ１−Ｒ１−Ｂ１（Ｒ１：炭化水素を含む原子団、Ａ１：ナノ粒子に配位する官能基、Ｂ１：極性を有する官能基）である。Ｒ１の例としては、（ｉ）アルキレン基（ＣｎＨ２ｎ）、および、（ｉｉ）アルケニル基から水素を１つ取り除いた不飽和炭化水素基（ＣｎＨ２ｎ−２）、を挙げることができる。なお、ｎは８以上かつ１８以下であることが好ましい。この場合、高い発光効率が得られる。また、当該原子団は、直鎖状炭化水素基を含むことが好ましい。つまり、リガンドは、直鎖状炭化水素を含んでいることが好ましい。この場合、高い発光効率が得られる。Ａ１の例としては、アミノ基（−ＮＨ２）およびメルカプト基（−ＳＨ）等が挙げられる。また、Ｂ１の例としては、水酸基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、およびアミノ基等が挙げられる。
リガンドの具体例としては、１２−アミノ−１−ドデカンチオール、１２−アミノドデカン酸、および、１２−メルカプトドデカン酸等が挙げられる。また、「Ｒ１」はポリエチレングリコールを含んでいてもよい。この場合、極性溶媒への分散性が良好となる。
これに対して、ＨＴＬのナノ粒子およびＥＴＬのナノ粒子を極性溶媒に分散する場合、リガンドの種類は、例えば、Ａ２−Ｒ２−Ｂ２（Ｒ２：炭化水素を含む原子団、Ａ２：ナノ粒子に配位する官能基、Ｂ２：極性を有する官能基）である。Ｒ２の例としては、（ｉ）アルキレン基（ＣｋＨ２ｋ）、および、（ｉｉ）アルケニル基から水素を１つ取り除いた不飽和炭化水素基（ＣｋＨ２ｋ−２）、を挙げることができる。なお、ｋは１以上かつ７以下であることが好ましい。この場合、ナノ粒子間のキャリア伝導が良好となる。当該原子団は、直鎖状炭化水素基を含むことが好ましい。つまり、リガンドは、直鎖状炭化水素基を含んでいることが好ましい。リガンドの具体例としては、エタノールアミン、３−アミノプロパン酸、および、グリコール酸等が挙げられる。Ａ２の例としては、カルボキシル基およびアミノ基等が挙げられる。Ｂ２の例としては、上述のＢ１と同様に、水酸基、カルボキシル基、およびアミノ基等が挙げられる。
なお、ＨＴＬのナノ粒子およびＥＴＬのナノ粒子が無機酸化物からなる場合、リガンドはなくともよい。その理由は、無機酸化物からなるナノ粒子は、極性溶媒との親和性が高いためである。
また、第３層中における第１ナノ粒子および第２ナノ粒子の分布が均一であるほど、上述の効果Ａおよび効果Ｂを好適に奏することができる。つまり、第３層中における第１ナノ粒子および第２ナノ粒子の分布は、略均一であることが好ましい。
第３溶媒が極性溶媒の場合、Ｂ１およびＢ２（極性を有する官能基）は、同じ官能基であることが好ましい。この場合、第３層中において同種のナノ粒子が遍在することを抑制できる。従って、第３層中における第１ナノ粒子および第２ナノ粒子の分布の均一性が向上し、効果Ａおよび効果Ｂをより好適に奏する。
さらに、Ｒ１およびＲ２（炭化水素を含む原子団）は、同じ原子団であることが好ましい。この場合、第３層中において同種のナノ粒子が遍在することをさらに抑制できる。従って、第３層中における第１ナノ粒子および第２ナノ粒子の分布の均一性がさらに向上され、効果Ａおよび効果Ｂをより一層効果的に奏する。
また、第３溶媒が無極性溶媒の場合、第１ナノ粒子に配位するリガンド中の疎水基と第２ナノ粒子に配位するリガンド中の疎水基とは同じであることが好ましい。この場合、第３層中において同種のナノ粒子が遍在することを効果的に抑制できるので、効果Ａおよび効果Ｂを好適に奏する。
〔まとめ〕
態様１の素子は、第１ナノ粒子を含む第１層と、上記第１ナノ粒子とは異なる種類のナノ粒子である第２ナノ粒子を含む第２層と、上記第１層と上記第２層とに隣接するように挟まれた第３層と、を備え、上記第１ナノ粒子または上記第２ナノ粒子の一方は、量子ドット蛍光体粒子であり、上記第３層は、上記第１ナノ粒子と上記第２ナノ粒子とを含む。
態様２の素子は、上記第１層と上記第２層と上記第３層とを支持する基板をさらに備え、上記第１層は、上記第２層に比べて、上記基板により近い位置に配置されており、上記第１層に含まれる上記第１ナノ粒子の粒径分布の中央値を第１中央値として、上記第２層に含まれる上記第２ナノ粒子の粒径分布の中央値を第２中央値として、上記第１中央値は、上記第２中央値よりも小さい。
態様３の素子は、上記第１層と上記第２層と上記第３層とを支持する基板をさらに備え、上記第１層は、上記第２層に比べて、上記基板により近い位置に配置されており、上記第１層に含まれる上記第１ナノ粒子の粒径分布の中央値を第１中央値として、上記第２層に含まれる上記第２ナノ粒子の粒径分布の中央値を第２中央値として、上記第１中央値は、上記第２中央値よりも大きい。
態様４の素子では、上記第３層は、少なくとも上記第３層と上記第１層との界面において、上記第２ナノ粒子を含んでおり、少なくとも上記第３層と上記第２層との界面において、上記第１ナノ粒子を含んでいる。
態様５の素子では、上記第１中央値および上記第２中央値のうち、大きい方の中央値をＤｍとして、上記第１層の膜厚および上記第２層の膜厚のうち、大きい方の膜厚をｄｍとして、上記第３層の膜厚は、Ｄｍを２倍した値よりも大きく、かつ、ｄｍよりも小さい。
態様６の素子では、上記第３層に含まれる上記第１ナノ粒子および上記第２ナノ粒子のうち、粒径分布の中央値がより大きいナノ粒子を第３層内粒径大ナノ粒子として、粒径分布の中央値がより小さいナノ粒子を第３層内粒径小ナノ粒子として、上記第３層内粒径小ナノ粒子に対する上記第３層内粒径大ナノ粒子の比率は、体積比で、１／３以上かつ３以下である。
態様７の素子では、上記第３層内粒径小ナノ粒子に対する上記第３層内粒径大ナノ粒子の比率は、体積比で、１／２以上かつ２以下である。
態様８の電子機器は、本発明の一態様に係る素子を備えている。
態様９の素子の製造方法は、本発明の一態様に係る素子の製造方法であって、上記第１ナノ粒子を含む第１液体組成物を用いて、上記第１層を成膜する工程と、上記第１層を成膜する工程の後に、上記第１ナノ粒子および上記第２ナノ粒子を含む第３液体組成物を用いて、上記第３層を成膜する工程と、上記第３層を成膜する工程の後に、上記第２ナノ粒子を含む第２液体組成物を用いて、上記第２層を形成する工程と、を含む。
態様１０の素子の製造方法では、上記第１液体組成物の溶媒を第１溶媒として、上記第２液体組成物の溶媒を第２溶媒として、上記第３液体組成物の溶媒を第３溶媒として、上記第１溶媒および上記第２溶媒は無極性溶媒であり、上記第３溶媒は極性溶媒である。
態様１１の素子の製造方法では、上記第１液体組成物の溶媒を第１溶媒として、上記第２液体組成物の溶媒を第２溶媒として、上記第３液体組成物の溶媒を第３溶媒として、上記第１溶媒および上記第２溶媒は極性溶媒であり、上記第３溶媒は無極性溶媒である。
態様１２の素子の製造方法では、上記第１液体組成物は、上記第１ナノ粒子をレセプタとする第１リガンドをさらに含んでいる。
態様１３の素子の製造方法では、上記第２液体組成物は、上記第２ナノ粒子をレセプタとする第２リガンドをさらに含んでいる。
〔付記事項〕
本発明の一態様は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。
１，２，３ 素子
１１ 基板
１４ 正孔輸送層（第１層，第２層）
１５ ＱＤ層（第１層，第２層）
１６，２６，３６ 混合層（第３層）
１７ 電子輸送層（第１層，第２層）
１００ 電子機器
１４０ ナノ粒子（第１ナノ粒子，第２ナノ粒子）
１４０ｍ 第３層に含まれるナノ粒子（第３層内粒径小ナノ粒子）
１５０ ＱＤ蛍光体粒子（量子ドット蛍光体粒子，第１ナノ粒子，第２ナノ粒子）
１５０ｍ 第３層に含まれるＱＤ蛍光体粒子（第３層内粒径小ナノ粒子，第３層内粒径大ナノ粒子）
１７０ ナノ粒子（第１ナノ粒子，第２ナノ粒子）
１７０ｍ 第３層に含まれるナノ粒子（第３層内粒径大ナノ粒子）
ＬＳ，ＬＳ２，ＬＳ３ 積層構造体
Ｄ１ 第１中央値
Ｄ２ 第２中央値
Ｄｍ Ｄ１およびＤ２のうち大きい方の値
ｄ１ 第１層の膜厚
ｄ２ 第２層の膜厚
ｄｍ ｄ１およびｄ２のうち大きい方の値
ｄ３ 第３層の膜厚

Claims (11)

  1. 第１ナノ粒子を含む第１層と、
    上記第１ナノ粒子とは異なる種類のナノ粒子である第２ナノ粒子を含む第２層と、
    上記第１層と上記第２層とに隣接するように挟まれた第３層と、を備え、
    上記第１ナノ粒子または上記第２ナノ粒子の一方は、量子ドット蛍光体粒子であり、
    上記第３層は、上記第１ナノ粒子と上記第２ナノ粒子とを含むことを特徴とする素子の製造方法であって、
    上記第１ナノ粒子を含む第１液体組成物を用いて、上記第１層を成膜する工程と、
    上記第１層を成膜する工程の後に、上記第１ナノ粒子および上記第２ナノ粒子を含む第３液体組成物を用いて、上記第３層を成膜する工程と、
    上記第３層を成膜する工程の後に、上記第２ナノ粒子を含む第２液体組成物を用いて、上記第２層を形成する工程と、を含むことを特徴とする素子の製造方法。
  2. 上記第１層と上記第２層と上記第３層とを支持する基板をさらに備え、
    上記第１層は、上記第２層に比べて、上記基板により近い位置に配置されており、
    上記第１層に含まれる上記第１ナノ粒子の粒径分布の中央値を第１中央値として、
    上記第２層に含まれる上記第２ナノ粒子の粒径分布の中央値を第２中央値として、
    上記第１中央値は、上記第２中央値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の素子の製造方法。
  3. 上記第１層と上記第２層と上記第３層とを支持する基板をさらに備え、
    上記第１層は、上記第２層に比べて、上記基板により近い位置に配置されており、
    上記第１層に含まれる上記第１ナノ粒子の粒径分布の中央値を第１中央値として、
    上記第２層に含まれる上記第２ナノ粒子の粒径分布の中央値を第２中央値として、
    上記第１中央値は、上記第２中央値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の素子の製造方法。
  4. 上記第３層は、
    少なくとも上記第３層と上記第１層との界面において、上記第２ナノ粒子を含んでおり、
    少なくとも上記第３層と上記第２層との界面において、上記第１ナノ粒子を含んでいることを特徴とする請求項２または３に記載の素子の製造方法。
  5. 上記第１中央値および上記第２中央値のうち、大きい方の中央値をＤｍとして、
    上記第１層の厚さおよび上記第２層の厚さのうち、大きい方の厚さをｄｍとして、
    上記第３層の厚さは、Ｄｍの２倍よりも大きく、かつ、ｄｍよりも小さいことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
  6. 上記第３層に含まれる上記第１ナノ粒子および上記第２ナノ粒子のうち、
    粒径分布の中央値がより大きいナノ粒子を第３層内粒径大ナノ粒子として、
    粒径分布の中央値がより小さいナノ粒子を第３層内粒径小ナノ粒子として、
    上記第３層内粒径小ナノ粒子に対する上記第３層内粒径大ナノ粒子の比率は、体積比で、１／３以上かつ３以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
  7. 上記第３層内粒径小ナノ粒子に対する上記第３層内粒径大ナノ粒子の比率は、体積比で、１／２以上かつ２以下であることを特徴とする請求項６に記載の素子の製造方法。
  8. 上記第１液体組成物の溶媒を第１溶媒として、
    上記第２液体組成物の溶媒を第２溶媒として、
    上記第３液体組成物の溶媒を第３溶媒として、
    上記第１溶媒および上記第２溶媒は無極性溶媒であり、
    上記第３溶媒は極性溶媒であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
  9. 上記第１液体組成物の溶媒を第１溶媒として、
    上記第２液体組成物の溶媒を第２溶媒として、
    上記第３液体組成物の溶媒を第３溶媒として、
    上記第１溶媒および上記第２溶媒は極性溶媒であり、
    上記第３溶媒は無極性溶媒であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
  10. 上記第１液体組成物は、上記第１ナノ粒子をレセプタとする第１リガンドをさらに含んでいることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
  11. 上記第２液体組成物は、上記第２ナノ粒子をレセプタとする第２リガンドをさらに含んでいることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
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