KR101304635B1 - 무기물 발광 다이오드 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무기물 발광 다이오드 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무기물인 반도체 나노 결정층을 포함하는 발광 다이오드에서 반도체 나노결정층의 상부에 형성되는 전자 수송층 또는 정공수송층은 비정질 무기물로 이루어지며, 반도체 결정층의 하부에 형성되는 정공 수송층 또는 전자 수송층은 무기물로 이루어진 무기물 발광 다이오드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 무기물 발광 다이오드의 제조방법은 반도체 결정층의 반도체 발광물질의 특성을 유지할 수 있는 방법으로 무기물 발광 다이오드를 제조할 수 있으며, 안정하게 구동되고, 발광효율이 높은 무기물 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
무기물 발광 다이오드, 비정질 무기 전자수송층, 반도체 결정층
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무기물 발광 다이오드의 개략도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 무기물 발광 다이오드의 개략도이고,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 무기물 발광 다이오드의 개략도이며,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 무기발광 다이오드의 발광세기를 나타낸 그래프이고,
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 무기발광 다이오드의 전압 상승에 따른 단위면적당 빛의 밝기를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 기판, 12 : 제 1전극,
13 : 무기 정공수송층, 14 : 반도체 나노결정층,
15 : 무기 전자 수송층, 16 : 제 2전극,
21 : 기판, 22 : 제 1전극,
23 : 무기 정공수송층, 24 : 반도체 나노결정층,
25 : 무기 전자 수송층, 26 : 제 2전극,
31 : 기판, 32 : 제 1전극,
33 : 무기 정공수송층, 34 : 반도체 나노결정층,
35 : 무기 전자 수송층, 36 : 제 2전극
본 발명은 무기물 발광 다이오드 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무기물인 반도체 나노 결정층을 포함하는 발광 다이오드에서 반도체 나노결정층의 상부에 형성되는 전자 수송층 또는 정공수송층은 비정질 무기물로 이루어지며, 반도체 결정층의 하부에 형성되는 정공 수송층 또는 전자 수송층은 무기물로 이루어진 무기물 발광 다이오드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
유기 발광물질의 분해(degradation)로 인한 유기발광 다이오드의 수명저하 문제를 해결하기 위해서 다양한 시도가 이루어 졌으며, 미국특허 공개 제2004/0023010호는 발광물질을 무기물인 양자점을 사용하고 전자 수송층과 정공 수송층을 유기물 박막을 사용한 발광 다이오드를 개시하고 있다.
상기 미국 공개특허의 발광 다이오드는 무기물로 이루어진 발광층과 접촉하고 있는 유기물 박막층으로 인하여 유-무기 계면에서 결함(defect)이 쉽게 발생하고 이로 인해 소자 구동시 안정성이 떨어지며, 유기물 박막층이 공기, 수분 등으로 인해 분해 또는 열화되기 쉬우므로 별도의 캡슐화(encapsulation) 공정을 사용하거나, 산소, 질소가 없는 글로브 박스 내에서 제조하여야 하는 문제가 있었다.
미국 특허 제 6,797,412는 발광층으로 클래드 된 양자점 박막을 정공수송 층으로, p형 반도체층을 전자 수송층으로 n형 반도체 층을 사용한 무기물만으로 구성된 발광 다이오드를 개시하고 있으나,
상기 미국 특허의 발광 다이오드는 기판 위에 p 도핑된 실리콘 층 및 실리콘 층을 형성하고 그 위에 순차적으로 정공 수송층, 양자점 박막, 전자 수송층을 형성한 것으로 이와 같은 구조를 갖는 발광 다이오드의 형성 시에 양자점 박막 위에 n형 반도체 층을 고온에서 증착하거나, 결정성장 시에는 양자점 박막층의 양자점이 고온으로 인하여 고유의 물성인 양자제한 효과를 잃어버려 발광효율이 저하되고 양자점 박막층의 구조가 변하는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 나노결정층을 손상하지 않으면서 반도체 나노결정층 상부에 무기물층을 형성하여 무기물로만 구성된 무기물 발광 다이오드를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안정하게 구동되고, 발광효율이 높은 무기물로만 구성된 무기물 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 반도체 나노결정층의 상부에 형성되는 제 2 무기물층을 용액 코팅법 또는 기상 코팅법으로 형성하는 무기물 발광 다이오드의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 제 1전극을 형성하는 단계;
제 1 무기물층을 형성하는 단계;
상기 제 1 무기물층 위에 반도체 나노 결정층을 형성하는 단계;
상기 반도체 나노결정층 위에 용액 코팅법 또는 기상 코팅법을 사용하여 비 정질 제 2 무기물층을 형성하는 단계; 및
상기 제 2 무기물층 위에 제 2전극을 형성하는 단계를 포함하는 무기물 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.
상기 제 1 무기물층을 형성하는 단계는 기판 또는 제 1전극 상에 무기물을 MOCVD 법, ALD 등의 결정성장법 또는 비정질 무기물 박막을 증착 후 어닐링하는 결정질 무기물 형성방법으로 형성되거나,
제 1전극 상에 무기물을 유기용매에 분산시킨 용액을 졸-겔(sol-gel)법, 스핀코팅, 프린팅, 캐스팅 및 스프레이법 등에서 선택되는 용액 코팅법; 또는 화학 기상 증착법(CVD), 스퍼터링(sputtering), e-빔 증착(e-beam evaporation) 및 진공증착법 등 에서 선택되는 기상 코팅법과 같은 비정질 무기물 형성방법으로 형성될 수 있다.
상기 증착 후 어닐닝 방법을 사용하여 제 1 무기물층을 형성할 경우에는 유리나 플라스틱 기판을 사용할 수 있도록 150℃ 이하에서 어닐링하는 것이 좋다.
또한, 제 1 무기물층이 결정 성장법으로 형성되는 경우에는 기판 위에서 제 1 무기물층이 성장되어야 하므로 제 1전극은 기판상의 전면에 형성되기 보다는 도 3에 도시된 바와 같이, 기판의 일면에 형성하는 것이 좋다.
본 발명의 무기물 발광다이오드는 제 1 무기물층이 형성된 후에 그 위에 반도체 나노결정층이 형성되기 때문에, 제 1 무기물층은 저온에서 공정이 이루어지는 용액코팅법, 기상코팅법 외에도 고온이 필요한 결정질 형성방법을 통해서 제조될 수 있다.
이렇게 형성된 제 1 무기물층은 정공을 반도체 나노결정층으로 수송하는 정공수송층으로 사용되거나, 전자를 반도체 나노결정층으로 수송하는 전자 수송층으로 사용될 수 있다.
상기 반도체 나노결정층을 형성하는 단계는 제 1 무기물층 위에 반도체 나노결정을 나노결정이 한분자씩 배열되어 있는 단일막 형태로 배열하는 것이 좋으며, 상기 반도체 나노결정 단일막을 반복적으로 배열하여 다층으로 쌓을 수도 있다.
상기 반도체 나노결정을 단일막으로 배열하는 방법은 스핀 코팅(spin coating), 딥핑(dipping), 분무 코팅(spray coating), 블레이드 코팅(blade coating) 등의 공지된 반도체 나노결정 배열방법과, 한국특허출원 제2005-0060215호에 기재된 방법인 나노결정의 표면을 치환하여 개질한 다음, 유기용매를 진공 건조하여 제거한 후 수용액에 분산하고 원심분리로 입자의 응집체 및 불순물을 제거 하여 수득한 나노결정의 수용액을 이용해 스핀코팅이나 딥코팅과 같은 습식공정으로 박막을 형성하는 방법 등을 사용할 수 있다.
또한, 반도체 나노결정을 단일막으로 배열한 후 반도체 나노결정들 사이의 간격(void)으로 인한 전류누설 등을 방지하기 위해서 반도체 나노결정들 사이에 절연물질을 충진할 수 있다.
반도체 나노결정층을 형성하는 단계 후, 제 2 무기물층을 형성하기 전에 상기 반도체 나노결정층 상에 보호층을 형성할 수 있다. 상기 보호층은 반도체 나노결정층의 반도체 나노결정이 제 2 무기물층 형성시 사용되는 용매에 녹거나 배열구조 등이 변하는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 보호층의 재질은 제한이 없으며, 본 발명에서는 SiO2를 사용하여 스퍼터링(sputtering), e-빔 증착(e-beam evaporation), 진공증착법 등을 통해서 형성할 수 있다.
상기 보호층의 두께는 전류가 통할 수 있는 정도의 두께이면 제한이 없으며, 바람직하게는 쉽게 캐리어(carrier)의 터널링이 일어날수 있도록 2nm 이하의 두께가 좋다.
상기 제 2 무기물층을 형성하는 단계는 반도체 나노결정층의 반도체의 특성을 유지하기 위해서 저온에서 공정이 이루어지는 용액코팅법, 기상코팅법을 사용할 수 있다. 상기 용액코팅법으로는 졸-겔(sol-gel)법, 스핀코팅, 프린팅, 캐스팅 및 스프레이법 등이 있으며, 상기 코팅법으로는 화학 기상 증착법(CVD), 스퍼터링(sputtering), e-빔 증착(e-beam evaporation) 및 진공 증착법 등이 사용될 수 있 다. 이와 같은 방법으로 제조된 제 2 무기물층은 무정형, 다결정 형태의 비정질 무기물 박막이 형성되게 되며, 제 2무기물층은 전자를 반도체 나노결정층으로 수송하는 전자 수송층으로 사용되거나, 정공을 반도체 나노 결정층으로 수송하는 정공 수송층으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 반도체 나노 결정층을 포함하는 발광 다이오드에서, 반도체 나노결정층의 상부에 형성되는 전자 수송층 또는 정공수송층이 비정질 무기물로 이루어지며, 반도체 결정층의 하부에 형성되는 정공 수송층 또는 전자 수송층이 비정질 또는 결정질의 무기물로 이루어진 무기물 발광 다이오드를 제공한다.
일 예로, 한 쌍의 전극 사이에 반도체 나노결정층을 포함하는 발광 다이오드에서 상기 반도체 나노결정층과 상부 전극 사이에 비정질 무기물로 이루어진 무기 전자 수송층을 포함하고, 상기 반도체 나노결정층과 하부 전극 사이에 무기물로 이루어진 정공 수송층을 포함하는 무기물 발광 다이오드에서는 상기 정공 수송층의 무기물은 비정질 또는 결정질 무기물이 사용될 수 있다.
다른 예로, 한 쌍의 전극 사이에 반도체 나노결정층을 포함하는 발광 다이오드에서 상기 반도체 나노결정층과 상부 전극 사이에 비정질 무기물로 이루어진 무기 정공수송층을 포함하고, 상기 반도체 나노결정층과 하부 전극 사이에 무기물로 이루어진 전자 수송층을 포함하는 무기물 발광 다이오드에서는 상기 전자 수송층의 무기물은 비정질 또는 결정질 무기물이 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무기물 발광 다이오드의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 무기물 발광 다이오드는 기판(11) 위에 양극인 제 1전극(12), 무기 정공수송층(13), 반도체 나노결정층(14), 무기 전자 수송층(15) 및 음극인 제 2전극(16)을 포함하는 구조를 갖는다. 상기 제 1전극(12) 및 제 2전극(16)에 전압이 인가되면, 제 1전극(12)에서는 정공이 무기 정공수송층(13)으로 주입되고, 제 2전극(16)에서는 전자가 무기 전자 수송층(15)으로 주입된다. 이와 같이 주입된 정공과 전자가 반도체 나노결정층(14)의 반도체 나노결정에서 만나게 되면 엑시톤이 형성되고 이 엑시톤이 재결합하면서 발광하게 된다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 무기물 발광 다이오드의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 무기물 발광 다이오드는 기판(21) 위에 음극인 제 1전극(22), 무기 전자수송층(25), 반도체 나노결정층(24), 무기 정공 수송층(23) 및 양극인 제 2전극(26)을 포함하는 구조를 갖는다. 제 1전극(22) 및 제 2 전극(26)에 전압이 인가되면, 제 1전극(22)에서는 전자가 무기 전자수송층(25)으로 주입되고, 제 2전극(26)에서는 정공이 무기 정공 수송층(23)으로 주입된다. 이와 같이 주입된 정공과 전자가 반도체 나노결정층의 반도체 나노결정에서 만나게 되면 엑시톤이 형성되고 이 엑시톤이 재결합하면서 발광하게 된다.
본 발명의 무기물 발광 다이오드에 사용되는 기판(11, 21, 31)은 투명성, 표면 평활성, 취급용이성, 방수성을 만족하는 것이면 특별한 제한이 없으며 구체적으로는, 유리기판, 투명플라스틱 기판, 사파이어 기판 등을 사용할 수 있다. 특히 전자수송층 또는 정공수송층을 결정성 반도체로 형성할 경우에는 사파이어 기판이 바람직하다.
본 발명에서 무기 전자 수송층(15, 25, 35)에 사용되는 무기물은 비정질 상태에서도 전자가 수송될 수 있는 무기물질이 사용될 수 있으며 자세하게는, TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, Ta2O3, BaTiO3, BaZrO3, ZrO2, HfO2, Al2O3, Y2O3, ZrSiO4로 이루어진 군에서 선택된 산화물(oxide)또는 InN, AlN, GaN, Si3N4 같은 혹은 이들의 조합으로 이루어진 질화물(nitride) 또는 CdS, ZnSe 및 ZnS 등의 반도체로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 사용할 수 있다.
본 발명에서 무기 정공수송층(13, 23, 33)에 사용되는 무기물은 비정질 상태에서도 정공이 수송될 수 있는 무기물질이 사용될 수 있으며, 자세하게는 CdTe, ZnTe, CdS, ZnSe, ZnS 등의 반도체 또는 TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, Si3N4, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3, ZrSiO4 등의 금속산화물 또는 p도핑된 반도체로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 사용할 수 있다.
본 발명의 반도체 나노결정층(14, 24, 34)에 사용되는 반도체 나노결정은 그 크기로 인하여 양자제한 효과를 갖는 물질은 모두 사용될 수 있으며, 보다 자세하게는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe 등의 II-VI족 화합물 반도체 나노 결정; GaN, GaP, GaAs, InP, InAs 등의 III-V족 화합물 반도체 나노 결정; PbS, PbSe, PbTe 등의 II-VI 족 나노결정; Si, Ge 과 같은 IV 족 나노결정 및 CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, CdTe/ZnS, CdTe/ZnSe, CdSe/CdS, CdS/ZnS, CdS/ZeSe, InP/ZnS, PbSe/ZnS 와 같이 상기 물질들의 조합중 넓은 밴드갭(wide-bandgap) 반도체 물질이 쉘 물질로 구성되고 좁은 밴드갭 반도체 물질이 코어 물질로 구성되어져 있는 코어/쉘 구조로 구성되는 군에서 선택되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 반도체 나노결정층(14, 24, 34)은 반도체 나노결정이 한 층으로 배열된 단일막 형태인 것이 좋으며 상기 반도체 나노결정 단일막이 하나 이상 배열된 다층구조도 사용될 수 있다. 본 발명의 반도체 나노결정은 단일막에 동일한 색의 반도체 나노결정이 사용될 수 있으며, 다양한 색의 반도체 나노결정이 혼합되어 단일막을 형성하여 백색 등 혼합된 색을 낼 수 있다. 또한, 동일한 색의 반도체를 여러겹으로 쌓아서 다층구조를 형성하면서도 백색 등 혼합된 색을 낼 수 있다.
본 발명의 무기물 발광다이오드는 상기 반도체 나노결정층(14, 24, 34) 상에 보호층을 형성할 수 있다. 상기 보호층은 반도체 나노결정층(14, 24, 34)의 반도체 나노결정이 전자수송층 혹은 정공수송층 형성시 사용되는 용매에 녹거나 배열구조 등이 변하는 것을 방지하기 위한 것으로 상기 보호층의 재질은 제한이 없으며, 본 발명에서는 SiO2를 사용하였다.
상기 보호층의 두께는 전류가 통할 수 있는 정도의 두께면 제한이 없으며, 바람직하게는 쉽게 carrier 의 터널링 일어날수 있도록 2nm 이하의 두께가 좋다.
본 발명의 제 1전극(12, 22, 32)은 ITO (Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir), 팔라듐 및 이들의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 사용할 수 있다.
본 발명의 제 2전극(16, 26, 36)은 I, Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, BaF2/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Ag/Mg 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 사용할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예
1: 결정질
HTL
,
비정질
ETL
구조의 발광 다이오드의 제조
사파이어 기판(31)의 일면에 팔라듐 50nm을 열기화(thermal evaporation) 법으로 증착한 후, 금(Au)을 증착하여 팔라듐/금 합금 전극(32)을 형성하였다. 전극(32) 형성 후 사파이어 기판(31)의 위에 MOCVD 법으로 키워진 p 도핑된 결정질 GaN 박막을 형성하였다. 1050℃의 기판 온도에서 200 nm 의 두께로 성장시켜 정공 수송층(HTL 층)(33)을 형성하였다.
GaN 박막 위에 0.3 중량%(wt%)의 적색 CdSe/ZnS 코어/쉘 나노결정(Evidot 630nm absorbance)(제조사: Evident Technology 상품명: Evidot Red (CdSe/ZnS))를 2000rpm 에서 30초간 스핀 코팅하고 50℃에서 5분간 건조하여 반도체 나노결정층(34)을 형성하였다.
완전히 건조시킨 상기 반도체 나노결정층(34) 상부에 TiO2를 60nm 정도의 두께로 e-빔 증착(e-beam evaporation) 방법에 의해 코팅하여 전자 수송층(ETL층)(35)을 형성하였다.
그 위에 패터닝된 마스크를 이용하여 LiF 5nm, 알루미늄을 200nm 두께로 순 차적으로 증착하여 전극(36)을 형성한 후 유리기판을 이용해 소자를 산소와 수분이 침투하지 못하도록 봉합하여 발광 다이오드를 제조하였으며, 제조된 발광 다이오드의 개략도를 도 3에 도시하였다.
실시예
2: 결정질
HTL
, 액상으로 제조한
비정질
ETL
구조의 발광 다이오드의 제조
사파이어 기판 위에 MOCVD 법으로 키워진 p 도핑된 결정질 GaN 박막을 사용하여 1050℃의 기판 온도에서 200 nm 의 두께로 성장시켜 홀수송층을 형성하였다. p도핑된 결정질 GaN 박막 위에 0.3 중량%의 적색 CdSe/ZnS 코어/쉘 나노결정을 2000rpm 에서 30초간 스핀 코팅하고 50℃에서 5분간 건조하여 반도체 나노결정층을 형성하였다.
완전히 건조시킨 상기 반도체 나노결정층 상부에 약 1 nm 정도 두께의 SiO2 박막을 e-빔 증착(e-beam evaporation)법으로 보호층을 형성하였다. 상기 보호층 위에 TiO2 전구체 졸(precursor sol)(DuPont Tyzor, BTP, 2.5wt% in Buthanol)을 사용하여 2000rpm으로 30초 동안 스핀 코팅한 후, 약 5분간 건조한 다음, 100℃에서 30분간 어닐링하여 약 40nm 두께의 무정형(amorphous) TiO2 박막의 전자수송층을 형성하였다.
TiO2 박막 위에 패터닝 된 마스크를 이용하여 LiF 5nm, 알루미늄을 200nm 두께로 순차적으로 증착하여 전극을 형성한 후 유리기판을 이용해 소자를 산소와 수분이 침투하지 못하도록 봉합하여 무기물 발광다이오드를 제조하였다.
실시예
3 :
비정질
(
CdTe
,
HTL
),
비정질
(
TiO2
,
ETL
) 구조의
양자점
발광 다이오드의 제조
유리 기판 위에 ITO가 패턴 되어있는 기판을 중성세제, 탈이온수, 물, 이소프로필알콜 등의 용매를 사용하여 순차적으로 세정한 다음, UV-오존 처리를 하여 ITO 기판 위에 CdTe 박막을 진공 증착하였다. 기판의 온도는 약 200℃ 로 유지하였으며, 약 9 mm 두께의 비정질 CdTe 박막을 형성하였다. CdTe 박막 위에 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 나노결정층과 ETL 층, 전극을 각각 증착하여 발광 다이오드를 제조하였다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 무기물 발광다이오드의 발광세기를 측정한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 623nm 파장의 빛을 발광하며, 전압의 세기에 따라 발광의 세기가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 무기물 발광 다이오드의 전압 상승에 따른 단위 면적당 빛의 밝기를 측정한 것을 나타낸 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 2.8 V의 전압에서 본 발명의 무기발광 다이오드가 빛이 나오기 시작하였으며, 8V 이상의 전압 하에서 4Cd/m2의 빛이 나오는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 무기물 발광다이오드 제조방법은 반도체 결정층의 반도체 발광물질의 특성을 유지할 수 있는 방법으로 무기물 발광다이오드를 제조하며, 안정하게 구동되고, 발광효율이 높은 무기물 발광다이오드를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 무기물 발광다이오드의 제조방법은 반도체 나노 결정층 위에 무기물층을 형성할 때, 저온의 용액 코팅법 또는 기상 코팅법을 사용함으로써 반도체 나노결정 또는 반도체 나노결정층의 구조가 손상됨을 방지함으로써 소자의 수명이 증가하면서도 발광효율을 유지하는 무기물 발광 다이오드를 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 무기물 발광다이오드는 반도체 나노결정층 및 전자수송층, 정공수송층도 무기물로 이루어져 수분, 공기 중에서 안정하고 높은 전압조건에서도 안정하게 구동될 수 있으므로 소자의 효율과 수명이 증가한다는 효과를 갖는다. 또한, 무기물박막으로 이루어져 있어서, 기존의 유/무기 소자에서 유기물질과 무기물질의 계면에서 일어나는 계면저항을 줄여서 안정성이 향상된 효과를 갖는다.
Claims (23)
- 제 1전극을 형성하는 단계;제 1 무기물층을 형성하는 단계;상기 제 1 무기물층 위에 반도체 나노결정층을 형성하는 단계;상기 반도체 나노결정층 위에 용액 코팅법 또는 기상 코팅법을 사용하여 비정질 제 2 무기물층을 형성하는 단계; 및상기 제 2 무기물층 위에 제 2전극을 형성하는 단계를 포함하는 무기물 발광 다이오드 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 반도체 나노결정층을 형성하는 단계 후 반도체 나노결정층 상에 보호층을 형성하는 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 보호층을 형성하는 단계는 스퍼터링(sputtering), e-빔 증착(e-beam 증착), 진공증착법 등을 통해서 보호층을 형성하는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서 보호층의 두께는 2nm 이하인 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 반도체 나노결정층을 형성하는 단계는 반도체 나노결정을 하나 이상의 단일막으로 배열하는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 비정질 제 2 무기물층을 형성하는 단계의 용액코팅법은 졸-겔(sol-gel)법, 스핀코팅, 프린팅, 캐스팅 및 스프레이로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 기상코팅법은 화학 기상 증착법(CVD), 스퍼터링(sputtering), e-빔 증착(e-beam evaporation) 및 진공증착법으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제1 무기물 층을 형성하는 단계는 기판 위에서 MOCVD 법, ALD 등의 결정성장법; 또는 비정질 박막의 증착 후 어닐링 하는 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 무기물층을 형성하는 단계는 제 1 전극 위에 졸-겔(sol-gel)법, 스핀코팅, 프린팅, 캐스팅 및 스프레이로 이루어진 군에서 선택되는 용액 코팅법; 또는 화학 기상 증착법(CVD), 스퍼터링(sputtering), e-빔 증착(e-beam evaporation) 및 진공증착법으로 이루어진 군에서 선택되는 기상 코팅법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드 제조방법.
- 기판, 하부전극, 반도체 나노결정층, 상부전극의 순서로 이루어지는 발광 다이오드에 있어서,상기 발광 다이오드가 반도체 나노결정층과 상부 전극 사이에 비정질 무기물로 이루어진 무기 전자수송층;과상기 반도체 나노결정층의 하부에 무기물로 이루어진 정공 수송층을 포함하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 9항에 있어서, 상기 정공 수송층의 무기물은 비정질 무기물인 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 9항에 있어서, 상기 정공 수송층의 무기물은 결정질 무기물인 것을 특징 으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 기판, 하부전극, 반도체 나노결정층, 상부전극의 순서로 이루어지는 발광 다이오드에 있어서,상기 발광 다이오드가 반도체 나노결정층과 상부 전극 사이에 비정질 무기물로 이루어진 무기 정공수송층;과상기 반도체 나노결정층의 하부에 무기물로 이루어진 전자 수송층을 포함하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 12항에 있어서, 상기 전자 수송층의 무기물은 비정질 무기물인 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 12항에 있어서, 상기 전자 수송층의 무기물은 결정질 무기물인 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 9항 또는 제 12항에 있어서, 상기 반도체 나노결정층 상에 보호층을 추가로 형성하는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 15항에 있어서, 상기 보호층의 두께는 2nm이하인 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 9항 또는 제 12항에 있어서, 상기 무기 전자 수송층의 무기물은 TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, Ta2O3, BaTiO3, BaZrO3, ZrO2, HfO2, Al2O3, Y2O3, ZrSiO4로 이루어진 군에서 선택된 산화물(oxide); 또는 InN, AlN, GaN, Si3N4 같은 혹은 이들의 조합으로 이루어진 질화물(nitride); 또는 CdS, ZnSe 및 ZnS 등의 반도체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 9항 또는 제 12항에 있어서, 상기 반도체 나노결정층은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe 등의 II-VI족 화합물 반도체 나노 결정;GaN, GaP, GaAs, InP, InAs 등의 III-V족 화합물 반도체 나노 결정; PbS, PbSe, PbTe 등의 II-VI 족 나노결정; Si, Ge 과 같은 IV 족 나노결정 및 CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, CdTe/ZnS, CdTe/ZnSe, CdSe/CdS, CdS/ZnS, CdS/ZeSe, InP/ZnS, PbSe/ZnS 와 같이 상기 물질들의 조합중 넓은 밴드갭(wide-bandgap) 반도체 물질이 쉘 물질로 구성되고 좁은 밴드갭 반도체 물질이 코어 물질로 구성되어져 있는 코어/쉘 구조로 구성되는 군에서 선택되는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 9항 또는 제 12항에 있어서, 상기 반도체 나노결정층은 반도체 나노결정이 한 층으로 배열된 단일막 형태인 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 9항 또는 제 12항에 있어서, 상기 반도체 나노결정층은 단일막이 2 이상 존재하는 다층구조인 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
- 제 9항 또는 제 12항에 있어서, 상기 정공수송층의 무기물은 CdTe, ZnTe, CdS, ZnSe, ZnS 등의 반도체 또는 TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, Si3N4, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3, ZrSiO4 등의 금속산화물 또는 p도핑된 반도체로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기물 발광 다이오드.
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