KR102006800B1 - 양자점 발광 다이오드 및 그의 제조 방법, 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 양자점 발광 다이오드를 제조하는 방법을 개시하며, 방법은 전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료(inorganic perovskite material)를 갖는 복합 층을 형성하기 위해 베이스 기판 상에 전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료를 공동 퇴적(co-depositing)하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 양자점 발광 다이오드, 이를 구비하는 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
양자점 발광 다이오드들은 통상적으로 복수의 카드뮴 셀렌화물나노결정(selenidenanocrystal)을 갖는 발광 층을 포함한다. 카드뮴 셀렌화물 층은 전자 수송 층과 정공 수송 층 사이에 개재된다. 양자점 발광 다이오드에 전기장이 인가되어, 전자들 및 정공들이 카드뮴 셀렌화물 층으로 이동하게 한다. 카드뮴 셀렌화물 층에서, 전자들 및 정공들은 양자점들 내에 트랩되고 재결합하여, 광자들을 방출한다. 양자점 발광 다이오드의 방출 스펙트럼은 종래의 유기 발광 다이오드들에 비해 더 좁다.
하나의 양태에서, 본 발명은 양자점 발광 다이오드를 제조하는 방법을 제공하며, 방법은 전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료를 포함하는 복합 층을 형성하기 위해 베이스 기판 상에 전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료를 공동 퇴적(co-depositing)하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 무기 페로브스카이트 재료는 CsPbX3를 포함하며, 여기서 X3는 Cl, Br, 및 I로부터 선택된 3개의 할라이드 음이온, 또는 그의 임의의 조합이다.
선택적으로, 공동 퇴적하는 단계는 펄스 레이저 퇴적에 의해 수행된다.
선택적으로, 방법은 복수의 양자점을 포함하는 양자점 발광 층, 및 전자 수송 층을 형성하기 위해 복합 층을 어널링하는 단계를 추가로 포함하며; 여기서 무기 페로브스카이트 재료는 어널링 동안 복합 층의 표면 상에 복수의 양자점으로 자가-조립된다.
선택적으로, 공동 퇴적하는 단계는 동일한 펄스 레이저 퇴적 챔버에 별도로 배치된 무기 페로브스카이트 재료 타겟 및 전자 수송 재료 타겟을 레이저 소스에 노출시키는 단계를 포함한다.
선택적으로, 복합 층에서의 무기 페로브스카이트 재료 대 전자 수송 재료의 부피 비는 대략 1:100에서 대략 1:10의 범위 내에 있다.
선택적으로, 복합 층에서의 무기 페로브스카이트 재료 대 전자 수송 재료의 부피 비는 대략 5:95이다.
선택적으로, 공동 퇴적하는 단계는 대략 450도에서 대략 700도의 범위 내의 퇴적 온도에서 수행된다.
선택적으로, 공동 퇴적하는 단계는 대략 50mtorr에서 대략 150mtorr의 범위 내의 퇴적 압력 하의 산소 대기에서 수행된다.
선택적으로, 공동 퇴적하는 단계는 대략 5Hz에서 대략 20Hz의 범위 내의 레이저 펄스 주파수; 및 대략 100mJ/cm2에서 약 270mJ/cm2의 범위 내의 레이저 에너지 밀도에서 수행된다.
선택적으로, 전자 수송 재료는 무기 금속 산화물을 포함한다.
선택적으로, 무기 금속 산화물은 ZnO, TiO2, WO3 및 SnO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
선택적으로, 어닐링하는 단계는 대략 10분에서 50분의 지속기간 동안 수행된다.
선택적으로, 전자 수송 층은 대략 10nm에서 대략 100nm의 범위 내의 두께를 갖고, 복수의 양자점은 대략 2nm에서 대략 20nm의 범위 내의 평균 직경을 갖는다.
선택적으로, 방법은 전자 수송 층에서 먼 양자점 발광 층의 측면 상에 정공 수송 재료를 포함하는 정공 수송 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하며; 여기서 정공 수송 재료는 4,4'-시클로헥실리덴 비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민(TAPC), 4,4',4''-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA), N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(NPB), 또는 그의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
선택적으로, 방법은 양자점 발광 층에서 먼 정공 수송 층의 측면 상에 정공 주입 재료를 포함하는 정공 주입 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하며; 여기서 정공 주입 재료는 MoO3, CuPc, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 술포네이트(PEDOT:PSS)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
선택적으로, 방법은 정공 수송 층에서 먼 정공 주입 층의 측면 상에 제1 전극 층을 형성하는 단계; 및 복합 층을 형성하기 전에, 베이스 기판 상에 제2 전극 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하며; 여기서 제2 전극 층은 베이스 기판에 근접한 복합 층의 측면 상에 형성된다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 방법에 의해 제조된 양자점 발광 다이오드를 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 양자점 발광 다이오드를 포함하는 디스플레이 패널을 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
다음의 도면들은 단지 다양한 개시된 실시예들에 따른 예시적인 목적들을 위한 예들이며 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아니다.
도 1은 일부 실시예에서의 양자점 발광 다이오드의 구조를 예시하는 다이어그램이다.
도 2는 일부 실시예에서의 예시적인 펄스 레이저 퇴적 프로세스를 예시하는 다이어그램이다.
도 3-7은 일부 실시예에서의 양자점 발광 다이오드를 만들기 위한 제조 프로세스를 예시한다.
도 1은 일부 실시예에서의 양자점 발광 다이오드의 구조를 예시하는 다이어그램이다.
도 2는 일부 실시예에서의 예시적인 펄스 레이저 퇴적 프로세스를 예시하는 다이어그램이다.
도 3-7은 일부 실시예에서의 양자점 발광 다이오드를 만들기 위한 제조 프로세스를 예시한다.
본 개시내용은 이제 다음의 실시예들을 참조하여 더 구체적으로 설명할 것이다. 일부 실시예의 다음의 설명들이 예시 및 설명만의 목적으로 본 명세서에서 제시된다는 것이 주목될 것이다. 그것은 완전한 것으로도 또는 개시된 정확한 형태로 제한하는 것으로도 의도되지 않는다.
반도체 양자점들은 튜닝가능한 방출 파장, 좁은 방출 스펙트럼, 및 높은 방출 안정성을 포함하는, 여러 개의 고유한 특성을 가지며, 최근 몇 년간 연구 개발의 초점이었다. 양자점 발광 디스플레이 패널들은 높은 발광 효율(luminescent efficiency), 더 넓은 색 범위 및 더 진정한 색 재현, 및 더 낮은 에너지 소비의 장점들을 갖는다. 종래의 반도체 양자점들은 주로 카드뮴-기반 반도체 재료를 사용하고, 코어-쉘 구조를 갖는다. 그의 재료 및 복잡한 제조 프로세스에 연관된 높은 제조 비용으로 인해, 반도체 양자점 디스플레이 패널의 산업적 생산은 제한된다. 유기-무기 페로브스카이트 재료들은 낮은 비용, 높은 캐리어 이동도, 및 높은 흡수 계수의 특성들을 가지며, 태양 전지들에서 응용되고 있다. 그러나, 이러한 재료에서의 고유 결함들로 인해, 유기-무기 페로브스카이트 재료들은 매우 낮은 형광 양자 효율(예를 들어, 20%보다 더 낮음) 및 낮은 안정성을 갖는다. 더욱이, 종래의 양자점 구조들은 통상적으로 복잡한 제조 프로세스 및 고도의 독성 중간 부산물들을 수반하는 고온 주입법(hot injection method)에 의해 형성되어, 부정적인 환경 영향 및 높은 제조 비용을 초래한다.
양자점 발광 다이오드를 만들기 위한 무기 페로브스카이트 재료들을 사용하는 가능성은 본 개시내용에서 탐구된다. 본 개시내용에서 퇴적-기반 프로세스는 우수한 속성들을 갖는 양자점 발광 층을 제조하기 위해 사용될 수 있다는 것이 발견되었다. 본 프로세스는 양자점 발광 다이오드의 제조 프로세스를 크게 간소화하고 환경에 대한 영향을 완화한다. 따라서, 본 개시내용은, 특히, 실질적으로 관련 기술분야의 제한들 및 단점들에 의한 문제들 중 하나 이상을 제거하는 양자점 발광 다이오드, 이를 구비하는 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치, 및 그의 제조 방법을 제공한다. 하나의 양태에서, 본 개시내용은 전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료를 포함하는 복합 층을 구비하는 양자점 발광 다이오드를 제공한다. 일부 실시예에서, 양자점 발광 다이오드는 베이스 기판 상의 전자 수송 층 및 베이스 기판에서 먼 전자 수송 층의 측면 상의 양자점 발광 층을 포함한다. 양자점 발광 층은 무기 페로브스카이트 재료를 포함한다. 전자 수송 층은 전자 수송 재료를 포함한다. 선택적으로, 전자 수송 재료는 무기 금속 산화물을 포함한다. 선택적으로, 무기 금속 산화물은 ZnO, TiO2, WO3, 및 SnO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 선택적으로, 복합 층에서의 무기 페로브스카이트 재료 대 전자 수송 재료의 부피 비는 대략 1:100에서 대략 1:10, 예를 들어, 대략 1:100에서 대략 1:50, 대략 1:50에서 대략 1:25, 대략 1:25에서 대략 3:50, 및 대략 3:50에서 대략 1:10의 범위 내에 있다. 선택적으로, 복합 층에서의 무기 페로브스카이트 재료 대 전자 수송 재료의 부피 비는 대략 5:95이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "무기 페로브스카이트 재료(inorganic perovskite material)"는 페로브스카이트 타입 결정 구조(예를 들어, 칼슘 티타늄 산화물과 동일한 타입의 결정 구조)를 가질 수 있는 것인 임의의 무기 재료를 지칭한다. 선택적으로, 재료는 재료가 실제로 그러한 상으로 있는지와 관계없이 페로브스카이트 결정질 상(perovskite crystalline phase)으로 존재할 수 있다. 선택적으로, 무기 페로브스카이트 재료는 일반 화학양론 AMX3을 가지며, 여기서 "A" 및 "M"은 양이온들이고 "X"는 음이온이다. "A" 및 "M" 양이온들은 다양한 전하들을 가질 수 있다. 음이온들은 동일하거나 상이할 수 있다. 선택적으로, 페로브스카이트 재료는 동일하거나 상이할 수 있는, 3개 또는 4개의 음이온, 및 2개 또는 3개의 양전하를 운반하는 2개의 금속 원자를 갖는 구조들을 포함한다. 선택적으로, 무기 페로브스카이트 재료는 CsPbX3를 포함하며, 여기서 X3는 Cl, Br 및 I로부터 선택된 3개의 할라이드 음이온, 또는 그의 임의의 조합이다.
일부 실시예에서, 양자점 발광 층은 전자 수송 층 상에 복수의 양자점들을 포함한다. 도 1은 일부 실시예에서의 양자점 발광 다이오드의 구조를 예시하는 다이어그램이다. 도 1을 참조하면, 양자점 발광 층(3)에서의 복수의 양자점은 전자 수송 층(2)의 표면 상에 균일하게 분포된다. 고온 주입법에 의해 만들어진 종래의 양자점 발광 다이오드에 비해, 본 양자점 발광 다이오드는 우수한 속성들을 갖는다. 예를 들어, 본 양자점 발광 다이오드에서의 양자점 발광 층은 어널링 프로세스 동안 고체-고체 상 분리에 의해 전자 수송 층의 표면 상에 자가-조립된다. 따라서, 양자점들은 큰 접촉 표면 및 전자 수송 층과의 뛰어난 접촉 특성들을 가져, 높은 전자 수송 효율을 초래한다. 선택적으로, 양자점들은 대략 2nm에서 대략 20nm, 예를 들어, 대략 5nm에서 대략 10nm의 범위 내의 평균 직경을 갖는다. 선택적으로, 전자 수송 층은 대략 10nm에서 대략 100nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 60nm의 두께를 갖는다.
도 1을 참조하면, 실시예에서의 양자점 발광 다이오드는 전자 수송 층(2)에서 먼 양자점 발광 층(3)의 측면 상의 정공 수송 층(4), 양자점 발광 층(3)에서 먼 정공 수송 층(4)의 측면 상의 정공 주입 층(5), 정공 수송 층(4)에서 먼 정공 주입 층(5)의 측면 상의 제1 전극 층(6), 및 양자점 발광 층(3)에서 먼 전자 수송 층(2)의 측면 상의 제2 전극 층(1)을 추가로 포함한다.
정공 수송 층을 만들기 위해 다양한 적절한 정공 수송 재료가 사용될 수 있다. 적절한 정공 수송 재료들의 예들은 4,4'-시클로헥실리덴 비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민(TAPC), 4,4',4''-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA), N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(NPB), 또는 그의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 정공 수송 층은 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 선택적으로, 정공 수송 층은 TCTA로 만들어지고 대략 5nm에서 대략 20nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 10nm의 두께를 갖는다. 선택적으로, 정공 수송 층은 TAPC로 만들어지고 대략 20nm에서 대략 100nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 50nm의 두께를 갖는다. 선택적으로, 정공 수송 층은 TAPC 서브-층 및 TCTA 서브-층을 포함하는 적층된 층이며, 여기서 TAPC 서브-층은 대략 20nm에서 대략 80nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 40nm의 두께를 갖고, TCTA 서브-층은 대략 5nm에서 대략 20nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 10nm의 두께를 갖는다. 선택적으로, 정공 수송 층은 NPB로 만들어지고 대략 20nm에서 대략 100nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 50nm의 두께를 갖는다. 선택적으로, 정공 수송 층은 NPB 서브-층 및 TCTA 서브-층을 포함하는 적층된 층이며, 여기서 NPB 서브-층은 대략 20nm에서 대략 80nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 40nm의 두께를 갖고, TCTA 서브-층은 대략 5nm에서 대략 20nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 10nm의 두께를 갖는다. 선택적으로, 정공 수송 층은 PVK로 만들어지고 대략 10nm에서 대략 60nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 30nm의 두께를 갖는다.
정공 주입 층을 만들기 위해 다양한 적절한 정공 주입 재료가 사용될 수 있다. 적절한 정공 주입 재료들의 예들은 MoO3, CuPc, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 술포네이트(PEDOT:PSS)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 정공 주입 층은 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 선택적으로, 정공 주입 층은 MoO3로 만들어지고 대략 20nm에서 대략 80nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 40nm의 두께를 갖는다.
제1 전극 층 및 제2 전극 층을 만들기 위해 다양한 적절한 전극 재료가 사용될 수 있다. 적절한 전극 재료들의 예들은 인듐 주석 산화물, 플루오르화 리튬, 및 알루미늄을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 전극들은 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 선택적으로, 전극 층은 플루오르화 리튬으로 만들어지고 대략 0.5nm에서 대략 2nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 1nm의 두께를 갖는다. 선택적으로, 전극 층은 알루미늄으로 만들어지고 대략 20nm에서 대략 200nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 100nm의 두께를 갖는다. 선택적으로, 전극 층은 인듐 주석 산화물로 만들어지고 대략 40nm에서 대략 150nm 범위 내의, 예를 들어, 대략 70nm의 두께를 갖는다.
본 양자점 발광 다이오드는 그의 우수한 속성들을 달성하기 위한 신규 방법에 의해 만들어질 수 있다. 일부 실시예에서, 양자점 발광 다이오드는 전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료를 포함하는 복합 층을 형성하기 위해 베이스 기판 상에 전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료를 공동 퇴적하는 단계를 갖는 방법에 의해 제조된다.
전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료를 공동 퇴적하기 위해 다양한 적절한 퇴적 방법이 사용될 수 있다. 적절한 퇴적 방법들의 예들은 펄스 레이저 퇴적(pulsed laser deposition), 전자 빔 퇴적(electron beam deposition), 음극 아크 퇴적(cathodic arc deposition) 등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 2는 일부 실시예에서의 예시적인 펄스 레이저 퇴적 프로세스를 예시하는 다이어그램이다. 도 2를 참조하면, 펄스 레이저 퇴적 디바이스는 진공 챔버(20)를 포함하며, 여기서 무기 페로브스카이트 재료 타겟(21)(예를 들어, CsPbX3 타겟) 및 전자 수송 재료 타겟(22)(예를 들어, ZnO 타겟)은 회전 베어링(23) 상에 별도로 배치된다. 베이스 기판(24)(예를 들어, 베이스 기판(24) 상에 형성된 인듐 주석 산화물 전극 층을 갖는 베이스 기판)은 또한 진공 챔버(20)에서의 가열 스테이지(25) 상에 배치된다. 입사 펄스 레이저 빔(26)은 레이저 윈도우(27)를 통해 진공 챔버(20)로 도입된다. 무기 페로브스카이트 재료 타겟(21) 및 전자 수송 재료 타겟(22)은 입사 펄스 레이저 빔(26)에 노출된다. 타겟이 레이저 빔에 노출될 때, 타겟은 플라즈마 플룸(plasma plume; 28)으로서 이온화되고 방출된다. 플라즈마 플룸(28)이 베이스 기판(24)에 도달함에 따라, 타겟 재료는 베이스 기판(24) 상에 퇴적된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무기 페로브스카이트 재료 타겟(21) 및 전자 수송 재료 타겟(22)은 2개의 타겟이 상이한 노출 지속기간들 동안 레이저 빔에 노출될 수 있도록 회전 베어링(23) 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 무기 페로브스카이트 재료 타겟 및 전자 수송 재료 타겟의 퇴적 속도들이 실질적으로 동일하게 유지되면, 무기 페로브스카이트 재료 타겟에 대한 노출 지속기간 대 전자 수송 재료 타겟에 대한 노출 지속기간의 비는 대략 1:100에서 대략 1:10, 예를 들어, 대략 1:100에서 대략 1:50, 대략 1:50에서 대략 1:25, 대략 1:25에서 대략 3:50, 및 대략 3:50에서 대략 1:10의 범위 내에 설정될 수 있다. 무기 페로브스카이트 재료 타겟 및 전자 수송 재료 타겟의 퇴적 속도들은, 예를 들어, 타겟들에 적용된 레이저 펄스 주파수 또는 레이저 에너지 밀도를 조절함으로써 유지될 수 있다. 선택적으로, 무기 페로브스카이트 재료 타겟에 대한 노출 지속기간 대 전자 수송 재료 타겟에 대한 노출 지속기간의 비는 대략 5:95인 반면 무기 페로브스카이트 재료 타겟 및 전자 수송 재료 타겟의 퇴적 속도들은 실질적으로 동일하게 유지된다. 무기 페로브스카이트 재료 타겟 및 전자 수송 재료 타겟에 대한 상이한 노출 지속기간들은 베이스 기판(24) 상에 형성된 복합 층에서의 무기 페로브스카이트 재료 및 전자 수송 재료의 상이한 백분율들(예를 들어, 부피 백분율들 또는 중량 백분율들)을 초래한다. 다수의 대안적인 실시예는 회전 베어링(23)과 함께 또는 없이, 상이한 타겟들에 대한 상이한 노출 지속기간들을 달성하기 위해 실시될 수 있다.
다양한 퇴적 파라미터들은 복합 층의 특정 두께 및 2개의 타겟의 부피 비를 달성하도록 조절될 수 있다. 이러한 파라미터들은, 예를 들어, 퇴적 온도, 퇴적 압력, 레이저 펄스 주파수, 레이저 에너지 밀도, 퇴적 지속기간 등을 포함한다. 선택적으로, 공동 퇴적은 대략 300도에서 대략 700도, 예를 들어, 대략 450도에서 대략 700도의 범위 내, 대략 500도의 퇴적 온도에서 수행된다. 선택적으로, 공동 퇴적은 대략 50mtorr에서 대략 150mtorr의 범위 내의, 예를 들어, 대략 100mtorr의 퇴적 압력 하의 산소 대기에서 수행된다. 선택적으로, 공동 퇴적은 대략 5Hz에서 대략 20Hz의 범위 내의(예를 들어, 대략 10Hz) 레이저 펄스 주파수, 및 대략 100mJ/cm2에서 약 270mJ/cm2의 범위 내의(예를 들어, 대략 260mJ/cm2) 레이저 에너지 밀도에서 수행된다. 선택적으로, 공동 퇴적은 대략 5분에서 대략 40분의 범위 내의, 예를 들어, 대략 20분의 퇴적 지속기간 동안 수행된다.
복합 층을 만들기 위해 다양한 적절한 타겟 재료가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 무기 페로브스카이트 재료 타겟은 CsPbX3를 포함하며, 여기서 X3는 Cl, Br 및 I로부터 선택된 3개의 할라이드 음이온, 또는 그의 임의의 조합이다. 일부 실시예에서, 전자 수송 재료 타겟은 ZnO, TiO2, WO3, 및 SnO2와 같은, 무기 금속 산화물을 포함한다. 타겟 재료는 단결정 재료 또는 세라믹 재료일 수 있다.
도 3-7은 일부 실시예에서 양자점 발광 다이오드를 만들기 위한 제조 프로세스를 예시한다. 도 3을 참조하면, 전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료는 복합 층(2A)을 형성하기 위해 베이스 기판(7)(미리 퇴적된 제2 전극 층(1)을 가짐) 상에 공동 퇴적된다. 퇴적은 위에 설명된 바와 같이 펄스 레이저 퇴적 프로세스에 의해 수행될 수 있다. 선택적으로, 그렇게 형성된 복합 층에서의 무기 페로브스카이트 재료 대 전자 수송 재료의 부피 비는 대략 1:100에서 대략 1:10, 예를 들어, 대략 1:100에서 대략 1:50, 대략 1:50에서 대략 1:25, 대략 1:25에서 대략 3:50, 및 대략 3:50에서 대략 1:10의 범위 내에 있다. 선택적으로, 그렇게 형성된 복합 층에서의 무기 페로브스카이트 재료 타겟 대 전자 수송 재료의 부피 비는 대략 5:95이다. 선택적으로, 복합 층의 두께는 대략 10nm에서 대략 100nm의 범위 내에, 예를 들어, 대략 60nm일 수 있다.
도 4를 참조하면, 실시예에서의 방법은 제2 전극 층(1)에서 먼 전자 수송 층(2)의 측면 상에 복수의 양자점을 갖는 양자점 발광 층(3)을 형성하기 위해 복합 층(2A)을 어널링하는 단계를 추가로 포함한다. 어널링 프로세스 동안, 무기 페로브스카이트 재료와 전자 수송 재료 사이에서는, 그들의 상이한 결정 격자 에너지들 및 2개의 결정을 혼합하는 바람직하지 않은 자유 에너지로 인해 상 분리가 일어난다. 그 결과, 복합 층(2A)에서의 무기 페로브스카이트 재료는 복합 층(2A)의 표면 상에 복수의 양자점으로, 예를 들어, 고체-고체 상 분리 프로세스를 통해, 자가-조립한다. 그렇게 형성된 양자점 발광 층(3)에서의 양자점들은 큰 접촉 표면 및 전자 수송 층(2)과의 뛰어난 접촉 특성들을 가져, 높은 전자 수송 효율을 초래한다. 선택적으로, 그렇게 형성된 양자점들은 대략 2nm에서 대략 20nm, 예를 들어, 대략 5nm에서 대략 10nm의 범위 내의 평균 직경을 갖는다. 선택적으로, 그렇게 형성된 전자 수송 층은 대략 10nm에서 대략 100nm의 범위 내의, 예를 들어, 대략 60nm의 두께를 갖는다.
양자점 발광 층 및 전자 수송 층의 특정 특성을 달성하기 위해 다양한 적절한 어널링 파라미터가 실시될 수 있다. 선택적으로, 어널링은 대략 300도에서 대략 500도의 범위 내의, 예를 들어, 대략 400도의 어널링 온도에서 수행된다. 선택적으로, 어널링은 대략 10분에서 대략 50분, 예를 들어, 대략 30분의 지속기간 동안 수행된다. 선택적으로, 어널링은 산소 대기 하에 수행된다.
도 5를 참조하면, 실시예에서의 방법은 전자 수송 층(2)에서 먼 양자점 발광 층(3)의 측면 상에 정공 수송 재료를 갖는 정공 수송 층(4)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 정공 수송 층을 만들기 위해 다양한 적절한 정공 수송 재료가 사용될 수 있다. 적절한 정공 수송 재료들의 예들은 4,4'-시클로헥실리덴 비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민(TAPC), 4,4',4''-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA), N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(NPB), 또는 그의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 6을 참조하면, 실시예에서의 방법은 양자점 발광 층(3)에서 먼 정공 수송 층(4)의 측면 상에 정공 주입 재료를 갖는 정공 주입 층(5)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 정공 주입 층을 만들기 위해 다양한 적절한 정공 주입 재료가 사용될 수 있다. 적절한 정공 주입 재료들의 예들은 MoO3, CuPc, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 술포네이트(PEDOT:PSS)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 7을 참조하면, 실시예에서의 방법은 정공 수송 층(4)에서 먼 정공 주입 층(5)의 측면 상에 제1 전극 층(6)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 복합 층(2A)을 형성하기 전에, 방법은 베이스 기판(7) 상에 제2 전극 층(1)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 제2 전극 층(1)은 베이스 기판(7)에 근접한 복합 층(2A)의 측면 상에 형성된다. 제1 전극 층 및 제2 전극 층을 만들기 위해 다양한 적절한 전극 재료가 사용될 수 있다. 적절한 전극 재료들의 예들은 인듐 주석 산화물, 플루오르화 리튬, 및 알루미늄을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
또 다른 양태에서, 본 개시내용은 본 명세서에서 설명된 방법에 의해 제조된 양자점 발광 다이오드를 제공한다. 또 다른 양태에서, 본 개시내용은 본 명세서에서 설명된 양자점 발광 다이오드를 갖거나 본 명세서에서 설명된 방법에 의해 제조된 디스플레이 패널을 제공한다. 또 다른 양태에서, 본 개시내용은 본 명세서에서 설명된 디스플레이 패널을 갖는 디스플레이 장치를 제공한다. 적절한 디스플레이 장치들의 예들은 전자 종이, 모바일 폰, 태블릿 컴퓨터, 텔레비전, 모니터, 노트북 컴퓨터, 디지털 앨범, GPS 등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 실시예들의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 그것은 완전한 것으로도 또는 본 발명을 정확한 형태로 혹은 개시된 예시적인 실시예들로 제한하려는 것으로도 의도되지 않는다. 이에 따라, 전술한 설명은 제한적인 것보다는 예시적인 것으로서 간주되어야 한다. 명백하게, 많은 수정 및 변형이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 실시예들은 본 발명의 원리들 및 그것의 최상 모드의 실질적인 적용을 설명하기 위해 선택 및 설명되고, 이로써 본 기술분야의 통상의 기술자들은, 본 발명에 대한 다양한 실시예 및 다양한 수정이 특정한 사용 또는 구현에 적합한 것으로서 고려된다는 것을 이해할 수 있게 된다. 본 발명의 범위가 본 명세서에 첨부된 청구범위 및 그들의 등가물들에 의해 정의되며, 여기서 모든 용어는 달리 지시되지 않는 한 그들의 가장 넓은 합리적인 의미를 의미하는 것으로 의도된다. 그러므로, 용어 "본 발명(the invention)", "본 발명(the present invention)" 등은 청구항 범주를 반드시 구체적인 실시예로 제한하지는 않으며, 본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 참조는 본 발명에 대한 제한을 암시하지 않고, 어떠한 제한도 추론되지 않는다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상 및 범위에 의해서만 제한된다. 더욱이, 이러한 청구범위는 명사 또는 요소가 뒤따르는 "제1(first)", "제2(second)" 등을 사용하는 것을 언급할 수 있다. 그러한 용어들은 명명법으로서 이해되어야 하고 구체적인 수가 주어져 있지 않는 한 그러한 명명법에 의해 수정된 요소들의 수에 대한 제한을 부여하는 것으로 해석되어서는 안된다. 설명된 임의의 장점들 및 이점들은 본 발명의 모든 실시예에 적용되지 않을 수 있다. 다음의 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 본 발명의 통상의 기술자들에 의해 변형들이 설명된 실시예들에서 만들어질 수 있다는 것이 인정되어야 한다. 더욱이, 본 개시내용에서의 요소 또는 컴포넌트는 그 요소 및 컴포넌트가 다음의 청구범위에서 명시적으로 인용되는지와 상관없이 공개 이용되어서는 안된다.
Claims (20)
- 양자점 발광 다이오드를 제조하는 방법으로서,
전자 수송 재료 및 무기 페로브스카이트 재료(inorganic perovskite material)를 포함하는 복합 층을 형성하기 위해 베이스 기판 상에 상기 전자 수송 재료 및 상기 무기 페로브스카이트 재료를 펄스 레이저 퇴적(pulsed laser deposition)에 의해 공동 퇴적(co-depositing)하는 단계; 및
복수의 양자점을 포함하는 양자점 발광 층, 및 전자 수송 층을 형성하기 위해 상기 복합 층을 어널링하는 단계
를 포함하고, 상기 무기 페로브스카이트 재료는 어닐링 동안 고체-고체 상 분리(solid-solid separation)에 의해 상기 전자 수송 층의 표면 상에 상기 복수의 양자점으로 자가-조립(self-assembles)되고,
상기 공동 퇴적하는 단계는 동일한 펄스 레이저 퇴적 챔버에 별도로 배치된 무기 페로브스카이트 재료 타겟 및 전자 수송 재료 타겟을 레이저 소스에 노출시켜 상기 무기 페로브스카이트 재료 타겟의 재료와 상기 전자 수송 재료 타겟의 재료를, 상기 복합층을 생성하기 위해, 상기 무기 페로브스카이트 재료 타겟의 재료와 상기 전자 수송 재료 타겟의 재료를 상기 베이스 기판에 퇴적하도록 상기 베이스 기판에 도달하는 플라즈마 플룸(plasma plume)으로 이온화 및 방출하는 것을 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 무기 페로브스카이트 재료는 CsPbX3를 포함하며, X3는 Cl, Br 및 I로부터 선택된 3개의 할라이드 음이온, 또는 그의 임의의 조합인 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 복합 층에서의 상기 무기 페로브스카이트 재료 대 상기 전자 수송 재료의 부피 비는 1:100에서 1:10의 범위 내에 있는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 복합 층에서의 상기 무기 페로브스카이트 재료 대 상기 전자 수송 재료의 부피 비는 5:95인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 공동 퇴적하는 단계는 450도에서 700도의 범위 내의 퇴적 온도에서 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 공동 퇴적하는 단계는 50mtorr에서 150mtorr의 범위 내의 퇴적 압력 하의 산소 대기에서 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 공동 퇴적하는 단계는 5Hz에서 20Hz의 범위 내의 레이저 펄스 주파수; 및 100mJ/cm2에서 270mJ/cm2의 범위 내의 레이저 에너지 밀도에서 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 전자 수송 재료는 무기 금속 산화물을 포함하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 무기 금속 산화물은 ZnO, TiO2, WO3, 및 SnO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 어널링하는 단계는 10분에서 50분의 지속기간 동안 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 전자 수송 층은 10nm에서 100nm의 범위 내의 두께를 갖고, 복수의 양자점은 2nm에서 20nm의 범위 내의 평균 직경을 갖는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 전자 수송 층에서 먼 상기 양자점 발광 층의 측면 상에 정공 수송 재료를 포함하는 정공 수송 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하며; 상기 정공 수송 재료는 4,4'-시클로헥실리덴 비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민(TAPC), 4,4',4''-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA), N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(NPB), 또는 그의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 양자점 발광 층에서 먼 상기 정공 수송 층의 측면 상에 정공 주입 재료를 포함하는 정공 주입 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하며; 상기 정공 주입 재료는 MoO3, CuPc, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 술포네이트(PEDOT:PSS)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 정공 수송 층에서 먼 상기 정공 주입 층의 측면 상에 제1 전극 층을 형성하는 단계; 및
상기 복합 층을 형성하기 전에, 상기 베이스 기판 상에 제2 전극 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하며; 상기 제2 전극 층은 상기 베이스 기판에 근접한 상기 복합 층의 측면 상에 형성되는 방법. - 양자점 발광 다이오드로서, 제1항, 제2항, 또는 제6항 내지 제17항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 양자점 발광 다이오드.
- 디스플레이 패널로서, 제18항의 양자점 발광 다이오드를 포함하는 디스플레이 패널.
- 삭제
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