KR102362784B1 - 포화 담금질을 감소시킨 양자점들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 광 수신 면(110)을 포함하는 광 변환기(100); 및 (b) 광 수신 면(110)에서 적어도 10 W/cm2의 광자속을 가지는 광원 광(11)을 생성하도록 구성되는 고체 상태 광원(10)을 포함하는 조명 디바이스(1)를 제공하며, 광 변환기(100)는 광원 광(11)의 적어도 일부를 제1 주파수를 가지는 광 변환기 광(101)으로 변환하도록 구성되고, 광 변환기(100)는 광자 결정 구조체(31) 및 플라즈몬 구조체(32)로부터 선택되는 광학 구조체(30) 내에 반도체 양자점(20)을 포함하고, 광학 구조체(30)는 포화 담금질을 감소시키기 위해 제1 주파수와 공진하는 광 변환기(100)에서의 상태들의 광자 밀도를 증가시키도록 구성되고, 양자점(20)은 적어도 80%의 양자 효율을 가진다.

Description

포화 담금질을 감소시킨 양자점들{QUANTUM DOTS WITH REDUCED SATURATION QUENCHING}
본 발명은 광 변환기를 포함하는 조명 디바이스에 관한 것이며, 광 변환기는 반도체 양자점들을 포함한다. 본 발명은 또한 이러한 광 변환기에 관한 것이다.
조명을 위한 양자점들의 응용예가 본 기술분야에 알려져 있다. 예를 들어, US2008315177은 광자 결정들을 사용하여 실질적으로 백색광을 방출하기 위한 디바이스들 및 방법들을 기술한다. 광자 결정은 공기 홀들의 격자를 가지며, 양자점들을 포함하는 기판으로 만들어진다. 기판은 각각이 광의 특정 주파수들만을 방출하도록 광학적으로 함께 커플링되는 3개의 결함을 이용하여 에칭된다. 결합하여, 결함들은 실질적으로 백색광을 생성할 수 있다. 광자 결정의 파라미터들은 결함들 사이의 커플링이 실질적으로 백색광을 생성하게 하도록 디멘져닝된다(dimensioned).
US2007/025673은 광자 결정에서 양자점 방출기들을 사용하는 광 방출을 기술한다. 이 문서들은 광자 결정을 사용하여 실질적으로 백색광을 방출하기 위한 제조 디바이스들 및 제조 방법들을 기술한다. 광자 결정은 공기 홀들의 격자를 가지며, 양자점들을 포함하는 기판으로 만들어진다. 기판은 각각이 광의 특정 주파수들만을 방출하도록 광학적으로 함께 커플링되는 3개의 결함들을 가지고 에칭된다. 결합하여, 결함들은 실질적으로 백색광을 생성할 수 있다. 광자 결정의 파라미터들은 결함들 사이의 커플링이 실질적으로 백색광을 생성하게 하도록 디멘져닝된다.
US2010/021104는 광학 도파관 시스템을 기술한다. US2010/021104는 파장을 선택할 수 있는 커플링 메커니즘을 가지며 가장 높은 가능한 변환 효율성을 가지는, 그리고 광 전파 방향에서 방향성을 제공할 수 있는, 광학 도파관 시스템을 제공하는 것이 가능해짐을 추가로 기술한다. 광학 도파관 시스템은 결정 필러들을 포함하는 그리고 그것의 내부에 공동 구조체를 가지는 3차원 광자 결정질 구조체, 복수의 금속 나노입자들이 유전 재료 내에 분산되는 광학 도파관 ― 광학 도파관은 3차원 광자 결정질 구조체의 결정 필러들 사이에 삽입되는 단부 부분을 가지며, 금속 나노입자들에 인접하게 위치되며 여기 광을 수신할 때 근거리 광을 방출하는 반도체 양자점들을 포함하고, 나노입자들은 근거리 광을 수신할 때 표면 플라즈몬을 여기시킴 ― ; 및 반도체 양자점들을 여기시키기 위한 여기 광을 방출하는 여기 광원을 포함한다.
Ibrahim Murat Soganci 등(IEEE, Lasers and Electro-Optics Society, 2007, p.533-534)은 은 나노 섬들의 근처에 가깝게 패킹되는 CdSe/ZnS 나노결정들의 로컬화된 플라즈몬-엔지니어링된 자생적 방출을 기술한다.
P.P.Pompa 등(Nature Nanotechnology, vol. 1, no. 2, November 2006, p.126-130)은 나노스케일 제어를 이용한 콜로이드성 나노결정들의 금속-향상 형광성을 기술한다.
Jung-Hoon Song 등(Nano Letters, vol. 5, no.8, August 2005, p. 1557-1561)은 공간적으로 제어된 표면 플라즈몬들에 공진 커플링에 의해 유도되는 CdSe/ZnS 양자점들로부터 형광 효율의 큰 향상을 기술한다.
US2005/285128은 표면 플라즈몬 광 방출기 구조체 및 제조 방법을 기술한다. 이 문서는 광 방출 반도체 디바이스들을 제조하기 위한 방법(및 결과적인 구조체들)을 기술한다. 방법은 표면 영역을 포함하는 기판을 제공하는 것, 및 기판의 표면 영역 위에 놓인 금속층을 형성하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 금속층 및 표면 영역은 기판 내에서 생성되는 전자-정공 쌍들 간의 커플링을 야기하기 위해 금속층과 기판 사이의 공간적 이격, 및 금속층과 표면 영역 사이의 인터페이스 영역에서의 표면 플라즈몬 모드를 특징으로 한다. 추가로, 인터페이스 영역은 표면 영역과 금속층 사이에 텍스쳐화된 특성을 가진다. 텍스쳐화된 특성들은 특정 실시예에 따라 표면 플라즈몬 모드 또는 유사한 메커니즘을 통해 전자기 복사의 방출을 야기한다.
US2010/0051870은 반도체 나노결정들 및 구성(composition)들 및 이를 포함하는 디바이스들을 기술한다. 이 문서는 개선된 광 발광(photoluminescence) 양자 효율을 가지고 광을 방출할 수 있는 반도체 나노결정을 추가로 기술한다. US2010/0051870은 개선된 광 발광 양자 효율을 가지고 광을 방출할 수 있는 반도체 나노결정들을 포함하는 구성들 및 디바이스들에 추가로 관련된다. 반도체 나노결정이 여기 시 약 50%보다 더 큰 광 발광 양자 효율을 가지고 광을 방출할 수 있으며 20 nm 미만의 FWHM을 가지는 최대 피크 방출을 포함하는, 반도체 나노결정이 개시된다. US2010/0051870은 또한, 디바이스, 반도체 나노결정들의 개체군(population), 반도체 나노결정을 포함하는 구성이며, 반도체 나노결정은 여기 시 약 50%보다 더 큰 광 발광 양자 효율을 가지는 광을 방출할 수 있으며 20 nm 미만의 FWHM을 가지는 최대 피크 방출을 포함할 수 있다. 약 90%보다 더 큰 광 발광 양자 효율을 가지고 여기 시 광을 방출할 수 있는 반도체 나노결정.
양자점들(qdot들 또는 QD들 또는 QD 나노결정들)은 고체 상태 조명(solid state lighting)(SSL) 응용예들(LED들)에서 인광체들로서 현재 연구되고 있다. 이들은 동조가능한 방출 또는, 특히 높은 CRI에서, LED 기반 램프들의 효율성을 상당히 증가시키는 것을 도울 수 있는 좁은 방출 대역과 같은 몇몇 장점들을 가진다. 좁은 방출 대역(25-30 nm) 및 높은 QE(100 °C에서 >90%)는 특히 레드(약 610 nm)에서 이들이 우성 인광체들이 되도록 하며, 대안적인 무기 및 유기 인광체들은 훨씬 더 넓은 방출 대역을 보인다. QD들이 일반적인 조명 응용예들에 대해 LED들에서 레드 인광체로서 사용될 수 있는 경우, 효율성에 있어서 20%까지의 전체 개선이 기대된다. 백라이트 응용예에 대해, 효율성에서의 이득은 훨씬 더 많을 수 있는데, 왜냐하면, 그린 및 레드 QD들 모두의 협대역 방출이 LCD의 대역 통과 필터와 매칭될 수 있기 때문이다. 대체로, QD들은 향후에 LED 응용예들에 대한 중요한 그린 및/또는 레드 인광체일 것으로 예상된다.
양자점들은 반도체 나노입자들이며, 나노입자들의 크기를 변경함으로써 조정가능한 발광을 보인다. 이는 양자 구속 효과로 인해 입자 크기를 감소시키기 위해 밴드갭에서의 증가의 결과이다. QD에서의 발광은 예를 들어, 블루 또는 UV 광자에 의해 전자-정공 쌍의 여기를 통해 발생한다. 묶인 전자-정공 쌍은 여기자(exciton)라고도 명명된다. 여기 이후, 전자 및 정공은 격자와의 상호작용(광자 커플링)에 의해 대역 에지 상태들로 통상적으로 열적으로 풀린다(또는 "냉각"한다). 여기자는 후속적으로 복사적으로 재결합할 수 있으며, 여기서, 그것은 해당 QD의 밴드갭과 대략적으로 등가인 에너지를 가지고 광자를 방출한다. 대안적으로, 여기자는 비-복사적으로 재결합할 수 있는데, 예를 들어, 왜냐하면, 전자 또는 정공이 끼이기 때문에(trapped)(그리고, 비-복사 경로를 통해 재결합하기 때문에), 또는 에너지가 근처의 또다른 진동 쌍극자(예를 들어, 또다른 QD, 금속 등)에 전달되기 때문이다. 따라서 QD의 전체 양자 효율(QE)은 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112016115195744-pct00001
여기서, Γrad는 복사 감쇠율이고, Γnonrad는 비-복사 감쇠율이다. 비-복사 감쇠율이 복사 감쇠율보다 훨씬 더 큰 경우, QE는 낮을 것이다. 다시 말해, QD들이 매우 높은 QE, 예를 들어, 90%를 보이는 경우, 그것은, 비-복사 감쇠율이 복사 감쇠율보다 ~10배 더 느림을 내포한다(즉, 총계 내의 모든 QD들이 동일한 경우; 또다른 가능성은 10개 QD들 중 1개가, 그것이 매우 빠른 비-복사 감쇠 경로를 가지기 때문에 "죽는"다는 것이다).
QD들이 높은 강도로 여기될 때, QD당 하나 초과의 여기자를 생성하는 것이 가능하다. QD들의 복사율은 통상 20 ns이며, 제1 여기 이후 20 ns 내에 제2 여기가 발생하는 경우, QD는 2개의 여기자를 가질 수 있다. 최근 문헌은, 오제 프로세스(Auger process)가 2개의 여기자의 경우 또는 하나의 여기자 및 단일 전자 또는 정공("트리온(trion)")의 경우 발생할 가능성이 있음을 보여준다. 이 경우 오제 프로세스는, 제1 여기자가 그것의 에너지를 제2 여기자(또는 전자 또는 정공)에 전달함으로써, 비-복사적으로 재결합함을 의미한다. 이는 (제2 여기자의) 정공 또는 전자의 여기가 대역 내에서 더 높아지도록 하는데, 이는 본원에서 "열전자" 또는 "열정공"이라 명명될 것이다. 열전자 또는 열정공은 후속적으로 대역 에지 상태들로 다시 열적으로 완화하여, 총 1개의 여기자를 초래한다. 그 나머지 여기자는 광자를 방출함으로써 복사적으로 재결합할 수 있다. 전체적으로, QE는 따라서, 2개의 광자가 2개의 여기자를 여기시키기 위해 사용되었기 때문에, QD의 초기 QE의 50%로 감소하지만, 결곡 1개의 방출된 광자를 초래한다. 오제 프로세스는 특정율(ΓAuger)을 가지는데, 이는 복사 재결합과 경쟁한다. 다시 말해, 오제 프로세스는 그것이 빠른 경우 QE를 감소시킬 수 있는 비-복사 감쇠 경로의 예이다. 불행히도, QD들 내의 오제 프로세스는 복사 감쇠 시간(20 ns)에 비해 매우 빠르다(수백 피코초 내지 1-2 ns 수명). 따라서, 이중 여기자들이 50%>의 감소한 QE를 가질 가능성이 가장 클 것이다.
전술된 프로세스에 더하여, 쌍여기자(biexciton)의 경우 발생할 수 있는 소위 오제 이온화 프로세스가 또한 존재한다. 열전자 또는 열정공은 그것이 QD의 외부에(또는 표면에) "내보내질" 수 있는 매우 많은 에너지(대역 에지 위의 2 eV)를 보일 수 있다. 결과는 충전된 QD이며, 충전된 QD들이 QD들의 소위 블링킹 행동을 담당한다고 일반적으로 간주되며; 일단 충전된 QD가 여기되면, 결과적인 "트리온"은 또한 오제 재결합을 거쳐서 다시 충전된 QD들을 초래할 것이다. 따라서, 충전 QD는 광을 방출하지 않으며, 소위 "오프-상태"에 있다. 일단 QD가 다시 중립이 되면(문헌은 방법을 기재하지 않음), QD는 "온 상태"에 있다. "온" 상태와 "오프" 상태 사이의 스위칭은 일반적으로 단일-QD 분광학에서 관측되며, 블링킹(blinking)이라 명명된다. 요약하면, 오제 이온화는 블링킹이 발생하는(즉, QD들이 충전되는) 것을 담당하는 메커니즘일 수 있다. 블링킹은 ms 시간-스케일에서 발생하며, QE를 효과적으로 낮춘다.
블링킹에 더하여, 오제 이온화 프로세스가 또한 QD 저하를 담당할 수 있다는 것이 본원에서 제안된다. 내보내지는 정공 또는 전자는 QD를 둘러싸는 재료와의 추가적인 반응을 하는 경향이 있어서, 중립화를 불가능하게 할 수 있다(즉, 영구적 오프-상태). 대안적으로, 내보내지는 전자 또는 정공은 추가적인 저하 메커니즘을 유도할 수 있다.
쌍여기자들의 형성은, 그것이 감소한 QE를 초래하는 오제 재결합을 야기할 수 있기 때문에, 그것이 QE를 효과적으로 감소시키는 블링킹을 초래하는 오제 이온화를 야기할 수 있기 때문에, 그리고 그것이 QD 저하의 원인일 수 있는 오제 이온화를 야기할 수 있기 때문에, 바람직하지 않다.
본 발명의 중요한 양태는, QD들의 포화가 LED 응용예들에 관련된 블루 강도들에서 발생한다는 것이다. 짧은 계산이 하기에 주어지며, 여기서 다음이 주어진다:
- 흡수 단면(σ)은 QD들이 광을 얼마나 잘 흡수하느냐에 대한 측정이며, cm2로 주어진다. QD들의 σ는 그것의 (코어/쉘) 구조체 및 크기에 의존한다. 문헌에서는, 약 600 nm의 방출을 가지는 CdSe/CdS 코어/쉘 QD들에 대해 4E-15 cm2의 σ가 기술된다. 그러나, 이러한 QD들은 크기가 4.8 nm이며, 여기서 코어-쉘 QD들은 통상적으로 7.5 nm이다(또는 더 크다, 최대 20 nm). CdS가 CdSe와 대략적으로 동일한 σ를 가진다고 가정하고, 크기에 대해 정정한다면, 7.5 nm 직경의 통상적인 코어/쉘 QD들이 ~ 1.5E-14 cm2의 σ를 가지도록 계산된다.
- QD들의 복사 감쇠 시간 τ은 통상적으로 20ns이다(복사 감쇠 시간 τ은 위에서 언급된 복사율 Γrad의 역이다).
- 광자속 F(cm-2s-1)은 초당 특정 면적을 지나는 광자들의 양이다. 450 nm의 파장(4.4E-19 J의 광자 에너지), 및 10 W/cm2의 블루 선속 밀도에서, 광자속 F = 2.3E19 광자/s/cm2이다.
- 여기 상태들의 일부(fraction)(U)는 다음과 같이 정의되고
Figure 112016115195744-pct00002
그것은, 단일 QD가 특정 선속 밀도에서 여기 상태에 있는 시간의 일부에 대한 측정이지만, 또한 시간 상 주어진 순간에 여기 상태에 있는(그리고 무단위 수인) 총 QD들의 일부로서 보여질 수 있다.
위의 수학식 2를 사용하여, QD가 10 W/cm2의 선속 밀도에서 여기 상태에 있는 시간의 일부는, σ ~ 1.5E-14cm2를 가지는 QD들 및 τ = 20 ns에 대해, ~ 0.007로 계산될 수 있다. 이는 QD가 이 선속에서 그것의 시간의 대략 1% 동안 여기 상태에 있음을(또는 QD들의 거의 1%가 시간 내의 주어진 순간에 여기 상태에 있음을) 내포한다. 여기 상태들의 일부와 선속 사이에 선형 관계가 존재한다는 것이 수학식 2로부터 명백하다.
100 W/cm2에서, QD들의 7%가 여기 상태에 있음을(또는 QD가 그것의 시간의 7% 동안 그것의 여기 상태에 있음을) 알 수 있다. 주지할 중요한 사실은 450 nm에서 QD들의 흡수 단면이 그것이 여기 상태에 있는 경우 변하지 않는다는 것이다. 따라서, 100 W/cm2에서, QD가 광자를 흡수하는 동안 그것이 여기 상태에 있을 기회는 7%이다(쌍-여기자를 초래함). 오제 프로세스에 후속하여, 이러한 쌍-여기자는 단지 1개의 방출되는 광자를 초래한다. 따라서, QE는 이 예에 대해 7%만큼 낮아진다. 더 높은 선속 밀도들에서 QE에서의 이러한 낮아짐은 포화 담금질이라 지칭된다.
QD들의 흡수 단면이 소위 거대 QD들에 대해 더 커진다는 점이 강조되며, 이는 더 양호한 안정성을 위해 바람직하다. 그러나, 단면의 증가는 포화 담금질이 훨씬 더 낮은 선속들에서 시작함을 의미한다. 예를 들어, 거대 QD는 7.5 nm 대신 15 nm만큼 클 수 있다. 이는 흡수 단면에서의 8배 증가를 의미한다(흡수 단면은 QD 부피와 선형으로 스케일링된다). 단면이 8의 인자에 의해 증가하는 경우, QE는 10W/cm2에서 ~ 6% (대. 0.7%) 및 100W/cm2에서 60%(7.5 nm QD들에 대해 7%)이다.
앞서 언급된 바와 같이, 오제 프로세스는 담금질을 초래할 뿐만 아니라, 또한 QD들의 저하를 담당할 수 있다. 0.01(1%)의 U의 상대적으로 낮은 레벨에서조차, 이는 QD 안정성에 상당히 영향을 줄 수 있다.
UV-LED들이 사용될 경우, 포화의 문제점은 훨씬 더 커지는데, 왜냐하면 QD들의 흡수 단면이 예를 들어, 450 nm에서 365 nm로 갈때 급속히 증가하기(5-10x 더 커질 수 있기) 때문이다.
QD들의 포화(즉, 쌍-여기자들)는 중간-전력 LED들을 사용하는 것, 블루 광을 옐로우 광으로 변환하는 것(옐로우에 대한 QD들의 단면은 ~2-5x 더 작음)과 같은 일부 프로그램적 방식들에 의해, 또는 블루 선속이 "퍼지는" 근접 또는 원격 구성에 QD들을 둠으로써 회피될 수 있다. 대안적으로, QD들의 쉘-구성은, 그것이 더 적은 광을 흡수하도록 만들어진다. 그러나, 이것이 단일 QD가 여기될 확률을 낮출 것이기 때문에, 동일한 변환량을 달성하기 위해 더 많은 수의 QD들이 요구될 것이며, 통상적으로 두꺼울 쉘이 양호한 안정성을 위해 요구된다. 따라서, 이러한 문제점에 대한 보다 체계적인 해법이 고-전력 LED 응용예들, 초-고 밝기 소스들, 또는 심지어 레이저들에 대한 QD들의 사용을 가능하게 하기 위해 요구된다.
따라서, 높은 양자 효율들을 가지는 양자점들에 대해 사용될 수 있는, 대안적 양자점 기반 시스템을 제공하는 것이 발명의 양태이며, 이는 바람직하게는, 특히 효율성(효능) 손실이 실질적으로 감소하는 경우, 전술된 결함들 중 하나 이상을 추가로 적어도 부분적으로 제거한다. 특히, 양자점들 및/또는 이러한 광 변환기를 포함하는 대안적인 조명 디바이스에 기초하여, 대안적인 조명 디바이스를 제공하는 것이 발명의 양태이다.
(양자점에서) 상태들의 광자 밀도(photon density of states)(PDOS)를 국부적으로 증가시킴으로써 QD들의 복사 감쇠 시간(τ)을 감소시킴으로써 쌍-여기자들의 형성을 회피하는 것이 본원에 제안된다. 페르미의 황금률(Fermi's Golden Rule)에 따르면, 복사 감쇠율은 PDOS에 선형적으로 의존한다:
Figure 112016115195744-pct00003
여기서,
Figure 112016115195744-pct00004
는 (τ에 관한) 트랜지션 확률이고, h는 플랑크 상수이고, M은 광학 트랜지션(여기 상태와 기저 상태 사이의 상호작용)을 처리하는 행렬 엘리먼트이고, ρ는 최종 상태들의 밀도(즉, PDOS)이다.
진공에서, PDOS는 파장의 함수이며, 자연적으로 주어진다. 그러나, 최근 수년간 재료 개발들에 의해 가능해진, 광학 상태들의 밀도를 국부적으로 증가시키기 위한 수단이 존재한다. 이는 광자 결정들 및/또는 (주기적) 플라즈몬 구조체들에 의해 달성될 수 있다.
광자 결정들의 경우, PDOS는 예를 들어, 높은 그리고 낮은 굴절률 재료들의 주기적 구조체에 의해 변경될 수 있다. 가시광의 PDOS에 영향을 주기 위해, 구조체의 주기성은 (가시)광의 파장의 범위, 즉 350-750 nm 내에 있어야 한다. 광자 결정은 예를 들어, 투명한 높은 굴절률 입자들(예컨대, TiOx에서의 x가 예를 들어 (약) 2인 TiOx, ZrO2, Al2O3 등)을 공기의 행렬 또는 낮은-굴절률 재료(예를 들어, 실리콘)에 의해 둘러싸이는 규칙적 주기적 구조체 내에 배치함으로써 만들어질 수 있지만, 공기 홀들의 격자와 같은 다른 옵션들이 가능하며, 본 기술분야에서 설명되는 바와 같이 양자점들을 포함하는 기판으로 만들어진다. 규칙적 구조체는, 예를 들어, 6각 패킹에서의 입자들의 자가-조립에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 이러한 주기적 구조체는 나노-각인 기법들에 의해 만들어질 수 있다.
플라즈몬 구조체들의 경우, 전기장들의 강력한 국부적 증가가 존재한다. 예들은, 플라즈몬 구조체들을 생성하기 위한 엘리먼트들의 예들로서, 알루미늄, 은 또는 금 나노입자들인데, 이는 가시 범위 내의 광의 전기장에 대한 강한 공진을 보인다. 공진은 특정 주파수들(파장들)의 범위에 대한 국부적 전기장의 강력한 증가를 야기하는데, 이는 실제로, 국부적 PDOS에서의 증가이다. 증가 인자들은 크기 정도(orders of)일 수 있다. 이는, 복사 감쇠율이 수십배(orders of magnitude) 만큼 증가할 수 있으며, 따라서, 쌍-여기자의 형성이 회피되거나 적어도 강력하게 감소됨을 내포한다. 본 기술분야에 언급된 바와 같이, 플라즈몬 재료는 국부적 필드 증가들이 특정 방향들을 지향하도록 또한 구성될 수 있다. 플라즈몬 구조체들은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 후자에서, 원하는 주파수를 생성하기 위한 규칙적 배열 엘리먼트들을 가지는 도메인들이 존재할 수 있지만, 상호적으로 이러한 도메인들은 상이하게 배향된다. 여기서, 예를 들어, 광자 광학 구조체의 경우 투명한 높은-굴절률 입자들 또는 예를 들어, 플라즈몬 광학 구조체의 경우 금속 엘리먼트들이 본원에서 또한 엘리먼트들로서 표시된다. 이러한 엘리먼트들은 광자 광학 구조체 또는 플라즈몬 광학 구조체를 구성할 수 있다.
쌍-여기자들의 형성을 감소시키기 위한 대안적인 방법으로서, 블루 선속을 국부적으로 감소시키기 위한 광자 결정을 사용할 수 있다. 광자 결정이 그것이 예를 들어, 약 450 nm의 광학 밴드갭을 가지도록 구축되는 경우, 이러한 모드들은 광자 결정 내에서 "금지"될 것이다. 다시 말해, 블루(또는 UV) LED 소스와 공진하는 주파수들의 국부적 PDOS가 감소되며, 이는 감소한 블루 선속을 초래할 것이다. 이 경우, 블루 대 옐로우/레드 광의 충분한 변환을 여전히 획득하기 위해 실질적으로 더 많은 QD들이 요구된다.
QD들에 대해 관측되는 바와 같은 포화 담금질은 QD들에 대해 다소 고유하며, 염료들 또는 희귀토 인광체들에는 발생하지 않는데, 이는 일반적으로 포화시 자기-유도된 투명성(일단 여기 상태에서, 여기 파장에서의 강하게 감소된 흡수)을 보인다.
따라서, 제1 양태에서 발명은 다음을 포함하는 조명 디바이스("디바이스")를 제공한다:
a) 광 수신 면을 포함하는 광 변환기(또는 "파장 변환기");
b) 광 수신 면에서, 적어도 20 W/cm2, 훨씬 더 특히 적어도 50 W/cm2와 같은, 특히 적어도 10 W/cm2의 광자속을 가지고 광원 광을 생성하도록 구성되는 고체 상태 광원, 여기서 광 변환기는 광원 광의 적어도 일부를 제1 주파수를 가지는 광 변환기 광으로 변환하도록 구성되고, 광 변환기는, 특히 광자 결정 구조체 및 플라즈몬 구조체로부터 선택된, 광학 구조체 내에 반도체 양자점("양자점")을 포함하고, 양자점은 특히 적어도 85와 같은 적어도 80%, 훨씬 더 특히 적어도 95%와 같은 적어도 90%의 양자 효율을 가진다.
특히, 광학 구조체는 광 변환기 내의 그리고 제1 주파수와 공진하는 상태들의 광자 밀도(PDOS)를 증가시키도록 구성된다. 특히, 광학 구조체는 포화 담금질을 감소시키기 위해, 양자점 근처의 그리고 제1 주파수와 공진하는 상태들의 광자 밀도(PDOS)를 국부적으로 증가시키도록 구성된다. 구문 "여기서, 광학 구조체는 광 변환기 내의 그리고 제1 주파수와 공진하는 상태들의 광자 밀도를 증가시키도록 구성된다"는 특히 광학 구조체가 특히(국부적으로) 양자점에서, 상태들의 PDOS를 증가시킴을 나타낸다. 이러한 상태들을 가지는 이러한 광학 구조체는 양자점의 방출 광의 주파수와 공진하는 특정 주파수를 가진다.
따라서, 본원에서 포화 담금질을 방지하기 위해 QD들의 복사 감쇠율들을 증가시키기 위한 광자 재료 및 플라즈몬 재료의 능력이 사용된다. 놀랍게도, 그것은, 이러한 광학 구조체들을 이용하여, 효율적 양자점들의 효율성이 유지될 수 있고, 조명 디바이스의 효율성이 높을 수 있음을 나타낸다. 종래 기술의 시스템들에서, 매우 효율적인 양자점들이 실질적으로 감소한 효율성을 보일 수 있지만, 본 광학 구조체들에서, 효율성은, 적어도 20 W/cm2, 훨씬 더 특히 적어도 50 W/cm2와 같은 적어도 10 W/cm2와 같은 상당한 조명 조건들 하에서도, 높게 유지될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 통상적인 일반 조명 응용예들에 비교가능한, 높은 강도의 조명 하에서 양자점들을 가지는 종래 기술의 시스템들에서 효율성이 낮지만, 본 발명을 이용하면, 효율성(또는 효능)이 매우 높을 수 있다. 또한, 큰 강도들의 범위에 대해, 예컨대, 20-400 W/cm2의 범위 내에서, 광 변환기 상의 광원 광의 전력의 증가와 더불어, 광 변환기의 가열에 기초하여 예상되는 것 이외에, 효능에서의 실질적인 감소가 존재하지 않을 수 있다.
추가적인 양태에서, 발명은 또한 광 변환기 그 자체, 즉, 광원으로부터 광원 광을 수신하도록 구성되는 광 수신면을 포함하는 광 변환기를 제공하는데, 여기서, 광 변환기는 광원 광의 적어도 일부를 제1 주파수를 가지는 광 변환기 광으로 변환하도록 구성되고, 광 변환기는 광자 결정 구조체 및 플라즈몬 구조체로부터 선택되는 광학 구조체 내에 반도체 양자점을 포함한다. 특히, 광학 구조체는 광 변환기 내의 그리고 제1 주파수와 공진하는 상태들의 광자 밀도(PDOS)를 증가시키도록 구성된다. 특히, 광학 구조체는 포화 담금질을 감소시키기 위해, 양자점에서의 그리고 제1 주파수와 공진하는 상태들의 광자 밀도(PDOS)를 국부적으로 증가시키도록 구성된다. 또한, 특히 양자점은, 적어도 85와 같은 적어도 80%, 훨씬 더 특히 적어도 95%와 같은 적어도 90%의 양자 효율을 가진다.
따라서, 발명은 광자 결정 구조체 및 플라즈몬 구조체로부터 선택되는 광학 구조체 내에 반도체 양자점을 포함하는 광 변환기의 사용법을 또한 제공하며, 여기서 광학 구조체는 포화 담금질을 감소시키기 위해 양자점 근처의 그리고 제1 주파수와 공진하는 상태들의 광자 밀도를 증가시키도록 구성되며, 양자점은 양자점의 포화 담금질을 방지하기 위해, 적어도 85와 같은 적어도 80%, 훨씬 더 특히 적어도 95%와 같은 적어도 90%의 양자 효율을 가진다.
광 변환기는 광학 구조체를 포함한다. 용어 "광학 구조체"는 복수의 동일한 또는 복수의 상이한 광학 구조체들에 또한 관련될 수 있다. 광 변환기는 특히 광자 결정 구조체 및 플라즈몬 구조체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서, 또한 이러한 (2개의) 구조체들의 조합이, 광 변환기 내에서 단일의 결합된 구조체 및/또는 별도의 구조체들(또는 도메인들)에서 응용될 수 있다.
광자 결정들 또는 구조체들은 이온 격자들이 고체들 내의 전자들에 영향을 주는 것과 동일한 방식으로 광자들의 모션에 많이 영향을 주는 주기적 광학 나노구조체들이다. 플라즈몬 구조체들은 표면 플라즈몬들을 생성할 수 있는데, 이는 금속-유전 재료들과 광의 상호작용으로부터 생성된다. 특정 조건들 하에서, 입사광은 자기-유지를 생성하기 위해 표면 플라즈몬들과 커플링하여, 표면 플라즈몬 폴라리톤(surface plasmon polariton)(SPP)들로서 알려져 있는 전자기파들을 전파시킨다. 양 구조체들 모두는 메타재료들로서 간주될 수 있다. 양 재료들 모두는, 해당 재료들이 동조될 수 있는 특정 주파수들(또는 파장들)에서 광과 상호작용할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 재료들을 만드는 방법을 알고 있다. 따라서, 해당 메타재료들은 광학 구조체에 포함되는 양자점의 방출 주파수에서 동조될 수 있고, PDOS를 국부적으로 증가시킬 수 있다.
광 변환기 광은 적어도 양자점(들)에 의해 생성되며, 이는 광원 광에 의한 여기 시에 발광을 제공한다. 양자점들 및 광원에 관한 추가적인 정보는 하기에서 찾을 수 있다. 따라서, 광 변환기 광은 적어도 양자점(들)에 의해 생성되는 광을 포함한다. 그러나, 광 변환기는 양자점들이 아닌(광학 구조체에 의해 구성되는) 하나 이상의 발광 재료들을 또한 포함할 수 있다. 따라서, 광 변환기 광은 광학 구조체들에 의해 구성되는 양자점들과는 다른 발광 재료로부터의 발광을 또한 포함할 수 있다.
광학 구조체들(의 주파수 또는 파장)은 특히 (광 변환기 광의) 제1 주파수의 주파수(또는 파장)과 공진하도록 설계된다. 일반적으로, 광 변환기 광의 이러한 제1 주파수는 광원 광의 주파수와 같지 않을 것이다. 특히, 이 주파수는 낮아질 것이다(즉, 파장은 더 길어질 것이다(하향 변환 원리)).
광 변환기는 특히 광학 구조체로 구성될 수 있지만, 선택적으로 발광 재료층, 광학 렌즈, 광학 필터 등 중 하나 이상과 같은 다른 특징들을 또한 포함할 수 있다. 또한, 광 변환기는 단일의 규칙적 광학 구조체 또는 복수의 규칙적 광학 구조체들을 포함할 수 있다. 복수의 광학 구조체들은 실질적으로 동일한데, 즉, 특히 제1 주파수와 공진할 수 있다.
그러나, 광 변환기는 복수의 (상이한) 제1 주파수들과 공진하는 복수의 (상이한) 광학 구조체를 또한 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 양자점들의 방출의 대역폭 내의 상이한 방출 주파수들/파장은 광학 구조체들의 주파수/주파수들과 공진하게 될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, (복수의) 양자점들은 블루, 그린, 옐로우, 오렌지 및 레드 중 둘 이상과 같은, 상이한 컬러들을 제공할 수 있다. 파장 변환기는 가시 스펙트럼 내의 상이한 파장들에서의 방출을 제공하는 상이한 양자점들의 상이한 주파수들과 공진하는 광학 구조체들로 또한 구성될 수 있다. 파장 변환기는 따라서 단일의 광학 구조체 또는 복수의 광학 구조체들을 포함할 수 있다. 복수의 광학 구조체들은 상이한 주기성들을 가지는 하나의 (확장된) 광학 구조체 내에서 이용가능할 수 있지만, 대안적으로 또는 추가로 상이한 도메인들 내에, 또는 심지어 광 변환기 내의 상이한 입자들 내에서 또한 제공될 수 있다. 따라서, 실시예에서, 광 변환기는 광원 광의 적어도 일부를 제1 주파수들의 분포를 가지는 광 변환기 광으로 변환시키도록 구성되는 복수의 (상호) 상이한 반도체 양자점들을 포함한다.
특정 실시예에서, 광 변환기는 광학 구조체 내에 복수의 양자점들을 포함할 수 있으며, 광학 구조체는 플라즈몬 구조체를 포함하고, 플라즈몬 구조체는 불규칙적 플라즈몬 구조체이다. 불규칙적 플라즈몬 구조체의 장점은 광 변환기 광이 상이한 방향들로 나갈 수 있다는 것이다. 그러나, 대안적으로 또는 추가로, 광학 구조체는 규칙적 플라즈몬 구조체를 또한 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 광 변환기는 복수의 양자점들을 포함하는 다결정질 광자 결정 구조체를 포함할 수 있다. 위에 나타난 바와 같이, 파장 변환기는 따라서 단일의 광학 구조체를 포함할 수 있는데, 이는 광자 결정의 경우 단결정질 광자 결정일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 그러나, 광 변환기는 따라서 다결정질 광자 결정 구조체를 포함할 수도 있다. 이는 (불규칙적) 시스템과 마찬가지로, 상이하게 배향된 결정질 도메인들을 가질 수 있지만, 그것은 또한 광 변환기 내에 내장된 결정질 광자 입자들을 포함할 수 있다.
따라서, 실시예에서, 광 변환기는 복수의 광학 구조체 도메인들을 포함하며, 광학 구조체 도메인들은 하나 이상의 양자점들에서 그리고 상기 하나 이상의 양자점들의 제1 주파수와 공진하는 상태들의 광자 밀도를 증가시키도록 구성된다. 이러한 도메인들은 초격자 구조체를 형성할 수 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 그러나, 인접한 도메인들은 (QD 방출 주파수와 공진하도록) 상이한 배향들 및/또는 상이한 광학 주파수들을 가질 수 있다. 상이한 도메인들은 실시예에서 그렇게 성장되거나 생성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 규칙적 광학 구조체를 포함하는 재료가 입자들로 프로세싱될 수 있다. 이러한 입자들은 예를 들어, 호스트 재료 내에 내장될 수 있다. 이러한 방식으로, 광 변환기에는 일종의 다결정질 광학 구조체가 제공될 수 있다.
특히 플라즈몬 구조체들에 대해, 플라즈몬 구조체를 구성하는 플라즈몬 엘리먼트들로부터 제로가 아닌 거리에 양자점 코어를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 코어와 금속(플라즈몬) 엘리먼트와 같은 플라즈몬 엘리먼트 사이의 최단 거리는 적어도 10 n와 같은, 적어도 5 nm일 수 있다. 이는 예를 들어, 코어-쉘 양자점의 경우에서와 같은, 코어 상의 코팅에 의해 달성될 수 있다. 베어 코어들, 즉, 베어 양자점들이 또한 적용될 수 있지만, 따라서, 특히 플라즈몬 엘리먼트의 적어도 5nm의 최단 거리에 배열된다. 이러한 코팅 또는 쉘은 예를 들어, 실리카 코팅 또는 쉘일 수 있지만, 양자점이 또한 실리카 구조체와 같은 더 큰 구조체의 일부일 수 있다. 이러한 방식들로, 양자점 코어와 플라즈몬 엘리먼트들 사이의 거리가 용이하게 조정될 수 있다. 이에 의해, 또한 광학 구조체의 엘리먼트들과 코어 사이의 광학 거리가 조정될 수 있다. 양자점들 상의 일부 코팅들이, 특히 안정성 및 효율성의 견지에서 추가적인 유리한 효과들을 제공할 수 있다는 것이 추가로 나타날 것이다. 따라서, 실시예에서, 양자점은 실리카 코팅을 포함한다. 알루미나, 티타니아와 같은, 실리카가 아닌 다른 코팅들, 또는 둘 이상의 코팅의 조합들이 또한 가능할 수 있다. 본원에 기술된 바와 같은 양자점들이 코어-쉘 양자점들 또는 QD 로드(rod)들을 또한 포함할 수 있다는 것에 유의한다(이는 또한 코어-쉘 타입일 수 있음)(또한 하기를 참조하라). 이러한 코팅된 양자점들은 광학 구조체에 포함될 수 있다. 대안적으로, 코팅은 광학 구조체의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 양자점(들) 주위에 광학 구조체를 성장시킬 수 있고, 이에 의해 광학 구조체 및 암시적으로 코팅을 제공할 수 있다. 따라서, 추가적인 실시예에서, 광학 구조체는 실리카 구조체를 포함한다.
특정 실시예에서, 양자점은 적어도 5 nm, 특히 적어도 10 nm, 더욱 특히 적어도 15 nm의 광학 구조체에 의해 구성되는 금속성 구조체에 대한 최단 거리를 가진다. 특히, 플라즈몬 구조체들의 경우, 금속 엘리먼트들이 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 광 변환기에서, 특히 양자점들은 적어도 5 nm, 특히 적어도 10 nm, 더욱 특히 적어도 15 nm의 거리에 배열된다. 이는 효율성을 (더) 높이는 것으로 나타난다. 너무 낮은 거리들은 비-복사 감쇠 경로를 제공한다. 특히, 본원에 표시된 거리는 최단 거리, 더욱 특히 수 평균화된 최단 거리라 지칭된다. 또한, 위에서 표시된 바와 같이, 거리는 특히 QD 코어와 (금속) 플라즈몬 엘리먼트 사이의 최단 거리이다. 위에서 또한 표시된 바와 같이, 이러한 최소 거리를 획득하기 위해, 예를 들어, 코팅(쉘과 같은) 또는 베어 QD들 주위의 구조체가 적용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 거대 양자점들이 적용될 수 있다.
따라서, 실시예에서, 광학 구조체는 광자 결정 구조체 및 플라즈몬 광학 구조체의 하나 이상을 포함할 수 있고, 플라즈몬 구조체와 같은 상기 광학 구조체는 상기 양자점들을 포함하는 실리카 구조체를 포함한다. 이는 광자 구조체 엘리먼트들(정공들 등과 같은) 및/또는 플라즈몬 광학 구조체를 제공할 수 있는 금속성 구조체들과 같은 플라즈몬 엘리먼트들을 포함하는 실리카 구조체를 또한 포함할 수 있다. 특히 상기 양자점들(더욱 정확하게는 양자점 코어들)은 (이러한 구조체에서) 적어도 5 nm의 광학 구조체(30)에 의해 구성되는 광자 결정 구조체 엘리먼트 및/또는 금속성 구조체(또는 다른 플라즈몬 구조체)에 대한 최단 거리를 가진다.
특정 실시예에서, 양자점(들)은 적어도 90%의, 더욱 특히 적어도 95%의 양자 효율을 가진다. 심지어 이후, 광 변환기 및/또는 조명 디바이스의 효율성(또는 효능)은 본원에 제공되는 해법을 이용하여 매우 높을 수 있다. 양자점(들)은 광 변환기에서 4 ns 또는 그 미만의, 예컨대, 2 ns 또는 그 미만, 또는 심지어 1 ns 또는 그 미만의 복사 감쇠 시간을 가질 수 있다. 따라서, 광 변환기 밖에서, 또는 더 특히, 광학 구조체들 밖에서, 방출의 복사 감쇠는 적어도 15 ns와 같은 적어도 10 ns의, 마찬가지로 20-40 ns와 같은 15-50 ns의 범위 내에서와 같은 적어도 20 ns의 범위 내에 있을 수 있다. 그러나, 본원에 기술된 바와 같은 광학 구조체들 내에서, 복사 수명은 상당히, 예컨대, 원래 복사 감쇠 시간의 1/5 또는 그 미만의, 또는 심지어 1/10 또는 그 미만의 범위 내에서 감소할 수 있다. 우리가 아는 한, 이러한 광자 또는 플라즈몬 구조체들에 의해 QD 포화의 감소의 알려진 예들이 존재하지 않는다.
발명은 높은 선속 밀도들에서 효율적인(QD-변환된) LED 광원들, 예를 들어, LED 램프들, 집중 조명들, 외부 조명, 자동차 조명 및/또는 레이저 응용예들을 가능하게 한다.
용어 "양자점들" 또는 "발광 양자점들"은 또한 상이한 타입의 양자점들, 즉, 상이한 스펙트럼 특징들을 가지는 양자점들의 조합을 지칭할 수 있다. QD들은 본원에서 또한 "파장 변환기 나노입자들"로서 표시된다. 용어 "양자점들"은 (UV 복사와 같은 적절한 복사를 이용한 여기 시에) 특히 UV, 가시광 및 IR 중 하나 이상에서 발광하는 양자점들을 지칭한다.
본원에서 파장 변환기 나노입자들로서 표시되는 양자점들 또는 발광 나노입자들은 예를 들어, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe(의 코어-쉘 양자점들, 코어는 이들로 구성된 그룹으로 선택됨)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 II-VI 족 화합물 반도체 양자점들을 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서 발광 나노입자들은 예를 들어, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InGaP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AINAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GalnNP, GalnNAs, GalnPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs(의 코어-쉘 양자점들, 코어는 이들로 구성된 그룹으로부터 선택됨)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 III-V족 화합물 반도체 양자점들일 수 있다. 추가적인 실시예에서, 발광 나노입자들은 예를 들어, CuInS2, CuInSe2, CuGaS2, CuGaSe2, AgInS2, AgInSe2, AgGaS2, 및 AgGaSe2(의 코어-쉘 양자점들, 코어는 이들로 구성된 그룹으로부터 선택됨)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 I-III-VI2 황동광-타입 반도체 양자점들일 수 있다. 추가적인 실시예에서, 발광 나노입자들은 예컨대, LiAsSe2, NaAsSe2 및 KAsSe2(의 코어-쉘 양자점들, 코어는 이들로 구성된 그룹으로부터 선택됨)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, I-V-VI2 반도체 양자점일 수 있다. 추가적인 실시예에서, 발광 나노입자들은, 예를 들어, 코어-쉘 양자점들일 수 있고, 코어는 SbTe와 같은 IV-VI족 화합물 반도체 나노결정들로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 특정실시예에서, 발광 나노입자들은 InP, CuInS2, CuInSe2, CdTe, CdSe, CdSeTe, AgInS2 및 AgInSe2(의 코어-쉘 양자점들, 코어는 이들로 구성된 그룹으로부터 선택됨)로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 추가적인 실시예에서, 발광 나노입자들은 예를 들어, ZnSe:Mn, ZnS:Mn와 같은 내부 도펀트들과 전술된 재료들로부터 선택되는 II-VI, III-V, I-III-V 및 IV-VI족 화합물 반도체 나노결정들(의 코어-쉘 양자점들, 코어는 이들로 이루어지는 그룹으로부터 선택됨) 중 하나일 수 있다. 도펀트 엘리먼트들은 Mn, Ag, Zn, Eu, S, P, Cu, Ce, Tb, Au, Pb, Tb, Sb, Sn 및 Tl로부터 선택될 수 있다. 여기서, 발광 나노입자 기반 형관 재료는 또한 CdSe 및 ZnSe:Mn와 같은 상이한 타입들의 QD들을 포함할 수 있다.
II-VI 양자점들을 사용하는 것이 특히 유리한 것으로 보인다. 따라서, 실시예에서, 반도체 기반 발광 양자점들은, 특히 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe and HgZnSTe(의 코어-쉘 양자점, 코어는 이들로 구성된 그룹으로부터 선택됨)으로 구성되는 그룹으로부터 선택된, 더욱 특히 CdS, CdSe, CdSe/CdS 및 CdSe/CdS/ZnS로 구성된 그룹으로부터 선택된 II-VI 양자점들을 포함한다.
발광 나노입자들(코팅 없음)은 약 2-50 nm의 범위 내의, 예컨대 2-20 nm, 특히 2-10 nm, 더욱 특히 2-5 nm의 범위 내의 디멘젼을 가질 수 있고; 특히 나노입자들의 적어도 90%는 각자 표시된 범위들 내의 디멘젼을 가진다(즉, 예를 들어, 나노입자들의 적어도 90%는 2-50 nm의 범위 내의 디멘젼을 가지거나, 또는 특히, 나노입자들의 적어도 90%는 2-5 nm의 범위 내의 디멘젼들을 가진다). 용어 "디멘젼들"은, 나노입자들의 형상에 따라, 특히 길이, 폭 및 직경 중 하나 이상에 관한 것이다.
실시예에서, 파장 변환기 나노입자들은 약 1 내지 약 1000 나노미터(nm)의 범위 내의 그리고 바람직하게는 약 1 내지 약 100 nm 범위 내의 평균 입자 크기를 가진다. 실시예에서, 나노입자들은 약 1 내지 약 20 nm의 범위 내의 평균 입자 크기를 가진다. 실시예에서, 나노입자들은 약 1 내지 약 10 nm의 범위 내의 평균 입자 크기를 가진다.
통상적인 점들은 카드뮴 셀렌화물, 카드뮴 황화물, 인듐 비화물, 및 인듐 황화물과 같은 2종 합금들로 만들어진다. 그러나 점들은 또한 카드뮴 셀렌화 황화물과 같은 3종 합금들로 만들어질 수도 있다. 이러한 양자점들은 10 내지 50 원자의 직경을 가지는, 양자점 부피 내에 100 내지 100,000개 원자들을 포함할 수 있다. 이는 약 2 내지 10 나노미터에 대응한다. 예를 들어, 약 3nm의 직경을 가지는, CdSe, InP, 또는 CuInSe2과 같은 구형 입자들이 제공될 수 있다. 발광 나노입자들(코팅 없음)은 10 nm 미만의 1차원의 크기를 가지는, 구, 정육면체, 로드, 와이어, 디스크, 멀티-포드들의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 20 nm의 길이 및 4 nm의 직경을 가지는 CdSe의 나노로드들이 제공될 수 있다. 따라서, 실시예에서, 반도체 기반 형솽 양자점들은 코어-쉘 양자점들을 포함한다. 또다른 실시예에서, 반도체 기반 발광 양자점들은 로드-내-점(dots-in-rods) 나노입자들을 포함한다. 상이한 타입들의 입자들의 조합이 또한 적용될 수 있다. 여기서, 용어 "상이한 타입들"은 상이한 기하학적 형상들 뿐만 아니라 반도체 발광 재료의 상이한 타입들에 관련될 수 있다. 따라서, (위에서 표시된) 양자점들 또는 발광 나노입자들 중 둘 이상의 조합이 또한 적용될 수 있다.
제WO 2011/031871호로부터 유도된 것과 같은, 반도체 나노결정을 제조하는 방법의 일 예는 콜로이드성 성장 프로세스이다. M 도너 및 X 도너의 뜨거운 배위 용매 내로의 주입에 의해 콜로이드성 성장이 발생한다. 모노 분산 반도체 나노결정들을 준비하기 위한 바람직한 방법의 일 예는 뜨거운 배위 용매 내에 주입되는 디메틸 카드뮴과 같은 유기금속 시약의 열분해를 포함한다. 이는 이산적 결정핵생성을 허용하고, 반도체 나노결정들의 거시적 수량들의 제어된 성장을 초래한다. 주입은 제어된 방식으로 성장되어 반도체 나노결정을 형성할 수 있는 핵을 생성한다. 반응 혼합물은 서서히 가열되어 반도체 나노결정을 성장시키고 어닐링할 수 있다. 샘플 내의 반도체 나노결정들의 크기 분포와 평균 크기 양자는 성장 온도에 종속적이다. 점진적 성장을 유지하기 위해 필요한 성장 온도는 평균 결정 크기가 증가함에 따라 증가한다. 반도체 나노결정은 반도체 나노결정들의 개체군의 멤버이다. 이산적 결정핵생성 및 제어된 성장의 결과, 획득될 수 있는 반도체 나노결정들의 개체군은 직경들의 좁은 크기 분포를 가진다. 직경들의 작은 크기 분포는 또한 크기라고 지칭될 수 있다. 바람직하게는, 입자들의 모노 분산 개체군은, 개체군 내의 입자들의 적어도 약 60%가 특정된 입자 크기 범위 내에 드는, 입자들의 개체군을 포함한다.
실시예에서, 나노입자들은, 제1 반도체 재료를 포함하는 코어 및 제2 반도체 재료를 포함하는 쉘을 포함하는, 반도체 나노결정들을 포함하며, 쉘은 코어의 표면의 적어도 일부 위에 배치된다. 코어 및 쉘을 포함하는 반도체 나노결정은 또한 "코어/쉘" 반도체 나노결정이라 지칭된다. 위에 나타난 재료들 중 임의의 것이 특히 코어로서 사용될 수 있다. 따라서, 구문 "코어-쉘 양자점들, 코어는 이들로 이루어지는 그룹으로부터 선택됨"은 양자점 재료들의 위 리스트들 중 일부에 적용된다. 용어 "코어-쉘"은, 계조 합금 쉘, 또는 로드들 내의 점들 등을 포함하여, "코어-쉘-쉘" 등으로 또한 지칭될 수 있다.
예를 들어, 반도체 나노결정은 공식 MX를 가지는 코어를 포함할 수 있고, 여기서 M은 카드뮴, 아연, 마그네슘, 수은, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 탈륨, 또는 이들의 혼합물들일 수 있고, X는 산소, 황, 셀레늄, 텔루륨, 질소, 인, 비소, 안티몬, 또는 이들의 혼합물들일 수 있다. 반도체 나노결정 코어들로서 사용하기에 적합한 재료들의 예들은, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgS, MgSe, GaAs, GaN, GaP, GaSe, GaSb, HgO, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InN, InP, InGaP, InSb, AlAs, AIN, AlP, AlSb, TIN, TIP, TIAs, TISb, PbO, PbS, PbSe, PbTe, Ge, Si, 이들 중 임의의 것을 포함하는 합금, 및/또는 3종 및 4종 혼합물들 또는 합금들을 포함하는, 이들 중 임의의 것을 포함하는 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
쉘은 코어의 구성과 동일한 또는 상이한 구성을 가지는 반도체 재료일 수 있다. 쉘은, 코어 반도체 나노결정의 표면 상의 반도체 재료의 오버코트가 IV족 엘리먼트, II-VI족 화합물, II-V족 화합물, III-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, II-IV-VI족 화합물, II-IV-V족 화합물, 이들 중 임의의 것을 포함하는 합금들, 및/또는 3종 및 4종 혼합물들 또는 합금들을 포함하는, 이들 중 임의의 것을 포함하는 혼합물들을 포함하는 것을 포함한다. 예들은, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgS, MgSe, GaAs, GaN, GaP, GaSe, GaSb, HgO, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InN, InP, InGaP, InSb, AlAs, AIN, AlP, AlSb, TIN, TIP, TIAs, TISb, PbO, PbS, PbSe, PbTe, Ge, Si, 이들 중 임의의 것을 포함하는 합금, 및/또는 이들 중 임의의 것을 포함하는 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, ZnS, ZnSe 또는 CdS 오버코팅들은 CdSe 또는 CdTe 반도체 나노결정들 상에서 성장할 수 있다. 오버코팅 프로세스는, 예를 들어, 미국 특허 제6,322,901호에 기술되어 있다. 코어의 오버코팅 및 코어의 흡수 스펙트럼의 모니터링동안 반응 혼합물의 온도를 조정함으로써, 높은 방출 양자 효율들 및 좁은 크기 분포들을 가지는 오버코팅된 재료들이 획득될 수 있다. 오버코팅은 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 오버코팅은 코어의 구성과 동일하거나 상이한 적어도 하나의 반도체 재료를 포함한다. 바람직하게는, 오버코팅은 약 1개 내지 약 10개 단분자층들의 두께를 가진다. 오버코팅은 또한 10개 초과의 단분자층들의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 하나 초과의 오버코팅이 코어 상에 포함될 수 있다.
실시예에서, 둘러싸는 "쉘" 재료는 코어 재료의 밴드 갭보다 더 큰 밴드 갭을 가질 수 있다. 특정 다른 실시예들에서, 둘러싸는 쉘 재료는 코어 재료의 밴드 갭보다 더 작은 밴드 갭을 가질 수 있다.
실시예에서, 쉘은 "코어" 기판에 가까운 원자 이격을 가지도록 선택될 수 있다. 특정 다른 실시예들에서, 쉘 및 코어 재료들은 동일한 결정 구조체를 가질 수 있다.
반도체 나노결정 (코어)쉘 재료들의 예들은, 제한 없이, 레드(예를 들어, CdSe)ZnS 코어(쉘)), 그린(예를 들어, (CdZnSe)CdZnS (코어)쉘 등), 및 블루(예를 들어, (CdS)CdZnS (코어)쉘)을 포함한다(또한, 반도체들에 기초하여, 특정 파장 변환기 나노입자들의 예들에 대해 위를 더 참고하라).
실시예에서, 예를 들어, 제WO 2011/031871호에 기술된, 반도체 나노결정들은 바람직하게는, 그것에 부착된 리간드들을 가진다. 실시예에서, 리간드들은 성장 프로세스 동안 사용되는 배위 용매로부터 유도될 수 있다. 실시예에서, 표면은 경쟁 배위 그룹의 초과에 대해 반복되는 노출에 의해 수정되어 오버층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 캡핑된 반도체 나노결정의 분산은 피리딘과 같은 배위 유기 화합물을 이용하여 처리되어, 피리딘, 메탄올 및 방향족 화합물에서 용이하게 분산되지만 지방족 용매에서는 전혀 분산되지 않는 결정들을 생성할 수 있다. 이러한 표면 교환 프로세스는 예를 들어, 카복실산, 포스핀, 티올, 아민 및 인산염을 포함하는, 반도체 나노결정의 외부 표면에 대해 조정가능한 또는 이와 결합하는 임의의 화합물을 이용하여 수행될 수 있다. 반도체 나노결정은 표면에 대한 친화성을 보이며, 반도체 나노결정이 부유되거나 분산되는 액상 매질에 대한 친화성을 가지는 모이어티에서 종료하는 짧은 체인 폴리머들에 노출될 수 있다. 이러한 친화성은 현탁액(suspension)의 안정성을 개선하고, 반도체 나노결정의 침전을 억제한다.
더 구체적으로, 배위 리간드는 다음 공식을 가질 수 있다:
Figure 112016115195744-pct00005
여기서, k는 2, 3, 4, 또는 5이고, n은 1, 2, 3, 4 또는 5이고, 따라서, k-n은 제로보다 적지 않고; X는 O, OS, O- Se, O-N, O-P, O-As, S, S=O, S O 2, Se, Se=O, N, N= O, P, P=O, C=O As, 또는 As=O이고; Y 및 L 각각은, 독립적으로, H, OH, 아릴, 헤테로아릴, 또는 선택적으로 적어도 하나의 2중 결합, 적어도 하나의 3중 결합, 또는 적어도 하나의 2중 결합과 하나의 3중 결합을 포함하는 직선 또는 분기형 C2-18 탄화수소 체인이다. 탄화수소 체인은 C1-4 알킬, C2-4 알케닐, C2-4 알키닐, C1-4 알콕시, 히드록실, 헤일로(halo), 아미노, 니트로, 시아노, C3-5 시클로알킬, 3-5 구성원의 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, C1-4 알킬카보닐옥시, C1-4 알킬옥시카보닐, C1-4 알킬카보닐, 또는 포밀로 선택적으로 치환될 수 있다. 탄화수소 체인은 또한 -O-, -S-, -N(Ra)-, -N(Ra)-C(O)-O-, -O-C(O)-N(Ra)-, -N(Ra)-C(O)-N(Rb)-, -O-C(O)-O-, -P(Ra)-, 또는 -P(O)(Ra)- 에 의해 선택적으로 가로막힐 수 있다. Ra 및 Rb 각각은, 독립적으로, 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 히드록실알킬, 히드록실, 또는 헤일로알킬이다. 아릴 그룹은 치환된 또는 치환되지 않은 순환적 방향족이다. 예들은 페닐, 벤질, 나프틸, 톨릴, 안트라실, 니트로페닐, 또는 헤일로페닐을 포함한다. 헤테로아릴족은 링 내에 하나 이상의 이종원자들, 예를 들어, 푸릴, 피리딜, 피롤일, 페난트릴을 가지는 아릴족이다.
추가적인 리간드들은 특히, 올레산, 및 트리-옥틸 포스핀, 및 트리-옥틸 포스핀 산화물 중 하나 이상일 수 있다. 따라서, 리간드들은 특히 산, 아민, 포스핀, 포스핀 산화물 및 티올의 그룹으로부터 선택될 수 있다.
적절한 배위 리간드는 상업적으로 구매되거나 예를 들어, J.March, Advanced Organic Chemistry에 기술된 바와 같이, 보통의 합성 유기 기법들에 의해 준비될 수 있다. 다른 리간드들은 2003년 8월 15일에 출원된 "Stabilized Semiconductor Nanocrystals"에 대한 미국 특허 출원 제10/641,292호에 기술되어 있으며, 이는 2007년 1월 9일에 미국 특허 제7,160,613호로서 발행되었으며, 이는 그 전체가 참조로 본원에 포함된다. 리간드들의 다른 예들은 벤질포스폰 산 ― 벤질포스폰산은 벤질 그룹의 링 상에 적어도 하나의 치환 그룹을 포함함 ― 이러한 산들의 짝염기, 및 이전 내용의 하나 이상을 포함하는 혼합물들을 포함한다. 실시예에서, 리간드는 4-히드록시벤질포스폰산, 산의 짝염기, 또는 이전 내용의 혼합물을 포함한다. 실시예에서, 리간드는 3,5-디-테리-부틸-4-히드록시벤질포스폰산, 산의 짝염기 또는 이전 내용의 혼합물을 포함한다. 본 발명에 유용할 수 있는 리간드들의 추가적인 예들은 "Functionalized Nanoparticles And Method"에 대해, 2008년 9월 12일에 출원된 Breen 등의 국제 출원 제PCT/US2008/010651호, 및 "Nanoparticle Including Multi-Functional Ligand and Method"에 대해 2009년 7월 28일에 출원된 Breen 등의 국제 출원 제PCT/US2009/004345호에 기술되며, 이들 각각은 참조로 본원에 포함된다.
전술된 유기 리간드들은 QD가, 예를 들어,유기 용매에서 시작할 수 있는, 그리고 무기 리간드들에 대한 교환 프로세스에서 교환될 수 있는 리간드들이다.
파장 변환기 또는 파장 변환기 엘리먼트(또는 더 정확하게는 파장 변환기 나노입자들)는 광원(또는 위에서 나타난 바와 같이, 복수의 광원들)에 복사적으로 커플링(radiationally coupled)된다. 용어 "복사적으로 커플링되는"은 특히, 광원 및 파장 변환기가 서로 연관되어 광원에 의해 방출되는 복사의 적어도 일부가 파장 변환기에 의해 수신됨을(그리고 발광으로 적어도 부분적으로 변환됨을) 의미한다. 용어 "발광"은 광원의 광원 광에 의한 여기 시에 방출되는 파장 변환기 나노입자들을 방출하는 방출(emission)을 지칭한다. 이러한 루미네선스는 본원에서 또한 변환기 광(적어도 가시광을 포함함, 또한 하기를 참조)으로서 표시된다.
파장 변환기는 일반적으로 또한 광원의 다운스트림으로 구성될 것이다. 용어 "업스트림" 및 "다운스트림"은 광 생성 수단(본원에서 특히 광원)으로부터의 광의 전파에 대한 항목들 또는 특징들의 배열에 관한 것이며, 여기서 광 생성 수단으로부터의 광의 빔 내의 제1 위치에 대해, 광 생성 수단에 더 가까운 광의 빔 내의 제2 위치는 "업스트림"이고, 광 생성 수단으로부터 더 멀리 떨어진 광의 빔 내의 제3 위치는 "다운스트림"이다.
디바이스는 특히, 적어도 부분적으로 변환기 광을 포함하지만, 선택적으로 또한 (나머지) 광원 광을 포함할 수 있는, 디바이스 광을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 파장 변환기는 광원 광을 부분적으로만 변환시키도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에서, 디바이스 광은 변환기 광 및 광원 광을 포함할 수 있다. 그러나, 또다른 실시예에서, 파장 변환기는 또한 전체 광원 광을 변환시키도록 구성될 수 있다.
따라서, 특정 실시예에서, 조명 디바이스는 광원 광 및 변환기 광 모두를 포함하는 조명 디바이스 광을 제공하도록 구성되는데, 예를 들어, 전자는 블루 광이고 후자는 옐로우 광, 또는 옐로우 및 레드 광, 또는 그린 및 레드 광, 또는 그린, 옐로우 및 레드 광 등을 포함한다. 또다른 특정 실시예에서, 조명 디바이스는 변환기 광만을 포함하는 조명 디바이스 광을 제공하도록 구성된다. 이는, 예를 들어, 파장 변환기를 조사하는 광원 광이 변환된 광으로서 파장 변환기의 다운스트림 측면만을 나갈때 (특히 전송 모드에서) 발생할 수 있다(즉, 파장 변환기 내로 투과하는 모든 광원 광은 파장 변환기에 의해 흡수된다).
용어 "파장 변환기"(또는 "광 변환기")는 또한 복수의 파장 변환기들에 관련될 수 있다. 이들은 서로 다운스트림으로 배열될 수 있지만, 또한 서로 인접하게 배열될 수 있다(선택적으로 또한 이웃하는 파장 변환기들로서 물리적으로 접촉하는 경우라도). 복수의 파장 변환기들은 실시예에서 상이한 광학 특징들을 가지는 둘 이상의 서브세트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 서브세트들은 그린 광과 같이 제1 스펙트럼 광 분포를 가지는 파장 변환기 광을 생성하도록 구성되고, 하나 이상의 서브세트들은 레드 광과 같이, 제2 스펙트럼 광 분포를 가지는 파장 변환기 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 2개 초과의 서브세트들이 적용될 수 있다. 상이한 광학 특징들을 가지는 상이한 서브세트들을 적용할 때, 예를 들어, 백색광 및/또는 디바이스 광(즉, 파장 변환기의 다운스트림에 남아 있는 변환기 광 및 선택적인 나머지 광원 광)의 컬러가 제공될 수 있다. 특히 복수의 광원들이 적용되고, 그 중 둘 이상의 서브세트들이 개별적으로 제어되고, 이들이 상이한 광학 특징들을 가지는 2개 이상의 파장 변환기 서브세트들과 복사적으로 커플링될 때, 디바이스 광의 컬러는 조정가능할 수 있다. 백색광을 만들기 위한 다른 옵션들이 또한 가능하다(또한 하기를 참조하라).
조명 디바이스는 예를 들어, 사무실 조명 시스템, 가구 응용 시스템, 가게 조명 시스템, 홈 조명 시스템, 강조 조면 시스템, 국부 조명 시스템, 극장 조명 시스템, 광섬유 응용 시스템, 프로젝션 시스템, 자기-조명 디스플레이 시스템, 픽셀화된 디스플레이 시스템, 세그먼트화된 디스플레이 시스템, 경고 부호 시스템, 의료용 조명 응용 시스템, 표시자 부호 시스템, 장식성 조명 시스템, 휴대용 시스템, 자동차 응용예들, 온실 조명 시스템, 원예학 조명, 또는 LCD 백라이팅의 일부일 수 있거나, 이들에 적용될 수 있다.
위에서 나타난 바와 같이, 조명 유닛은 LCD 디스플레이 디바이스에서 백라이팅 유닛으로서 사용될 수 있다. 따라서, 발명은 백라이팅 유닛으로서 구성되는, 본원에 정의된 바와 같은 조명 유닛을 포함하는 LCD 디스플레이 디바이스를 또한 제공한다. 발명은 추가적인 양태에서 백라이팅 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 디바이스를 또한 제공하며, 백라이팅 유닛은 본원에 정의된 바와 같은 하나 이상의 조명 디바이스들을 포함한다.
바람직하게는, 광원은 동작 동안 200-490 nm의 범위로부터 선택되는 파장에서 적어도 광(광원 광)을 방출하는 광원, 특히 동작 동안 400-490 nm의 범위로부터 더욱 특히 440-490 nm의 범위 내에서 선택되는 파장에서 적어도 광을 방출하는 광원이다. 이러한 광은 부분적으로는 파장 변환기 나노입자들에 의해 사용될 수 있다(또한 하기에서 더 참조하라). 따라서, 특정 실시예에서, 광원은 블루 광을 생성하도록 구성된다.
특정 실시예에서, 광원은 고체 상태 LED 광원(예컨대, LED 또는 레이저 다이오드)을 포함한다.
용어 "광원"은 2-20개 (고체 상태) LED 광원들과 같은, 복수의 광원들에 또한 관련될 수 있다. 따라서, 용어 LED는 또한 복수의 LED들에 관련될 수 있다.
본원에서 "실질적으로 모든 광"에서 또는 "실질적으로 구성하는"에서와 같은 용어 "실질적으로"는 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 용어 "실질적으로"는 또한 "전적으로", "완전히", "전부" 등을 가지는 실시예들을 포함할 수 있다. 따라서, 실시예들에서, 부사는 실질적으로 또한 제거될 수 있다. 적용가능한 경우, 용어 "실질적으로"는 또한 95% 또는 그 이상, 특히 99% 또는 그 이상, 심지어 더 특히 100%를 포함한, 99.5% 또는 그 이상과 같은, 90% 또는 그 이상에 관련될 수 있다. 용어 "포함한다"는 용어 "포함한다"가 "구성한다"를 의미하는 실시예들을 또한 포함한다. 용어 "및/또는"은 특히 "및/또는"의 전후에 언급되는 항목들 중 하나 이상에 관련된다. 예를 들어, 구문 "항목 1 및/또는 항목 2" 및 유사한 구문들은 항목 1 및 항목 2 중 하나 이상에 관련될 수 있다. 용어 "포함하는"은 실시예에서, "~로 구성되는"을 지칭할 수 있지만, 또다른 실시예에서 "적어도 정의된 종들 및 선택적으로 하나 이상의 다른 종들을 포함하는" 것을 또한 지칭할 수 있다.
또한, 설명 및 청구항들에서의 용어들 제1, 제2, 제3 등은 유사한 엘리먼트들 사이를 구별하기 위해 사용되며, 순차적 또는 연대 순서를 기술하기 위해 반드시 사용되지는 않는다. 그렇게 사용되는 용어들이 적절한 환경들 하에서 상호교환가능하며, 본원에 기술된 발명의 실시예들이 본원에 기술된 또는 예시된 다른 시퀀스들로 동작할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본원의 디바이스들은 그 중에서도, 동작 동안 기술된다. 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 바와 같이, 방법은 동작 방법들 또는 동작 시 디바이스들에 제한되지 않는다.
전술된 실시예들이 발명을 제한하기보다는 예시하며, 본 기술분야의 통상의 기술자가 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고 많은 대안적인 실시예들을 설계할 수 있을 것임에 유의해야 한다. 청구항들에서, 괄호 사이에 위치되는 임의의 참조 부호들은 청구항을 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 동사 "~를 포함하다" 및 그것의 활용형들의 사용은 청구항들에서 언급된 것이 아닌 엘리먼트들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 엘리먼트에 선행하는 관사("a" 또는 "an")는 복수의 이러한 엘리먼트들의 존재를 배제하지 않는다. 발명은 몇몇 다른 엘리먼트들을 포함하는 하드웨어에 의해, 그리고 적절하게 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 몇몇 수단들을 열거하는 디바이스 청구항에서, 이러한 수단들 중 몇몇은 하나의 그리고 하드웨어의 동일한 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 특정 측정들이 서로 상이한 종속 청구항들에서 인용된다는 단순한 사실은, 이러한 측정들의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내지는 않는다.
발명은 설명에서 기술되고 그리고/또는 첨부 도면들에 도시되는 특성화 특징들 중 하나 이상을 포함하는 디바이스에 추가로 적용된다. 발명은 설명에서 기술되고 그리고/또는 첨부 도면들에 기술되는 특성화 특징들 중 하나 이상을 포함하는 방법 또는 프로세스에 추가로 관한 것이다.
이 특허에서 논의되는 다양한 양태들은 추가적인 장점들을 제공하기 위해 조합될 수 있다. 또한, 특징들 중 일부는 하나 이상의 분할 출원들에 대한 기반을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 대응하는 참조 심볼들이 대응하는 부분들을 지시하는 첨부 개략도들을 참조하여, 단지 예시에 의해 이제 기술될 것이다.
도 1a-1c는 조명 디바이스의 일부 실시예들을 개략적으로 도시한다.
도 2a-2b는, QD들(레드 점들), 및 (2a) 높은 굴절률의 구들의 규칙적 구조체로 구성되는 광자 결정(주기성은 ~ 가시광의 파장 λ임), 또는 (2b) 예를 들어, 금 또는 은의 금속 나노필러들 또는 입자들로 구성되는 플라즈몬 구조체를 포함하는, 최상부 상에 분산되는 인광체를 가지는 LED 패키지를 개략적으로 도시한다. 플라즈몬 나노구조체들은 주기적 구조체 내에 있지만, 랜덤 배향이 또한 가능하다.
도 3a-3c는 위의 텍스트에서 기술된 바와 같은 LED-QD-플라즈몬(또는 광자) 아키텍처의 다양한 다른 실시예들을 개략적으로 도시한다.
도 4a-4c는 광 변환기의 일부 추가적인 실시예들을 개략적으로 도시한다.
도 5는 비-제한적인 개수의 양자점들을 개략적으로 도시한다.
도면들은 반드시 축척에 맞지는 않다.
도 1a-1c는 조명 유닛의 일부 실시예들을 개략적으로 도시한다. 조명 유닛은 참조 부호 1로 표시되고; 광원은 참조 부호 10으로 그리고 광 변환기는 참조 부호 100으로 표시된다. 광원은, 예를 들어, 광원 광이 발산되는 다이(미도시됨)를 가지는 LED일 수 있다. 광원(10)에 의해 생성되는 광원 광은 참조 부호 11로 표시된다. 광 변환기(100)와 광원 사이에 제로가 아닌 거리가 존재할 수 있다. 거리는 참조 부호 d1로 표시되며, 0.1 mm - 10 cm의 범위 내에 있을 수 있다. 그러나, 도 1b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이러한 거리는 또한 제로일 수 있다.
광 변환기는 광원(10)에 지향되는 광 수신 면(110), 및 (일반적으로 광 수신 면(110)의 반대인) 광 방출 면(120)을 포함할 수 있다. 이 면으로부터, 광 변환기 광(101)이 발산될 수 있다. 그러나, 이 광이 광 수신 면을 포함하는 하나 이상의 다른 면들로부터 또한 빠져나올 수 있다는 것이 배제되지 않는다. 그러나, 특히 광 수신 면은 광원에 지향될 수 있고, 광 배출 면은 조명 디바이스의 외부에 지향될 수 있다. 광 수신 면(110)은 광 배출 면(120)의 업스트림으로 구성되고, 둘 모두는 광원(10)의 다운스트림으로 구성된다. 그것의 다운스트림 측에서 변환기로부터 빠져나오는, 즉, 광 배출 면(120)으로부터 빠져나오는 광은 적어도 양자점들로부터의 방출(미도시됨; 하기 참조)을 포함하는 광 변환기 광(101)을 포함할 수 있지만, 비-변환된 광원 광(11)을 선택적으로 또한 포함할 수 있다. 이는 특히, 광원 광(11)이 블루 광과 같은 가시광을 포함할 때 관련될 수 있다. 광원 광과 광 변환기 광의 조합은 참조 부호 2로 표시된다. 도 1c는 돔(60) 내에 파장 변환기를 포함한다. 또는, 돔(60)은 광 변환기(100)일 수 있다. 돔은 중합체 재료, 실리콘 재료, 또는 에폭시 재료 등을 포함할 수 있다. 도 1b 및 1c는 광 변환기와 광원 사이에 실질적으로 제로 거리를 가지는 실시예들을 개략적으로 도시한다.
도 1a-1c의 구성들에서, 원리적으로, 또한 1개 초과의 광원(10)이 적용될 수 있음에 유의한다. 용어 광원은, 위에 표시된 바와 같이, 또한 복수의 광원들에 관련될 수 있다. 추가적인 광학 엘리먼트들 및 또는 발광 재료가 적용될 수 있지만, 명료함을 위해 개략적 도면들에는 도시되지 않는다.
도 2a-2b는 QD들(작은 점들)을 포함하는, 최상부에 분산되는 인광체, 및 광학 구조체들(30)을 가지는 LED 패키지를 개략적으로 도시하며, 도 2a에서 광자 결정은 높은 굴절률 구들과 같은 엘리먼트들(131)의 광자 (규칙적) 구조체(31)로 이루어지고(주기성은 ~ 가시광의 파장 λ임), 도 2b에서, 플라즈몬 구조체(32)는 광학 구조체(30)의 예로서, 엘리먼트들(132), 예를 들어, 금 또는 은의 금속 나노필러들 또는 입자들로 이루어진다. 플라즈몬 나노구조체들(32)은 주기적 구조체 내에 있지만, 랜덤 배향이 또한 가능하다. 여기서, 예시에 의해 광원(10)은 특히, 보드(7) 상에 구성되는 LED이다. 이러한 실시예들에서, 추가로, 예시에 의해, 광 변환기(100)는 컵(8) 내에 배열된다. 관련 구조체들 중 일부를 더 상세하게 표시하기 위해 확대가 도시된다. 양자점들(20)이 규칙적으로 배열될 필요가 없을 수 있지만, 실시예들에서, 이들이 그럴수 있다는 것에 유의한다. 광자 결정은 참조부호 31로 표시되고, 플라즈몬 구조체는 참조 부호 32로 표시된다. 표시된 λ는, 플라즈몬 구조체 또는 광자 결정인 광학 구조체를 구성하는 엘리먼트들 사이의 거리를 도시한다. 이 거리 또는 주기는 주파수에 따라 스케일링된다. 따라서, 본원에서 또한 용어 주파수가 사용된다. 광학 구조체의 주파수는 QD의 방출에서 조정된다. 본원에서, 도면들은 규칙적 구조체들 또는 규칙적 구조체들을 가지는 도메인들을 개략적으로 도시한다. 그러나, 광학 구조체는, 규칙적으로 배열된 엘리먼트들을 가지는 도메인들이 존재하지만 도메인들이 배향 및/또는 주파수에서 서로 상이하다는 의미에서, 불규칙성을 또한 포함할 수 있다. 따라서, 도 2a-2b는 QD들이 광자 결정 매체 내에(도 2a) 또는 LED의 최상부에 직접(예를 들어, 행렬 매체로서 실리콘을 가지고) 적용되는(분산되는) 플라즈몬 구조체 내에 어떻게 분산되는지에 대한 개략적 도면들이다.
도 3a-3c는 위의 텍스트에 기술된 바와 같은 LED-QD-플라즈몬(또는 광자) 아키텍처의 다양한 다른 실시예들을 개략적으로 도시한다. 도 3a에서, 플라즈몬 구조체(32)는 광 변환기 내에 포함된다. 플라즈몬 구조체는, 투명하거나 반투명할 수 있는 기판(220), 특히 유리 또는 광 투과성 재료 상에 배열된다. 또한, 선택적으로 둘 이상의 발광 재료들이 이용가능할 수 있다. 제1 발광 재료(200)는, 예를 들어, 옐로우 방출을 제공할 수 있고, 광학 구조체(30)는, 제2 발광 재료(230)로서, 예를 들어, 레드 방출을 제공할 수 있다. 따라서, 도 3a는 광자/플라즈몬 구조체가 (QD들과 함께) 적용되는 유리(또는 다른 재료) 컴포넌트를 개략적으로 도시할 수 있다.
도 3b에서, 광학 구조체가 광 변환기(100) 내에 배열된다. 따라서, 도 3b는 보드 상에서 LED 옆에 적용되는 (QD들을 포함하는) 플라즈몬/광자 구조체를 개략적으로 도시할 수 있다.
도 3c는 광학 구조체가 LED 다이 상에 직접 존재하는 실시예를 개략적으로 도시한다. 따라서, 도 3c는 플라즈몬 또는 광자 구조체들이 LED 에피텍시 상에 직접 적용되는 실시예를 개략적으로 도시할 수 있다.
다른 실시예들은 예를 들어, QD들 자체가 규칙적 광자 또는 플라즈몬 구조체들의 실제 일부분인 구조체들을 대안적으로 또는 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, QD들의 매우 규칙적인 어레이 또는 초격자는 그 자체가 플라즈몬 또는 광자 구조체일 수 있다. 이러한 효과는 또한 QD들이 다시 방출할 기회를 조기에 획득함에 따라 시간당 광 출력을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 이 방법은 포화에 의한 문제점으로 들어가지 않고, 변환의 특정 레벨을 달성하기 위해 요구되는 재료의 양을 감소시키기 위해 또한 사용될 수 있다.
도 4a-4b는 광 변환기의 일부 추가적인 실시예들을 개략적으로 도시한다. 도 4a는 광학 구조체(30)의 예로서 규칙적 플라즈몬 또는 광자 결정을 개략적으로 예시한다. 도 4b는 다결정질 광자 결정 구조체 또는 불규칙적 플라즈몬 구조체(여기서 특히 불규칙적 플라즈몬 구조체)를 개략적으로 도시한다. 참조 부호 35는 그 중 2개 이상이 서로 다른 상이한 영역들을 표시한다. 도 4c는 다결정질 광자 결정 구조체 또는 불규칙적 플라즈몬 구조체(여기서 특히 불규칙적 플라즈몬 구조체)의 또다른 실시예를 개략적으로 도시하며, 여기서 참조 부호 35로 표시된, 상이한 영역들 또는 도메인들의 배향들이 상이하다.
도 5는 좌에서 우로 양자점(베어 코어 또는 베어 점), 코어 쉘 양자점(거대 QD를 포함함), 양자 로드, 및 로드 양자점 내의 양자점을 가지는, 비제한적인 개수의 양자점들을 개략적으로 도시한다. 모두 양자점(20)으로 표시되며, 참조 부호 21은 코어를 표시한다. 코어(21)는 발광을 제공할 수 있고, 둘러싸는 재료는 본 기술분야에 알려진 바와 같이, 보호성 및/또는 효율성 증가 재료일 수 있다.

Claims (15)

  1. 조명 디바이스(1)로서,
    a) 광 수신 면(110)을 포함하는 광 변환기(100);
    b) 상기 광 수신 면(110)에서 적어도 10 W/cm2의 광자속(photon flux)을 가지고 광원 광(11)을 생성하도록 구성되는 고체 상태 광원(10)
    을 포함하고, 상기 광 변환기(100)는 상기 광원 광(11)의 적어도 일부를 제1 주파수를 가지는 광 변환기 광(101)으로 변환하도록 구성되고, 상기 광 변환기(100)는 광자 결정 구조체(photonic crystal structure)(31) 및 플라즈몬 구조체(plasmonic structure)(32)로부터 선택되는 광학 구조체(30) 내의 반도체 양자점(20)을 포함하고, 상기 광학 구조체(30)는 포화 담금질(saturation quenching)을 감소시키기 위해 상기 제1 주파수와 공진하는 상기 광 변환기(100)에서 상태들의 광자 밀도를 증가시키도록 구성되고, 상기 양자점(20)은 적어도 80%의 양자 효율을 가지는 조명 디바이스(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 변환기(100)는 상기 광학 구조체(30) 내에 복수의 양자점들(20)을 포함하고, 상기 광학 구조체는 상기 플라즈몬 구조체(32)를 포함하고, 상기 플라즈몬 구조체(32)는 불규칙적 플라즈몬 구조체인 조명 디바이스(1).
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 변환기(100)는 상기 광학 구조체(30) 내에 복수의 양자점들(20)을 포함하고, 상기 광학 구조체는 상기 플라즈몬 구조체(32)를 포함하고, 상기 플라즈몬 구조체(32)는 규칙적 플라즈몬 구조체인 조명 디바이스(1).
  4. 제1항에 있어서, 상기 광 변환기(100)는 복수의 상기 양자점(20)을 포함하는 다결정질 광자 결정 구조체(31)를 포함하는 조명 디바이스(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 양자점 발광 코어(quantum dot luminescent core)(20)는 상기 광학 구조체(30)에 포함되는 금속성 구조체에 대해 적어도 5nm의 최단 거리를 가지는 조명 디바이스(1).
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양자점(20)은 실리카 코팅을 포함하거나, 또는 상기 광학 구조체는 양자점들(20)을 포함하는 실리카 구조체를 포함하는 조명 디바이스(1).
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 변환기(100)는 상기 광원 광(11)의 적어도 일부를 제1 주파수들의 분포를 가지는 광 변환기 광(101)으로 변환하도록 구성되는 복수의 상이한 반도체 양자점들(20)을 포함하는 조명 디바이스(1).
  8. 제7항에 있어서, 복수의 광학 구조체 도메인들을 포함하고, 상기 광학 구조체 도메인들은 하나 이상의 양자점들(20)의 근처에 있는 그리고 상기 하나 이상의 양자점들(20)의 제1 주파수와 공진하는 상태들의 광자 밀도를 증가시키도록 구성되는 조명 디바이스(1).
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양자점(20)은 적어도 90%의 양자 효율을 가지고, 상기 양자점(20)은 상기 광 변환기(100)에서 4 ns 또는 그 미만의 복사 감쇠 시간(radiative decay time)을 가지는 조명 디바이스(1).
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015162003A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 Koninklijke Philips N.V. Quantum dots with reduced saturation quenching
JP6780255B2 (ja) * 2016-02-05 2020-11-04 大日本印刷株式会社 画像表示装置
US10991856B2 (en) 2017-12-21 2021-04-27 Lumileds Llc LED with structured layers and nanophosphors
US10503007B1 (en) 2018-02-27 2019-12-10 Facebook Technologies, Llc Directional color conversion using photonic crystals with quantum dots
US10529290B1 (en) * 2018-02-27 2020-01-07 Facebook Technologies, Llc Non-uniformly patterned photonic crystal structures with quantum dots for pixelated color conversion
JP2023531906A (ja) * 2020-06-25 2023-07-26 フィリップ・モーリス・プロダクツ・ソシエテ・アノニム エアロゾル発生装置用の表示装置
WO2022000219A1 (zh) * 2020-06-29 2022-01-06 重庆康佳光电技术研究院有限公司 一种光转换层及制备方法、led显示面板及制备方法
CN112968112B (zh) * 2020-06-29 2022-04-19 重庆康佳光电技术研究院有限公司 一种光转换层及制备方法、led显示面板及制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005524084A (ja) * 2002-04-30 2005-08-11 ユニバーシティ オブ メリーランド，ボルチモア 蛍光検出法
US20070025673A1 (en) * 2005-04-18 2007-02-01 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Light emission using quantum dot emitters in a photonic crystal
JP2010026385A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Toshiba Corp 光導波路システム
US20100051870A1 (en) * 2006-11-21 2010-03-04 Dorai Ramprasad Semiconductor nanocrytals and compositions and devices including same
JP2012009712A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Sharp Corp 発光装置および照明装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200523340A (en) * 2003-09-24 2005-07-16 Patent Treuhand Ges Fur Elek Sche Gluhlampen Mbh Hochefeizienter leuchtstoff
US20050285128A1 (en) * 2004-02-10 2005-12-29 California Institute Of Technology Surface plasmon light emitter structure and method of manufacture
US7700936B2 (en) * 2005-07-01 2010-04-20 University Of Delaware Fabrication of quantum dots embedded in three-dimensional photonic crystal lattice
WO2010014198A1 (en) 2008-07-28 2010-02-04 Qd Vision, Inc. Nanoparticle including multi-functional ligand and method
DE102007001903A1 (de) * 2006-11-17 2008-05-21 Merck Patent Gmbh Leuchtstoffkörper enthaltend Rubin für weiße oder Color-on-demand LEDs
US9136498B2 (en) * 2007-06-27 2015-09-15 Qd Vision, Inc. Apparatus and method for modulating photon output of a quantum dot light emitting device
EP2207789B1 (en) 2007-09-12 2014-06-11 QD Vision, Inc. Functionalized nanoparticles and method
JP5395342B2 (ja) * 2007-09-18 2014-01-22 株式会社東芝 蛍光体および発光装置
US8670471B2 (en) * 2009-02-27 2014-03-11 California Institute Of Technology Photonic crystal cavities and related devices and methods
KR101062789B1 (ko) * 2009-06-22 2011-09-07 한국과학기술원 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 자외선 발광 다이오드 소자
KR101865888B1 (ko) 2009-09-09 2018-06-08 삼성전자주식회사 나노입자들을 포함하는 입자, 그의 용도, 및 방법
US20140117311A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-01 Juanita N. Kurtin Semiconductor structure having nanocrystalline core and nanocrystalline shell pairing with compositional transition layer
WO2015162003A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 Koninklijke Philips N.V. Quantum dots with reduced saturation quenching

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005524084A (ja) * 2002-04-30 2005-08-11 ユニバーシティ オブ メリーランド，ボルチモア 蛍光検出法
US20070025673A1 (en) * 2005-04-18 2007-02-01 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Light emission using quantum dot emitters in a photonic crystal
US20100051870A1 (en) * 2006-11-21 2010-03-04 Dorai Ramprasad Semiconductor nanocrytals and compositions and devices including same
JP2010026385A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Toshiba Corp 光導波路システム
JP2012009712A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Sharp Corp 発光装置および照明装置

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