KR20210122664A - 양자점, 상기 양자점의 제조 방법, 상기 양자점을 포함한 광학 부재 및 상기 양자점을 포함한 전자 장치 - Google Patents

양자점, 상기 양자점의 제조 방법, 상기 양자점을 포함한 광학 부재 및 상기 양자점을 포함한 전자 장치 Download PDF

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양희선
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김경혜
김성운
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Abstract

인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어; 및 상기 코어를 덮는 쉘;을 포함하고, 상기 A1은 V족 원소이고, 상기 A2는 인듐 이외의 III족 원소이고, 상기 코어는 제1영역 및 상기 제1영역을 덮는 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역은, A2를 비포함하고, 인듐 및 A1을 포함하고, 상기 제2영역은, 인듐, A1 및 A2를 포함하고, 상기 제2영역 중 인듐과 A2는 서로 합금화되어 있는, 양자점, 상기 양자점의 제조 방법, 상기 양자점을 포함한 광학 부재 및 상기 양자점을 포함한 전자 장치가 제공된다.

Description

양자점, 상기 양자점의 제조 방법, 상기 양자점을 포함한 광학 부재 및 상기 양자점을 포함한 전자 장치{Quantum dot, method for preparing the quantum dot, optical member including the quantum dot and electronic apparatus including the quantum dot}
양자점, 양자점의 제조 방법, 상기 양자점을 포함한 광학 부재 및 상기 양자점을 포함한 전자 장치에 관한 것이다.
광학 부재 및 각종 전자 장치 중 다양한 광학 기능(예를 들면, 광변환 기능, 발광 기능 등)을 수행하는 물질로서 양자점을 활용할 수 있다. 양자점은, 양자 구속 효과(quantum confinement effect)를 나타내는 나노 크기의 반도체 나노 결정으로서, 나노 결정의 크기 및 조성 등을 제어함으로써, 상이한 에너지 밴드갭을 가질 수 있고, 이에 따라 다양한 발광 파장의 광을 방출할 수 있다.
이와 같은 양자점을 포함한 광학 부재는 박막 형태, 예를 들면, 부화소별로 패터닝된 박막 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 광학 부재는 다양한 광원을 포함한 장치의 색변환부재로도 활용될 수 있다.
한편, 상기 양자점은 각종 전자 장치에서 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 양자점은 에미터로도 사용될 수 있다. 일예로서, 상기 양자점은, 한 쌍의 전극 및 발광층을 포함한 발광 소자 중 발광층에 포함되어 에미터의 역할을 할 수 있다.
현재, 고품위 광학 부재 및 전자 장치를 구현하기 위하여, 490nm 이하의 최대 발광 파장을 갖는 청색광을 방출하면서, 우수한 발광 양자 효율(PLQY)을 갖고, 독성 원소인 카드뮴을 비포함한, 양자점 개발이 요구된다.
신규한 양자점, 상기 양자점의 제조 방법, 상기 양자점을 포함한 광학 부재 및 상기 양자점을 포함한 전자 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면,
인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어; 및
상기 코어를 덮는 쉘;
을 포함하고,
상기 A1은 V족 원소이고,
상기 A2는 인듐 이외의 III족 원소이고,
상기 코어는 제1영역 및 상기 제1영역을 덮는 제2영역을 포함하고,
상기 제1영역은, A2를 비포함하고, 인듐 및 A1을 포함하고,
상기 제2영역은, 인듐, A1 및 A2를 포함하고, 상기 제2영역 중 인듐과 A2는 서로 합금화되어 있는, 양자점이 제공된다.
다른 측면에 따르면,
인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어; 및
상기 코어를 덮는 쉘;
을 포함하고,
상기 A1은 V족 원소이고,
상기 A2는 인듐 이외의 III족 원소이고,
상기 코어는 제1영역 및 상기 제1영역을 덮는 제2영역을 포함하고,
상기 제1영역은, A2를 비포함하고, 인듐 및 A1을 포함하고,
상기 제2영역은, 인듐, A1 및 A2를 포함하고, 상기 제2영역 중 인듐과 A2는 서로 합금화되어 있는, 양자점의 제조 방법으로서,
인듐 및 A1을 포함한 제1입자를 제공하는 단계;
상기 제1입자를, A2-함유 전구체를 포함한 조성물과 210℃ 내지 340℃의 온도 범위에서 접촉시켜, 상기 인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어를 형성하는 단계; 및
상기 코어를 덮는 쉘을 형성하는 단계;
를 포함하는, 양자점 제조 방법이 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 양자점을 포함한 광학 부재(optical member)가 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 양자점을 포함한, 전자 장치가 제공된다.
상기 양자점은, 환경친화적이며 490nm 이하의 최대 발광 파장을 갖는 청색광을 방출하면서, 우수한 발광 양자 효율(PLQY)을 갖는 바, 상기 양자점을 이용함으로써, 고품위의 광학 부재 및 전자 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 양자점의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 다른 구현예를 따르는 양자점의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 일 구현예를 따르는 전자 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 구현예를 따르는 전자 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 합성예 1 내지 3 및 비교 합성예 A에서 제작된 QD-1, QD-2, QD-3 및 QD-A 각각의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 6은 양자점 QD-3의 PL 스펙트럼 및 실시예 1에서 제작한 발광 소자의 EL 스펙트럼(at 6V)을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 1에서 제작한 발광 소자의 전압-휘도 그래프 및 전압-전류 밀도 그래프를 각각 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 1에서 제작한 발광 소자의 전류 밀도-전류 효율 그래프 및 전류 밀도-외부 양자 효율 그래프를 각각 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 명세서 중 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
본 명세서 중 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서 중 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 예를 들어, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 달리 한정되지 않는 한 명세서 상에 기재된 특징 또는 구성요소만으로 이루어지는(consist of) 경우 및 다른 구성요소를 더 포함하는 경우를 모두 의미할 수 있다.
본 명세서에서, "II족"은 IUPAC 주기율표상 IIA족 원소 및 IIB족 원소를 포함할 수 있으며, II족 원소는 예를 들어, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 수은(Hg) 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "III족"은 IUPAC 주기율표상 IIIA족 원소 및 IIIB족 원소를 포함할 수 있으며, III족 원소는 예를 들어, 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl) 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "V족"은 IUPAC 주기율표상 VA족 원소 및 VB족 원소를 포함할 수 있으며, V족 원소는 예를 들어, 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb) 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "VI족"은 IUPAC 주기율표상 VIA족 원소 및 VIB족 원소를 포함할 수 있으며, VI족 원소는 예를 들어, 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te) 등을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 양자점(100)에 대한 설명
도 1은 일 구현예를 따르는 양자점의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1의 양자점(100)은, 인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어(10) 및 상기 코어(10)를 덮는 쉘(15)을 포함한다. 여기서, 상기 A1은 V족 원소이고, 상기 A2는 인듐 이외의 III족 원소이다.
일 구현예에 따르면, 상기 A1은 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb), 비스무트(Bi), 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 A1은 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb), 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 A2는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 탈륨(Tl), 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 A2는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 또는 이의 조합일 수 있다.
상기 코어(10) 중 인듐과 A2의 원자비는 0.01 : 0.99 내지 0.99 : 0.01의 범위를 가질 수 있다. 상기 코어(10) 중 인듐과 A2의 원자비가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우,
상기 코어(10)는 제1영역(11) 및 상기 제1영역(11)을 덮는 제2영역(12)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1영역(11)은, 상기 코어(10)의 중심에서 상기 코어(10)의 표면까지의 길이 중 상기 코어(10)의 중심으로부터 10%, 15%, 20%, 25% 또는 30%만큼의 길이를 반지름으로 갖는 구 형태의 영역일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 제2영역(12)은 상기 코어(10) 중 상기 제1영역(11)을 제외한 나머지 영역일 수 있다.
상기 코어(10)의 제1영역(11)은, A2를 비포함하고, 인듐 및 A1을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1영역(11)은 InN, InP, InAs, InSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs 또는 InPSb를 포함할 수 있다(또는, 이루어질 수 있다(consist of)).
상기 코어(10)의 제2영역(12)은, 인듐, A1 및 A2를 포함하고, 상기 제2영역(12) 중 인듐과 A2는 서로 합금화되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 제2영역(12)은 InGaN, InGaP, InGaAs, InGaSb, InGaNP, InGaNAs, InGaNSb, InGaPAs, InGaPSb, InAlN, InAlP, InAlAs, InAlSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, InGaAlN, InGaAlP, InGaAlAs, InGaAlSb, InGaAlNP, InGaAlNAs, InGaAlNSb, InGaAlPAs 또는 InGaAlPSb을 포함할 수 있다(또는, 이루어질 수 있다(consist of)).
상기 제2영역(12)의 A2는, 양이온 교환 반응에 의하여 상기 제2영역(12) 내에 도입된 원소일 수 있다. 즉, 상기 코어(10) 중 제2영역(12)은, 제1영역(11)을 먼저 합성한 다음, 제1영역(11)의 표면에 제2영역(12)을 코팅하거나 성장시킴으로써, 형성한 것이 아니다. 따라서, 상기 제2영역(12)은, 상기 코어(10)를 먼저 합성한 다음, 코팅법 및/또는 성장법에 의하여 상기 코어(10) 표면에 형성한 쉘(15)과는 명확히 구분되는 것이다. 예를 들어, 제1영역(11)의 도메인(domain) 또는 상(phase)은 제2영역(12)의 도메인 또는 상과 연속적으로 연결되어 있으나, 코어(10)의 도메인 또는 상은 쉘(15)의 도메인 또는 상과 불연속적으로 분리되어 있을 수 있다. 상기 제2영역(12) 형성 방법 등은 본 명세서에 기재된 양자점 합성 방법을 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1영역(11)에 포함된 A1과 상기 제2영역(12)에 포함된 A1은 서로 동일할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2영역(12)에 포함된 A2의 농도는, 상기 제1영역(11)과 상기 제2영역(12) 사이의 계면에서 상기 코어(10)의 표면을 향하는 방향(도 1 중 "방향 A")을 따라 점진적으로 증가하는 농도 구배를 가질 수 있다.
상기 코어(10)의 평균 입경(D50)은 0.1nm 내지 5nm, 0.5nm 내지 3nm, 또는 0.8nm 내지 2nm일 수 있다. 상기 코어(10)의 평균 입경(D50)이 상술한 바와 같은 범위를 만족함으로써, 상기 양자점(100)은, 단파장 쉬프트된 청색광을 방출할 수 있다.
상기 코어(10)는 상술한 바와 같은 인듐, A1 및 A2 외에, 다른 원소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 코어(10)는 II족 원소(예를 들면, Zn 등)를 더 포함할 수 있다.
상기 쉘(15)은 상기 코어(10) 표면에 형성되어, 상기 코어(10)의 화학적 변성을 방지하고 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할을 및/또는 상기 양자점(100)에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 쉘(15)은, III-V족 반도체 화합물, II-VI족 반도체 화합물, III-VI족 반도체 화합물, IV-VI족 반도체 화합물, I-III-VI족 반도체 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 쉘(15)은, III-V족 반도체 화합물, II-VI족 반도체 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 III-V족 반도체 화합물은, 예를 들어, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등과 같은 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InAlP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 등과 같은 삼원소 화합물; GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등과 같은 사원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다. 한편, 상기 III-V족 반도체 화합물은 II족 원소를 더 포함할 수 있다. II족 원소를 더 포함한 III-V족 반도체 화합물의 예는, InZnP, InGaZnP, InAlZnP 등을 포함할 수 있다.
상기 II-VI족 반도체 화합물은, 예를 들어, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 등과 같은 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 등과 같은 삼원소 화합물; CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등과 같은 사원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 II-VI족 반도체 화합물은 Cd 및 Hg를 비포함할 수 있다. 따라서, 상기 상기 II-VI족 반도체 화합물은, 예를 들어, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, MgS, MgSe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, MgZnS, MgZnSe, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 III-VI족 반도체 화합물은, GaS, GaSe, Ga2Se3, GaTe, InS, InSe, In2S3, In2Se3, InTe 등과 같은 이원소 화합물; InGaS 3 , InGaSe3 등과 같은 삼원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 IV-VI족 반도체 화합물의 예는 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등과 같은 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등과 같은 삼원소 화합물; SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등과 같은 사원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 I-III-VI족 반도체 화합물, 예를 들어, AgInS, AgInS2, CuInS, CuInS2, CuGaO2, AgGaO2, AgAlO2 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 III-V족 반도체 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InAlP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, 또는 이의 임의의 조합을 포함하고, 상기 II-VI족 반도체 화합물은 ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, MgS, MgSe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, MgZnS, MgZnSe, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 쉘(15)은, 상술한 바와 같은 반도체 화합물 외에, 금속 또는 비금속의 산화물을 더 포함할 수 있다.
상기 금속 또는 비금속의 산화물은, 예를 들어, SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4등의 삼원소 화합물일 수 있다.
상기 쉘(15)은 단일층 구조를 가질 수 있다. 상기 단일층은 1종의 화합물 또는 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
또는, 상기 쉘(15)은 다층 구조를 가질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 쉘(15)은, i) 상기 코어(10)를 덮는 제1쉘 및 ii) 상기 제1쉘을 덮는 제2쉘을 포함할 수 있다.
상기 제1쉘에 포함된 물질과 상기 제2쉘에 포함된 물질은 일부 이상 서로 상이할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1쉘은 GaP, ZnSe, ZnSeS, 또는 이의 임의의 조합을 포함하고, 상기 제2쉘은 ZnS를 포함할 수 있다.
상기 양자점(100)의 평균 입경(D50)은 0.5nm 내지 20nm, 1nm 내지 10nm, 또는 1.3nm 내지 7nm일 수 있다. 상기 양자점(10)의 평균 입경(D50)이 상술한 바와 같은 범위를 만족함으로써, 상기 양자점(100)은, 고발광 양자 효율을 가지면서 단파장 쉬프트된 청색광을 방출할 수 있다.
상기 양자점(100)은, 본 명세서에 기재된 바와 같은 제1영역(11) 및 제2영역(12)을 갖는 바, 400nm 내지 490nm, 430nm 내지 480nm 범위 또는 440nm 내지 475nm 범위의 최대 발광 파장을 갖는 청색광을 방출할 수 있다. 또한, 상기 양자점(100)은, 70% 이상, 70% 내지 99% 또는 75% 내지 95% 범위의 발광 양자 효율(PLQY)을 가질 수 있다. 한편, 상기 양자점(100)의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)은, 50nm 이하, 35nm 내지 50nm, 또는 40nm 내지 48nm일 수 있다. 이와 같은 양자점(100)을 이용함으로써, 고품위 광학 부재 및 장치를 구현할 수 있다.
이상, 구 형태를 갖는 양자점(100)을 설명하였으나, 상기 양자점의 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 양자점은, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등과 같은 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 2에 도시된 양자점(200)에 대한 설명
도 2는 다른 구현예를 따르는 양자점의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2의 양자점(200)은, 인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어(20) 및 상기 코어(20)를 덮는 쉘(25)을 포함한다. 여기서, 상기 A1은 V족 원소이고, 상기 A2는 인듐 이외의 III족 원소이다.
상기 코어(20)는 제1영역(21), 상기 제1영역(21)을 덮는 제2영역(22) 및 상기 제2영역(22)을 덮는 제3영역(23)을 포함할 수 있다.
상기 양자점(200) 구성 중 제3영역(23)을 제외한 나머지 구성(예를 들면, A1, A2, 제1영역(21), 제2영역(22), 쉘(25), 코어(20)의 평균 입경, 양자점(200)의 평균 입경 등)에 대한 설명은 상기 도 1에 대한 설명을 참조한다.
상기 제3영역(23)은 i) 상기 제2영역(22)을 덮고, ii) 인듐을 비포함하고, A1 및 A2를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3영역(23)은, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, GaAlNP GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다(또는, 이루어질 수 있다(consist of)).
상기 제3영역(23)의 A2는, 양이온 교환 반응에 의하여 상기 제3영역(23) 내에 도입된 원소일 수 있다. 즉, 상기 코어(10) 중 제3영역(23)은, 제1영역(21) 및 제2영역(22)을 먼저 합성한 다음, 제2영역(22)의 표면에 제3영역(23)을 코팅하거나 성장시킴으로써, 형성한 것이 아니다. 따라서, 상기 제3영역(23)은, 상기 코어(20)를 먼저 합성한 다음, 코팅법 및/또는 성장법에 의하여 상기 코어(20) 표면에 형성한 쉘(25)과는 명확히 구분되는 것이다. 예를 들어, 제2영역(22)의 도메인(domain) 또는 상(phase)은 제3영역(23)의 도메인 또는 상과 연속적으로 연결되어 있으나, 코어(20)의 도메인 또는 상은 쉘(25)의 도메인 또는 상과 불연속적으로 분리되어 있을 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1영역(21)에 포함된 A1, 상기 제2영역(22)에 포함된 A1 및 상기 제3영역(23)에 포함된 A1은 모두 서로 동일할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제3영역(23)에 포함된 A2의 농도는, 상기 제2영역(22)과 상기 제3영역(23) 사이의 계면에서 상기 코어(20)의 표면을 향하는 방향을 따라 점진적으로 증가하는 농도 구배를 가질 수 있다.
양자점 제조 방법
상술한 바와 같이 예시된 양자점(100, 200)의 제조 방법은,
인듐 및 A1을 포함한 제1입자를 제공하는 단계;
상기 제1입자를, A2-함유 전구체를 포함한 조성물과 210℃ 내지 340℃의 온도 범위에서 접촉시켜, 상기 인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어(10, 20)를 형성하는 단계; 및
상기 코어(10, 20)를 덮는 쉘(15, 25)을 형성하는 단계;
를 포함할 수 있다.
상기 A1 및 A2 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 제1입자 제공 단계 중 인듐 및 A1을 포함한 제1입자는 A2를 비포함한다.
상기 제1입자 제공 단계에서 사용가능한 A1-함유 전구체는, 예를 들면, 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 트리옥틸포스핀 옥사이드(trioctylphosphine oxide), 올레일아민(oleylamine), 옥틸아민 (octylamine), 트리옥틸아민(trioctyl amine), 헥사데실아민(hexadecylamine), 헥실포스폰산(hexylphosphonic acid), 테트라데실포스폰산(tetradecylphosphonic acid), 옥틸포스폰산(octylphosphonic acid) 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1입자의 평균 입경(D50)은, 상기 코어(10, 20)의 평균 입경(D50)과 동일할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1입자의 평균 입경(D50)은 0.1nm 내지 5nm, 0.5nm 내지 3nm, 또는 0.8nm 내지 2nm일 수 있다. 상기 제1입자의 평균 입경(D50)이 상술한 바와 같은 범위를 만족함으로써, 상기 양자점 제조 방법에 따라 제조된 양자점은, 단파장 쉬프트된 청색광을 방출할 수 있다.
상기 인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어(10, 20)를 형성하는 단계는, 상기 제1입자를 A2-함유 전구체를 포함한 조성물과 210℃ 내지 340℃(예를 들면, 230℃ 내지 320℃, 또는 250℃ 내지 310℃)의 온도 범위에서 접촉시켜, 상기 제1입자 중 일부 이상의 인듐 양이온이 A2 양이온으로 치환되는 양이온 교환(cation exchange) 반응에 의하여, 상기 코어(10, 20)의 제2영역(12, 22) 및/또는 제3영역(23)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 양이온 교환 반응 온도 범위는 210℃ 내지 340℃, 230℃ 내지 320℃, 또는 250℃ 내지 310℃일 수 있다.
상술한 바와 같은 반응 온도 범위를 만족함으로써, 상기 양자점(100, 200) 중 본 명세서에 기재된 바와 같은 제1영역(11, 21)이 형성될 수 있고, 상기 양자점(100, 200) 중 제2영역(12, 22)에 포함된 인듐과 A2가 서로 합금화될 수 있는 바, 상기 양자점(100, 200)은 400nm 내지 490nm 범위의 최대 발광 파장을 갖는 청색광을 방출하면서, 동시에 높은 발광 양자 효율을 가질 수 있다.
상기 A2-함유 전구체는, A2를 포함하고, 상기 제1입자 중 인듐 양이온과 A2 양이온 간의 양이온 교환 반응을 가능하게 하는 임의의 화합물 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 A2-함유 전구체는, A2-함유 할로겐화물, A2-함유 산화물, A2-함유 질화물, A2-함유 안티몬화물(antimonide), A2-함유 질산화물(oxynitride), A2-함유 황화물, A2-함유 옥시할로겐화물, A2-함유 옥시할로겐화 수화물, A2-함유 질산염, A2-함유 질산 수화물, A2-함유 황산염, A2-함유 황산 수화물, A2-함유 아민 유도체, A2-함유 탄화수소 유도체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 A2-함유 전구체는, A2I3, A2Br3, A2Cl3, (A2)2Cl4, (A2)2O4, A2N, A2Sb, (A2)2S3, A2(ClO4)3ㅇyH2O, A2(NO3)3ㅇyH2O, (A2)2(SO4)3, (A2)2(SO4)3ㅇyH2O, C12H36(A2)2N6, A2(CH3)3, 또는 이의 임의의 조합을 포함하고, 상기 y는 0 초과의 실수일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 A2-함유 전구체는, GaI3일 수 있다.
상기 A2-함유 전구체를 포함한 조성물은, 상술한 바와 같은 A2-함유 전구체 외에, 용매, 분산제 등을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 용매는 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine, TOP), 트리부틸포스핀(tributylphosphine, TBP), 트리페닐포스핀(triphenylphosphine, TPP), 디페닐소프핀(diphenylphosphine, DPP), 올레일아민(oleylamine, OLA), 도데실아민(dodecylamine, DDA), 헥사데실아민(hexadecylamine, HDA), 옥타데실아민(octadecylamine, ODA), 옥틸아민(octylamine, OTA), 트리옥틸아민(trioctylamine, TOA), 올레산(oleic acid, OA), 1-옥타데칸(1-otadecene, ODE), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 코어(10, 20)를 덮는 쉘(15, 25)을 형성하는 단계는 공지된 방법을 이용할 수 있다.
상기 쉘(15, 25) 형성 단계는 180℃ 내지 340℃, 예를 들어 200℃ 내지 320℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
상기 쉘(15, 25) 형성 단계시 사용될 수 있는 전구체는, 본 명세서에 기재된 바와 같은 쉘(15, 25)을 형성할 수 있는 임의의 전구체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 쉘(15, 25) 형성 단계시 사용될 수 있는 전구체는, 아연 전구체를 포함할 수 있다. 상기 아연 전구체는, 예를 들면, 디메틸 아연(dimethyl zinc), 디에틸 아연(diethyl zinc), 아연 아세테이트(zinc acetate), 아연 아세틸아세토네이트(zinc acetylacetonate), 아연 아이오다이드(zinc iodide), 아연 브로마이드(zinc bromide), 아연 클로라이드(zinc chloride), 아연 플루오라이드(zinc fluoride), 아연 카보네이트(zinccarbonate), 아연 시아나이드(zinc cyanide), 아연 나이트레이트(zinc nitrate), 아연 옥사이드(zinc oxide), 아연 퍼옥사이드(zinc peroxide), 아연 퍼클로레이트(zinc perchlorate), 아연 설페이트(zinc sulfate), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 쉘(15, 25) 형성 단계시 사용될 수 있는 전구체는, 트리옥틸포스핀 설파이드(trioctylphosphine sulfide)와 같은 황(S) 전구체를 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 쉘(15, 25) 형성 단계시 사용될 수 있는 전구체는, 트리옥틸포스핀 셀레나이드(trioctylphosphine selenide)와 같은 셀레늄(Se) 전구체를 포함할 수 있다.
광학 부재
상기 양자점은 다양한 광학 부재에 사용될 수 있다. 따라서, 다른 측면에 따르면, 상기 양자점을 포함한 광학 부재가 제공된다.
일 구현예에 따르면, 상기 광학 부재는 광제어 수단일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 광학 부재는, 컬러 필터, 색변환 부재, 캡핑층, 광취출 효율 향상층, 선택적 광흡수층, 또는 편광층일 수 있다.
전자 장치
상기 양자점은 다양한 전자 장치에 사용될 수 있다. 따라서, 다른 측면에 따르면, 상기 양자점을 포함한 전자 장치가 제공된다.
일 구현예에 따르면, 광원; 및 상기 광원으로부터 방출된 광의 경로에 배치된 색변환 부재;를 포함하고, 상기 양자점은 상기 색변환 부재에 포함되어 있는, 전자 장치가 제공된다.
도 3은 상기 구현예를 따르는 전자 장치(200A)의 구조를 간략히 도시한 도면이다. 도 3의 전자 장치(200A)는, 기판(210); 상기 기판 상에 배치된 광원(220); 및 상기 광원(220) 상에 배치된 색변환 부재(230)를 포함한다.
예를 들어, 상기 광원(220)은 액정 디스플레이(LCD)에 사용되는 백라이트 유닛(back light unit: BLU), 형광 램프, 발광 소자, 유기 발광 소자 또는 양자점 발광 소자(QLED) 또는 이의 임의의 조합일 수 있다. 상기 색변환 부재(230)는 상기 광원(220)으로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 배치될 수 있다.
상기 전자 장치(200A) 중 색변환 부재(230)의 적어도 일 영역이 상기 양자점을 포함하고, 상기 영역이 상기 광원으로부터 방출된 광을 흡수하여 400nm 내지 490nm 범위의 최대 발광 파장을 갖는 청색광을 방출할 수 있다.
이 때, 상기 색변환 부재(230)가 상기 광원(220)으로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 배치된다는 것은, 상기 색변환 부재(230)와 상기 광원(220) 사이에 다른 요소들이 더 포함될 수 있음을 배제하는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 광원(220) 및 상기 색변환 부재(230) 사이에 편광판, 액정층, 도광판, 확산판, 프리즘 시트, 마이크로렌즈 시트, 휘도 향상 시트, 반사 필름, 컬러 필터 또는 이의 임의의 조합이 추가로 배치될 수 있다.
다른 예로서, 상기 색변환 부재(230) 상에 편광판, 액정층, 도광판, 확산판, 프리즘 시트, 마이크로렌즈 시트, 휘도 향상 시트, 반사 필름, 컬러 필터 또는 이의 임의의 조합이 추가로 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 전자 장치(200A)는 상기 구현예를 따르는 장치의 일 예시이며, 공지된 다양한 형태를 가질 수 있고, 이를 위해 공지의 다양한 구성을 추가로 포함할 수도 있다.
다른 구현예를 따르면, 상기 전자 장치는 광원, 도광판, 색변환 부재, 제1편광판, 액정층, 컬러 필터, 및 제2편광판이 순차적으로 배치된 구조를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예를 따르면, 상기 전자 장치는 광원, 도광판, 제1편광판, 액정층, 제2편광판 및 색변환 부재가 순차적으로 배치된 구조를 포함할 수 있다.
상기 구현예들에서, 상기 컬러 필터는 안료 또는 염료를 포함한 것일 수 있다. 상기 구현예들에서, 상기 제1편광판 및 제2편광판 중 어느 하나는 수직 편광판이고, 다른 하나는 수평 편광판일 수 있다.
한편, 본 명세서에 기재된 바와 같은 양자점은 에미터로서 사용될 수 있다. 따라서, 다른 구현예에 따르면, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층;을 포함한 발광 소자를 포함하고, 상기 양자점은 상기 발광 소자(예를 들면, 상기 발광 소자의 발광층)에 포함되어 있는, 전자 장치가 제공될 수 있다. 상기 발광 소자는 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 영역, 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 배치된 전자 수송 영역, 또는 이의 조합을 더 포함할 수 있다.
도 4는 일 구현예를 따르는 발광 소자(10A)의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
상기 발광 소자(10A)는 제1전극(110); 제1전극(110)에 대향된 제2전극(190); 제1전극(110) 및 제2전극(190) 사이에 배치되고, 양자점을 포함하는 발광층(150); 제1전극(110)과 발광층(150) 사이에 배치된 정공 수송 영역(130); 및 발광층(150)과 제2전극(190) 사이에 배치된 전자 수송 영역(170)을 포함한다. 이하, 발광 소자(10A)의 각 층에 대하여 설명한다.
[제1전극(110)]
도 1의 제1전극(110)의 하부 또는 제2전극(190)의 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
예를 들어, 발광 소자(10A)의 빛이 기판의 반대 방향으로 방출되는 전면 발광형(top emission type)인 경우, 기판은 반드시 투명할 필요는 없고, 불투명하거나 반투명할 수 있다. 이 경우 금속으로 기판을 형성할 수 있다. 금속으로 기판을 형성할 경우, 기판은 탄소, 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금, Kovar 합금, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 도 4에서는 생략되었으나, 기판과 제1전극(110) 사이에는 버퍼층, 박막 트랜지스터, 유기 절연층 등을 더 포함할 수 있다.
상기 제1전극(110)은, 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(110)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 투과형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질은, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 산화갈륨아연(GZO), 산화알루미늄아연(AZO), InZnSnOx(IZSO), ZnSnOx(ZSO), 그래핀, PEDOT:PSS, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어(Ag nanowire), 금 나노와이어(Au nanowire), 금속 메쉬(metal mesh), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또는, 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질은, 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(110)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있다.
[정공 수송 영역(130)]
상기 정공 수송 영역(130)은, i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역(130)은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 전자 저지층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역(130)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조를 갖거나, 제1전극(110)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/발광 보조층, 정공 주입층/발광 보조층, 정공 수송층/발광 보조층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 다층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역(130)은 비정질의 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 상기 무기물은 NiO, MoO3, Cr2O3, Bi2O3을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무기물은 p-형 무기 반도체로서, Cu, Ag 또는 Au의 요오드화물, 브롬화물, 염화물에 O, S, Se 또는 Te 등과 같은 비금속이 도핑된 p-형 무기 반도체; Zn을 포함한 화합물에 Cu, Ag 또는 Au 등과 같은 금속 및 N, P, As, Sb 또는 Bi와 같은 비금속 원소가 도핑된 p-형 무기 반도체; 또는 ZnTe와 같은 자발적 p-형 무기 반도체를 포함할 수 있다.
상기 유기물은 m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB(NPD), β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, 메틸화된-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민)), Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid (폴리아닐린/도데실벤젠술폰산)), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트))), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid (폴리아닐린/캠퍼술폰산)), PANI/PSS (Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)), PVK (폴리비닐카바졸), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물, 하기 화학식 202로 표시되는 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure pat00001
<화학식 201>
Figure pat00002
<화학식 202>
Figure pat00003
상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L204는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
L205은, *-O-*', *-S-*', *-N(Q201)-*', 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중 하나이고,
xa5는 1 내지 10의 정수 중 하나이고,
R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
R201과 R202는, 선택적으로(optionally) 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬렌기 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C5알케닐렌기를 통하여 서로 연결되어, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C8-C60 폴리시클릭 그룹(예를 들면, 카바졸 그룹 등)을 형성할 수 있고,
R203과 R204는, 선택적으로(optionally) 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬렌기, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C5알케닐렌기를 통하여 서로 연결되어, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C8-C60 폴리시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
na1은 1 내지 4의 정수 중 하나일 수 있다.
상기 정공 수송 영역(130)의 두께는 약 50Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역(130)이 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 경우, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 9000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역(130), 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 발광 보조층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 하는 층이고, 상기 전자 저지층은 발광층으로부터 정공 수송 영역(130)으로의 전자 유출(leakage)을 방지하는 역할을 하는 층이다. 상술한 정공 수송 영역(130)에 포함될 수 있는 물질이 발광 보조층 및 전자 저지층에 포함될 수 있다.
[p-도펀트]
상기 정공 수송 영역(130)은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역(130) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산(예를 들면, 전하-생성 물질로 이루어진(consist of) 단일층 형태)되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다.
예를 들어, 상기 p-도펀트의 LUMO 에너지 레벨은 -3.5eV 이하일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 p-도펀트는, 퀴논 유도체, 시아노기-함유 화합물, 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 퀴논 유도체의 예는, TCNQ, F4-TCNQ 등을 포함할 수 있다.
상기 시아노기-함유 화합물의 예는 HAT-CN, 하기 화학식 221로 표시된 화합물 등을 포함할 수 있다.
Figure pat00004
<화학식 221>
Figure pat00005
상기 화학식 221 중,
R221 내지 R223은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
상기 R221 내지 R223 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 시아노기; -F; -Cl; -Br; -I; 시아노기, -F, -Cl, -Br, -I, 또는 이의 임의의 조합으로 치환된 C1-C20알킬기; 또는 이의 임의의 조합;으로 치환된, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
상기 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물 중, 원소 EL1은 금속, 준금속, 또는 이의 조합이고, 원소 EL2는 비금속, 준금속, 또는 이의 조합일 수 있다.
상기 금속의 예는, 알칼리 금속(예를 들면, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs) 등); 알칼리 토금속(예를 들면, 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 등); 전이 금속(예를 들면, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 망간(Mn), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 등); 전이후 금속(예를 들면, 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn) 등); 란타나이드 금속(예를 들면, 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테늄(Lu) 등); 등을 포함할 수 있다.
상기 준금속의 예는, 실리콘(Si), 안티모니(Sb), 텔루륨(Te) 등을 포함할 수 있다.
상기 비금속의 예는, 산소(O), 할로겐(예를 들면, F, Cl, Br, I 등) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물은, 금속 산화물, 금속 할로겐화물(예를 들면, 금속 불화물, 금속 염화물, 금속 브롬화물, 금속 요오드화물 등), 준금속 할로겐화물(예를 들면, 준금속 불화물, 준금속 염화물, 준금속 브롬화물, 준금속 요오드화물 등), 금속 텔루라이드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물의 예는, 텅스텐 옥사이드(예를 들면, WO, W2O3, WO2, WO3, W2O5 등), 바나듐 옥사이드(예를 들면, VO, V2O3, VO2, V2O5 등), 몰리브덴 옥사이드(MoO, Mo2O3, MoO2, MoO3, Mo2O5 등), 레늄 옥사이드(예를 들면, ReO3 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 할로겐화물의 예는, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리 토금속 할로겐화물, 전이 금속 할로겐화물, 전이후 금속 할로겐화물, 란타나이드 금속 할로겐화물 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속 할로겐화물의 예는, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, LiBr, NaBr, KBr, RbBr, CsBr, LiI, NaI, KI, RbI, CsI 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 토금속 할로겐화물의 예는, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, BeCl2, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2, BeBr2, MgBr2, CaBr2, SrBr2, BaBr2, BeI2, MgI2, CaI2, SrI2, BaI2 등을 포함할 수 있다.
상기 전이 금속 할로겐화물의 예는, 티타늄 할로겐화물(예를 들면, TiF4, TiCl4, TiBr4, TiI4 등), 지르코늄 할로겐화물(예를 들면, ZrF4, ZrCl4, ZrBr4, ZrI4 등), 하프늄 할로겐화물(예를 들면, HfF4, HfCl4, HfBr4, HfI4 등), 바나듐 할로겐화물(예를 들면, VF3, VCl3, VBr3, VI3 등), 니오브 할로겐화물(예를 들면, NbF3, NbCl3, NbBr3, NbI3 등), 탄탈 할로겐화물(예를 들면, TaF3, TaCl3, TaBr3, TaI3 등), 크롬 할로겐화물(예를 들면, CrF3, CrCl3, CrBr3, CrI3 등), 몰리브덴 할로겐화물(예를 들면, MoF3, MoCl3, MoBr3, MoI3 등), 텅스텐 할로겐화물(예를 들면, WF3, WCl3, WBr3, WI3 등), 망간 할로겐화물(예를 들면, MnF2, MnCl2, MnBr2, MnI2 등), 테크네튬 할로겐화물(예를 들면, TcF2, TcCl2, TcBr2, TcI2 등), 레늄 할로겐화물(예를 들면, ReF2, ReCl2, ReBr2, ReI2 등), 철 할로겐화물(예를 들면, FeF2, FeCl2, FeBr2, FeI2 등), 루테늄 할로겐화물(예를 들면, RuF2, RuCl2, RuBr2, RuI2 등), 오스뮴 할로겐화물(예를 들면, OsF2, OsCl2, OsBr2, OsI2 등), 코발트 할로겐화물(예를 들면, CoF2, CoCl2, CoBr2, CoI2 등), 로듐 할로겐화물(예를 들면, RhF2, RhCl2, RhBr2, RhI2 등), 이리듐 할로겐화물(예를 들면, IrF2, IrCl2, IrBr2, IrI2 등), 니켈 할로겐화물(예를 들면, NiF2, NiCl2, NiBr2, NiI2 등), 팔라듐 할로겐화물(예를 들면, PdF2, PdCl2, PdBr2, PdI2 등), 백금 할로겐화물(예를 들면, PtF2, PtCl2, PtBr2, PtI2 등), 구리 할로겐화물(예를 들면, CuF, CuCl, CuBr, CuI 등), 은 할로겐화물(예를 들면, AgF, AgCl, AgBr, AgI 등), 금 할로겐화물(예를 들면, AuF, AuCl, AuBr, AuI 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 전이후 금속 할로겐화물의 예는, 아연 할로겐화물(예를 들면, ZnF2, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2 등), 인듐 할로겐화물(예를 들면, InI3 등), 주석 할로겐화물(예를 들면, SnI2 등), 등을 포함할 수 있다.
상기 란타나이드 금속 할로겐화물의 예는, YbF, YbF2, YbF3, SmF3, YbCl, YbCl2, YbCl3 SmCl3, YbBr, YbBr2, YbBr3 SmBr3, YbI, YbI2, YbI3, SmI3 등을 포함할 수 있다.
상기 준금속 할로겐화물의 예는, 안티모니 할로겐화물(예를 들면, SbCl5 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 텔루라이드의 예는, 알칼리 금속 텔루라이드(예를 들면, Li2Te, Na2Te, K2Te, Rb2Te, Cs2Te 등), 알칼리 토금속 텔루라이드(예를 들면, BeTe, MgTe, CaTe, SrTe, BaTe 등), 전이 금속 텔루라이드(예를 들면, TiTe2, ZrTe2, HfTe2, V2Te3, Nb2Te3, Ta2Te3, Cr2Te3, Mo2Te3, W2Te3, MnTe, TcTe, ReTe, FeTe, RuTe, OsTe, CoTe, RhTe, IrTe, NiTe, PdTe, PtTe, Cu2Te, CuTe, Ag2Te, AgTe, Au2Te 등), 전이후 금속 텔루라이드(예를 들면, ZnTe 등), 란타나이드 금속 텔루라이드 (예를 들면, LaTe, CeTe, PrTe, NdTe, PmTe, EuTe, GdTe, TbTe, DyTe, HoTe, ErTe, TmTe, YbTe, LuTe 등) 등을 포함할 수 있다.
[발광층(150)]
상기 발광층(150)은 양자점 단일층 또는 2 이상의 양자점 층이 적층된 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층(150)은 양자점 단일층 또는 2 내지 100개의 양자점 층이 적층된 구조일 수 있다.
상기 발광층(150)은 본 명세서에 기재된 양자점을 포함할 수 있다.
상기 발광층(150)은, 본 명세서에 기재된 바와 같은 양자점 외에, 상기 양자점이 자연스럽게 배위된 형태로 분산되어 있는 분산 매질을 더 포함할 수 있다. 상기 분산 매질은 유기 용매, 고분자 수지, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 분산 매질은 상기 양자점의 광학 성능에 영향을 미치지 않으면서 광에 의해 변질되거나 광을 반사시키지 않으며, 광흡수를 일으키지 않도록 하는 투명한 매질이라면 어느 것이든 사용할 수 있다. 예를 들어, 유기 용매는 톨루엔(toluene), 클로로포름(chloroform), 에탄올(ethanol), 옥테인, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 고분자 수지는 에폭시(epoxy) 수지, 실리콘(silicone) 수지, 폴리스틸렌(polysthylene) 수지, 아크릴레이트(acrylate) 수지, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 발광층(150)은 양자점을 포함한 발광층 형성용 조성물을 정공 수송 영역(130) 상에 도포하고, 상기 발광층 형성용 조성물에 포함된 용매 중 일부 이상을 휘발시켜 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 용매로는 물, 헥세인(Hexane), 클로로포름(Chloroform), 톨루엔(Toluene), 옥테인 등을 사용할 수 있다.
상기 발광층 형성용 조성물의 도포는 스핀 코팅(spin coat)법, 캐스팅(casting)법, 마이크로 그라비아 코트(micro gravure coat)법, 그라비아 코트(gravure coat)법, 바 코트(bar coat)법, 롤 코트(roll coat)법, 와이어 바 코트(wire bar coat)법, 딥 코트(dip coat)법, 스프레이 코트(spry coat)법, 스크린(screen) 인쇄법, 플렉소인쇄(flexographic)법, 오프셋(offset) 인쇄법, 잉크젯(ink jet) 인쇄법 등을 사용하여 도포할 수 있다.
상기 발광 소자(10A)가 풀 컬러 발광 소자일 경우, 발광층(150)은, 개별 부화소별로, 서로 다른 색을 방출하는 발광층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광층(150)은 개별 부화소별로, 제1색 발광층, 제2색 발광층 및 제3색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 이 때, 상술한 발광층 중 적어도 하나의 발광층은 양자점을 반드시 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1색 발광층은 양자점을 포함하는 양자점 발광층이고, 상기 제2색 발광층 및 상기 제3색 발광층은 각각 유기 화합물을 포함하는 유기 발광층일 수 있다. 여기서, 제1색 내지 제3색은 서로 다른 색이며, 구체적으로, 제1색 내지 제3색은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 제1색 내지 제3색은 서로 조합되어 백색이 될 수 있다.
다른 예로서, 상기 발광층(150)은 제4색 발광층을 더 포함할 수 있고, 상기 제1색 내지 제4색 발광층 중 적어도 하나의 발광층은 양자점을 포함하는 양자점 발광층이고, 나머지 발광층은 각각 유기 화합물을 포함하는 유기 발광층일 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다. 여기서, 제1색 내지 제4색은 서로 다른 색이며, 구체적으로, 제1색 내지 제4색은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 제1색 내지 제4색은 서로 조합되어 백색이 될 수 있다.
또는, 상기 발광 소자(10A)는 2 이상의 서로 같거나 다른 색을 방출하는 발광층이 서로 접촉 또는 이격되어 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 2 이상의 발광층 중 적어도 하나의 발광층은 양자점을 포함하는 양자점 발광층이고, 나머지 발광층은 유기 화합물을 포함하는 유기 발광층일 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다. 구체적으로, 상기 발광 소자(10A)는 제1색 발광층 및 제2색 발광층을 포함하고, 여기서 제1색 및 제2색은 서로 같은 색일 수도 있고, 서로 다른 색일 수도 있다. 더욱 구체적으로, 상기 제1색 및 상기 제2색은 모두 청색일 수 있다.
상기 발광층(150)은 양자점 외에, 유기 화합물 및 반도체 화합물 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 화합물은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 호스트 및 상기 도펀트는 유기 발광 소자에서 통상적으로 사용되는 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 반도체 화합물은 유기 및/또는 무기 페로브스카이트일 수 있다.
상기 발광층(150)의 두께는 7 nm 내지 100 nm, 구체적으로, 15 nm 내지 50 nm일 수 있다. 전술한 범위를 만족하면, 발광층(150) 중 양자점 입자 배열에 의해 발생가능한 공극 제어로 인해 상기 발광 소자(10A)는 우수한 발광 효율 및/또는 수명을 가질 수 있다.
[전자 수송 영역(170)]
상기 전자 수송 영역(170)은 i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역(170)은, 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나의 층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역(170)은, 발광층(150)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층, 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층, 전자 조절층/전자 수송층/전자 주입층, 또는 버퍼층/전자 수송층/전자 주입층 등의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송 영역(170)은 전도성 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, ZnO, TiO2, WO3, SnO2, In2O3, Nb2O5, Fe2O3, CeO2, SrTiO3, Zn2SnO4, BaSnO3, In2S3, ZnSiO, PC60BM, PC70BM, Mg 도핑된 ZnO(ZnMgO), Al 도핑된 ZnO(AZO), Ga 도핑된 ZnO(GZO), In 도핑된 ZnO(IZO), Al 도핑된 TiO2, Ga 도핑된 TiO2, In 도핑된 TiO2, Al 도핑된 WO3, Ga 도핑된 WO3, In 도핑된 WO3, Al 도핑된 SnO2, Ga 도핑된 SnO2, In 도핑된 SnO2, Mg 도핑된 In2O3, Al 도핑된 In2O3, Ga 도핑된 In2O3, Mg 도핑된 Nb2O5, Al 도핑된 Nb2O5, Ga 도핑된 Nb2O5, Mg 도핑된 Fe2O3, Al 도핑된 Fe2O3, Ga 도핑된 Fe2O3, In 도핑된 Fe2O3, Mg 도핑된 CeO2, Al 도핑된 CeO2, Ga 도핑된 CeO2, In 도핑된 CeO2, Mg 도핑된 SrTiO3, Al 도핑된 SrTiO3, Ga 도핑된 SrTiO3, In 도핑된 SrTiO3, Mg 도핑된 Zn2SnO4, Al 도핑된 Zn2SnO4, Ga 도핑된 Zn2SnO4, In 도핑된 Zn2SnO4, Mg 도핑된 BaSnO3, Al 도핑된 BaSnO3, Ga 도핑된 BaSnO3, In 도핑된 BaSnO3, Mg 도핑된 In2S3, Al 도핑된 In2S3, Ga 도핑된 In2S3, In 도핑된 In2S3, Mg 도핑된 ZnSiO, Al 도핑된 ZnSiO, Ga 도핑된 ZnSiO, In 도핑된 ZnSiO 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 유기물은 BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), Alq3, BAlq, TAZ(3-(Biphenyl-4-yl)-5-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole), NTAZ 등의 공지된 전자 수송 특성을 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00006
또한, 상기 유기물은 적어도 하나의 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group)을 포함한 금속-비함유 (metal-free) 화합물일 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역(170)은, 하기 화학식 601로 표시된 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 601>
[Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
상기 화학식 601 중,
Ar601, 및 L601은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xe11은 1, 2 또는 3이고,
xe1는 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
R601은, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q601)(Q602)(Q603), -C(=O)(Q601), -S(=O)2(Q601), 또는 -P(=O)(Q601)(Q602)이고,
상기 Q601 내지 Q603에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
xe21는 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
상기 Ar601, L601 및 R601 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹일 수 있다.
상기 전자 수송 영역(170)의 두께는 약 160Å 내지 약 5000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 전자 수송 영역(170)이 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 경우, 상기 버퍼층, 정공 저지층 또는 전자 조절층의 두께는 서로 독립적으로, 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å이고, 상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층 및/또는 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송 영역(170)(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 전자 수송층)은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체의 금속 이온은, Li 이온, Na 이온, K 이온, Rb 이온 또는 Cs 이온일 수 있고, 상기 알칼리 토금속 착체의 금속 이온은 Be 이온, Mg 이온, Ca 이온, Sr 이온 또는 Ba 이온일 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체 및 알칼리 토금속 착체의 금속 이온에 배위된 리간드는, 서로 독립적으로, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시페닐옥사디아졸, 히드록시페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린, 시클로펜타다이엔, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다:
Figure pat00007
상기 전자 수송 영역(170)은, 제2전극(190)으로부터의 전자 주입을 용이하게 하는 전자 주입층을 포함할 수 있다. 상기 전자 주입층은 상기 제2전극(190)과 직접(directly) 접촉할 수 있다.
상기 전자 주입층은 i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 주입층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속은, Li, Na, K, Rb, Cs, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토금속은, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속은 Sc, Y, Ce, Tb, Yb, Gd, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물 및 상기 희토류 금속-함유 화합물은, 상기 알칼리 금속, 상기 알칼리 토금속 및 희토류 금속 각각의, 산화물, 할로겐화물(예를 들면, 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등), 텔루라이드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속-함유 화합물은, Li2O, Cs2O, K2O 등과 같은 알칼리 금속 산화물, LiF, NaF, CsF, KF, LiI, NaI, CsI, KI 등과 같은 알칼리 금속 할로겐화물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토금속-함유 화합물은, BaO, SrO, CaO, BaxSr1-xO(x는 0<x<1를 만족하는 실수임), BaxCa1-xO(x는 0<x<1를 만족하는 실수임) 등과 같은 알칼리 토금속 화합물을 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속-함유 화합물은, YbF3, ScF3, Sc2O3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, TbF3, YbI3, ScI3, TbI3, 또는 이의 임의의 조함을 포함할 수 있다. 또는, 상기 희토류 금속-함유 화합물은, 란타나이드 금속 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 란타나이드 금속 텔루라이드의 예는, LaTe, CeTe, PrTe, NdTe, PmTe, SmTe, EuTe, GdTe, TbTe, DyTe, HoTe, ErTe, TmTe, YbTe, LuTe, La2Te3, Ce2Te3, Pr2Te3, Nd2Te3, Pm2Te3, Sm2Te3, Eu2Te3, Gd2Te3, Tb2Te3, Dy2Te3, Ho2Te3, Er2Te3, Tm2Te3, Yb2Te3, Lu2Te3 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체 및 희토류 금속 착체는, i) 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속의 이온 중 하나 및 ii) 상기 금속 이온과 결합한 리간드로서, 예를 들면, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시페닐옥사디아졸, 히드록시페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린, 시클로펜타다이엔, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합만으로 이루어져 있거나, 유기물(예를 들면, 상기 화학식 601로 표시된 화합물)을 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전자 주입층은 i) 알칼리 금속-함유 화합물(예를 들면, 알칼리 금속 할로겐화물)로 이루어지거나(consist of), ii) a) 알칼리 금속-함유 화합물(예를 들면, 알칼리 금속 할로겐화물); 및 b) 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이의 임의의 조합;으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 주입층은, KI:Yb 공증착층, RbI:Yb 공증착층 등일 수 있다.
상기 전자 주입층이 유기물을 더 포함할 경우, 상기 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합은 상기 유기물을 포함한 매트릭스에 균일 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
[제2전극(190)]
상술한 바와 같은 전자 수송 영역(170) 상부에는 제2전극(190)이 배치되어 있다. 상기 제2전극(190)은 전자 주입 전극인 캐소드(cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극(190)용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
상기 제2전극(190)은, 리튬(Li), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 이터븀(Yb), 은-이터븀(Ag-Yb), ITO, IZO, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 제2전극(190)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
상기 제2전극(190)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 장치(예를 들면, 발광 장치)는, 상기 발광 소자(10A) 외에, i) 컬러 필터, ii) 색변환층, 또는 iii) 컬러 필터 및 색변환층을 더 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층은 발광 소자(10A)로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(10A)로부터 방출되는 광은 청색광 또는 백색광일 수 있다. 상기 발광 소자(10A)에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다. 일 구현예에 따르면, 상기 색변환층은 양자점을 포함할 수 있다. 상기 양자점은 예를 들어, 본 명세서에 기재된 바와 같은 양자점일 수 있다.
상기 전자 장치는, 상술한 바와 같은 발광 소자(10A) 외에 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 소스 전극, 드레인 전극 및 활성층을 포함할 수 있고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나와 상기 발광 소자(10A)의 제1전극(110) 및 제2전극(190) 중 어느 하나는 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연막 등을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층은 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 유기 반도체, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 발광 소자(10A)를 밀봉하는 밀봉부를 더 포함할 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층과 상기 발광 소자(10A) 사이에 배치될 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 발광 소자(10A)로부터의 광이 외부로 취출될 수 있도록 하면서, 동시에 상기 발광 소자(10A)로 외기 및 수분이 침투하는 것을 차단한다. 상기 밀봉부는 투명한 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 포함하는 밀봉 기판일 수 있다. 상기 밀봉부는 유기층 및/또는 무기층을 1층 이상 포함하는 박막 봉지층일 수 있다. 상기 밀봉부가 박막 봉지층일 경우, 상기 전자 장치는 플렉시블할 수 있다.
상기 밀봉부 상에는, 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층 외에, 상기 전자 장치의 용도에 따라 다양한 기능층이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기능층의 예는, 터치스크린층, 편광층, 등을 포함할 수 있다. 상기 터치스크린층은, 감압식 터치스크린층, 정전식 터치스크린층 또는 적외선식 터치스크린층일 수 있다. 상기 인증 장치는, 예를 들면, 생체(예를 들어, 손가락 끝, 눈동자 등)의 생체 정보를 이용하여 개인을 인증하는 생체 인증 장치일 수 있다.
상기 인증 장치는 상술한 바와 같은 발광 소자(10A) 외에 생체 정보 수집 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 각종 디스플레이, 광원, 조명, 퍼스널 컴퓨터(예를 들면, 모바일형 퍼스널 컴퓨터), 휴대 전화, 디지털 사진기, 전자 수첩, 전자 사전, 전자 게임기, 의료 기기(예를 들면, 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 맥박 계측 장치, 맥파 계측 장치, 심전표시 장치, 초음파 진단 장치, 내시경용 표시 장치), 어군 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 프로젝터 등으로 응용될 수 있다.
[용어의 정의]
본 명세서 중 C3-C60카보시클릭 그룹은 고리-형성 원자로서 탄소로만 이루어진 탄소수 3 내지 60의 시클릭 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로시클릭 그룹은, 탄소 외에, 고리-형성 원자로서 헤테로 원자를 더 포함한 탄소수 1 내지 60의 시클릭 그룹을 의미한다. 상기 C3-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 각각은, 1개의 고리로 이루어진 모노시클릭 그룹 또는 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있는 폴리시클릭 그룹일 수 있다. 예를 들어, 상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 고리-형성 원자수는 3 내지 61개일 수 있다.
본 명세서 중 시클릭 그룹은 상기 C3-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 모두를 포함한다.
본 명세서 중 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹(π electron-rich C3-C60 cyclic group)은 고리 형성 모이어티로서 *-N=*'를 비포함한 탄소수 3 내지 60의 시클릭 그룹을 의미하고, π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group)은 고리 형성 모이어티로서 *-N=*'를 포함한 탄소수 1 내지 60의 헤테로시클릭 그룹을 의미한다.
예를 들어,
상기 C3-C60카보시클릭 그룹은, i) 그룹 T1 또는 ii) 2 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 시클로펜타디엔 그룹, 아다만탄 그룹, 노르보르난 그룹, 벤젠 그룹, 펜탈렌 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 헵탈렌 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로넨 그룹, 오발렌 그룹, 인덴 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 인데노페난트렌 그룹, 또는 인데노안트라센 그룹)일 수 있고,
상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹은 i) 그룹 T2, ii) 2 이상의 그룹 T2가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 iii) 1 이상의 그룹 T2와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조인돌 그룹, 나프토인돌 그룹, 이소인돌 그룹, 벤조이소인돌 그룹, 나프토이소인돌 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹, 벤조인돌로카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹, 벤조퓨로디벤조퓨란 그룹, 벤조퓨로디벤조티오펜 그룹, 벤조티에노디벤조티오펜 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조이속사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조이소티아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 시놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 이미다조트리아진 그룹, 이미다조피라진 그룹, 이미다조피리다진 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹 등)일 수 있고,
상기 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹은 i) 그룹 T1, ii) 2 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹, iii) 그룹 T3, iv) 2 이상의 그룹 T3가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 v) 1 이상의 그룹 T3와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 상기 C3-C60카보시클릭 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 보롤(borole) 그룹, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조인돌 그룹, 나프토인돌 그룹, 이소인돌 그룹, 벤조이소인돌 그룹, 나프토이소인돌 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹, 벤조인돌로카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹, 벤조퓨로디벤조퓨란 그룹, 벤조퓨로디벤조티오펜 그룹, 벤조티에노디벤조티오펜 그룹 등)일 수 있고,
상기 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹은 i) 그룹 T4, ii) 2 이상의 그룹 T4가 서로 축합된 축합환 그룹, iii) 1 이상의 그룹 T4와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹, iv) 1 이상의 그룹 T4와 1 이상의 그룹 T3가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 v) 1 이상의 그룹 T4, 1 이상의 그룹 T1 및 1 이상의 그룹 T3가이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조이속사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조이소티아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 시놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 이미다조트리아진 그룹, 이미다조피라진 그룹, 이미다조피리다진 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹 등)일 수 있고,
상기 그룹 T1은, 시클로프로판 그룹, 시클로부탄 그룹, 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로헵탄 그룹, 시클로옥탄 그룹, 시클로부텐 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 시클로헥센 그룹, 시클로헥사디엔 그룹, 시클로헵텐 그룹, 아다만탄(adamantane) 그룹, 노르보르난(norbornane) (또는, 비시클로[2.2.1]헵탄 (bicyclo[2.2.1]heptane)) 그룹, 노르보르넨(norbornene) 그룹, 비시클로[1.1.1]펜탄 (bicyclo[1.1.1]pentane) 그룹, 비시클로[2.1.1]헥산 (bicyclo[2.1.1]hexane) 그룹, 비시클로[2.2.2]옥탄 그룹, 또는 벤젠 그룹이고,
상기 그룹 T2는, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 보롤(borole) 그룹, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 아자실롤 그룹, 아자보롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 테트라진 그룹, 피롤리딘 그룹, 이미다졸리딘 그룹, 디히드로피롤 그룹, 피페리딘 그룹, 테트라히드로피리딘 그룹, 디히드로피리딘 그룹, 헥사히드로피리미딘 그룹, 테트라히드로피리미딘 그룹, 디히드로피리미딘 그룹, 피페라진 그룹, 테트라히드로피라진 그룹, 디히드로피라진 그룹, 테트라히드로피리다진 그룹, 또는 디히드로피리다진 그룹이고,
상기 그룹 T3는, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 또는 보롤(borole) 그룹이고,
상기 그룹 T4는, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 아자실롤 그룹, 아자보롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹 또는 테트라진 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 시클릭 그룹, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹이란 용어는, 당해 용어가 사용된 화학식의 구조에 따라, 임의의 시클릭 그룹에 축합되어 있는 그룹, 1가 그룹 또는 다가 그룹(예를 들면, 2가 그룹, 3가 그룹, 4가 그룹 등)일 수 있다. 예를 들어, "벤젠 그룹"은 벤조 그룹, 페닐기, 페닐렌기 등일 수 있는데, 이는 "벤젠 그룹"이 포함된 화학식의 구조에 따라, 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 것이다.
예를 들어, 1가 C3-C60카보시클릭 그룹 및 1가 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 예는, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹을 포함할 수 있고, 2가 C3-C60카보시클릭 그룹 및 1가 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 예는, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60알킬기는, 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, 3-펜틸기, sec-이소펜틸기, n-헥실기, 이소헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, n-헵틸기, 이소헵틸기, sec-헵틸기, tert-헵틸기, n-옥틸기, 이소옥틸기, sec-옥틸기, tert-옥틸기, n-노닐기, 이소노닐기, sec-노닐기, tert-노닐기, n-데실기, 이소데실기, sec-데실기, tert-데실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에티닐기, 프로피닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는, -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는, 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl)(또는, 비시클로[2.2.1]헵틸기(bicyclo[2.2.1]heptyl)), 비시클로[1.1.1]펜틸기(bicyclo[1.1.1]pentyl), 비시클로[2.1.1]헥실기(bicyclo[2.1.1]hexyl), 비시클로[2.2.2]옥틸기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는, 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 1,2,3,4-옥사트리아졸리디닐기(1,2,3,4-oxatriazolidinyl), 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예에는, 4,5-디히드로-1,2,3,4-옥사트리아졸일기, 2,3-디히드로퓨라닐기, 2,3-디히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예에는, 페닐기, 펜탈레닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헵탈레닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기 등을 포함된다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 상기 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예에는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트롤리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기 등이 포함된다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 8 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예에는, 인데닐기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 인데노페난트레닐기, 인데노안트라세닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 원자 외에 적어도 하나의 헤테로 원자를 더 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 1 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 구체예에는, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 인돌일기, 벤조인돌일기, 나프토인돌일기, 이소인돌일기, 벤조이소인돌일기, 나프토이소인돌일기, 벤조실롤일기, 벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 카바졸일기, 디벤조실롤일기, 디벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 아자카바졸일기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기, 아자디벤조티오페닐기, 아자디벤조퓨라닐기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사졸일기, 이소옥사졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사디아졸일기, 티아디아졸일기, 벤조피라졸일기, 벤조이미다졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조티아졸일기, 벤조옥사디아졸일기, 벤조티아디아졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 이미다조트리아지닐기, 이미다조피라지닐기, 이미다조피리다지닐기, 인데노카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 벤조퓨로카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 벤조실롤로카바졸일기, 벤조인돌로카바졸일기, 벤조카바졸일기, 벤조나프토퓨라닐기, 벤조나프토티오페닐기, 벤조나프토실롤일기, 벤조퓨로디벤조퓨라닐기, 벤조퓨로디벤조티오페닐기, 벤조티에노디벤조티오페닐기, 등이 포함된다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 C7-C60아릴알킬기는 -A104A105(여기서, A104는 C1-C54알킬렌기이고, A105는 C6-C59아릴기임)를 가리키고, 본 명세서 중 C2-C60헤테로아릴알킬기는 -A106A107(여기서, A106은 C1-C59알킬렌기이고, A107은 C1-C59헤테로아릴기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 "R10a"는,
중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11), -P(=O)(Q11)(Q12), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21), -P(=O)(Q21)(Q22), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기,; 또는
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32);
일 수 있다.
본 명세서 중 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; C1-C60알킬기; C2-C60알케닐기; C2-C60알키닐기; C1-C60알콕시기; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹;C7-C60아릴알킬기; 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기;일 수 있다.
본 명세서 중 헤테로 원자는, 탄소 원자를 제외한 임의의 원자를 의미한다. 상기 헤테로 원자의 예는, O, S, N, P, Si, B, Ge, Se, 또는 이의 임의의 조합을 포함한다.
본 명세서 중 제3열 전이 금속(third-row transition metal)은 하프늄(Hf), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 금(Au) 등을 포함한다.
본 명세서 중 "Ph"은 페닐기를 의미하고, "Me"은 메틸기를 의미하고, "Et"은 에틸기를 의미하고, "ter-Bu" 또는 "But"은 tert-부틸기를 의미하고, "OMe"는 메톡시기를 의미한다.
본 명세서 중 "비페닐기"는 "페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "비페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 "터페닐기"는 "비페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "터페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 * 및 *'은, 다른 정의가 없는 한, 해당 화학식 또는 모이어티 중 이웃한 원자와의 결합 사이트를 의미한다.
이하에서, 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 양자점 및 그 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명한다.
[실시예]
합성예 1 (양자점 1의 합성)
단계 1 : InP 입자의 합성
1.0mmol의 InCl3 및 5g의 올레일 아민을 삼구 플라스크(three-neck flask)에 넣고 혼합한 후, 100℃에서 120분 동안 탈기(degassing) 및 교반하면서 내부의 산소와 수분을 제거하여 반응 용액을 형성하였다. 이 후, 상기 반응 용액을 아르곤 분위기에서 290℃까지 승온시키고, 일정 시간을 유지한 다음 220℃로 냉각한 후에, 0.25mmol의 P(N(CH3)2)를 빠르게 주입하고, 일정 시간 동안 반응시켜 평균 입경(D50)이 1.5nm인 InP 입자를 합성하였다.
단계 2 : In 1-x Ga x P 코어 입자 (x = 0.3)의 합성
0.45mmol의 상기 InP 입자, 0.68mmol의 GaI3 및 1.36mmol의 올레일아민을 혼합하여, 280℃의 온도에서 4분 동안 반응시킨 후, 정제하여, 본 명세서에 기재된 바와 같은 제1영역 및 제2영역을 갖는 In1-xGaxP 코어 입자 (x = 0.3)를 합성하였다.
단계 3 : In 1-x Ga x P / ZnSe / ZnS (x = 0.3) 양자점 1의 합성
상기 In1-xGaxP 코어 입자 (x = 0.3) 표면에 ZnSe / ZnS 쉘을 형성하여 평균 입경(D50)이 2nm인 In1-xGaxP / ZnSe / ZnS (x = 0.3) 양자점 1(이하, "QD-1"이라 함)을 합성하였다.
합성예 2 (양자점 2의 합성)
단계 2에서 GaI3의 사용량을 0.90mmol로 변경하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, In1-xGaxP / ZnSe / ZnS (x = 0.5) 양자점 2(이하, "QD-2"라 함)를 합성하였다.
합성예 3 (양자점 3의 합성)
단계 2에서 GaI3의 사용량을 1.35mmol로 변경하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, In1-xGaxP / ZnSe / ZnS (x = 0.7) 양자점 3(이하, "QD-3"라 함)을 합성하였다.
비교 합성예 A (양자점 A의 합성)
단계 2를 생략하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, InP / ZnSe / ZnS 양자점 A(이하, "QD-A"라 함)를 합성하였다.
비교 합성예 B (양자점 B의 합성)
단계 2의 반응 온도를 380℃로 변경하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, In1-xGaxP / ZnSe / ZnS (x = 0.3) 양자점 B(이하, "QD-B"라 함)를 합성하였다.
비교 합성예 C (양자점 C의 합성)
단계 2의 반응 온도를 200℃로 변경하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, In1-xGaxP / ZnSe / ZnS (x = 0.3) 양자점 C(이하, "QD-C"라 함)를 합성하였다.
평가예 1
상기 QD-1(양이온 교환 반응 온도 = 280℃), QD-B(양이온 교환 반응 온도 = 380℃) 및 QD-C(양이온 교환 반응 온도 = 200℃) 각각의 구조를 TEM장치를 진공 조건 하에서 사용한 EDX 프로파일링을 이용하여 확인하였다.
그 결과,
1) QD-1(양이온 교환 반응 온도 = 280℃)은 본 명세서에 기재된 바와 같은 제1영역 및 제2영역을 포함한 구조를 갖고,
2) QD-B(양이온 교환 반응 온도 = 380℃)는 양자점 B 전체에 In과 Ga이 균질하게 분산된 구조를 갖고,
3) QD-C(양이온 교환 반응 온도 = 200℃)는 In과 Ga이 서로 합금화된 영역을 포함하지 않는 구조, 즉, 본 명세서에 기재된 바와 같은 제2영역을 포함하지 않는 구조를 가짐을 확인할 수 있다.
이상의 평가예 1에 기초하여, QD-1, QD-2, QD-3, QD-A, QD-B 및 QD-C의 조성 및 구조를 정리하면 표 1과 같다:
양자점 GaI3 사용량
(mmol)		 양이온 교환 반응 온도
(℃)		 조성 구조
QD-1 0.68 280 In1-xGaxP / ZnSe / ZnS
(x = 0.3)		 1) In1-xGaxP 코어는 제1영역 및 상기 제1영역을 덮는 제2영역을 포함함
2) 제1영역은 InP로 이루어지고 제2영역은 InGaP로 이루어짐
QD-2 0.90 280 In1-xGaxP / ZnSe / ZnS
(x = 0.5)
QD-3 1.35 280 In1-xGaxP / ZnSe / ZnS
(x = 0.7)
QD-A 0 - InP / ZnSe / ZnS Ga 비포함함
QD-B 0.68 380 In1-xGaxP / ZnSe / ZnS
(x = 0.3)		 In1-xGaxP 코어 전체에 In과 Ga가 균질하게 분산되어 있음
QD-C 0.68 200 InP / GaP / ZnSe / ZnS In과 Ga의 합금화가 이루어지지 않아, InGaP를 포함하지 않음
평가예 2
QD-1, QD-2, QD-3, QD-A, QD-B 및 QD-C 각각에 대하여 Otsuka사의 Quantum Efficiency Measurement System QE-2100을 이용(여기 파장: 365 nm, 458 nm)하여 최대 발광 파장, 반치폭(FWHM), 및 발광 양자 효율을 평가하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. QD-1, QD-2, QD-3 및 QD-A 각각의 발광 스펙트럼은 도 4에 나타내었다.
양자점 GaI3
사용량
(mmol)		 양이온 교환
반응 온도
(℃)		 최대 발광 파장
(nm)		 반치폭
(nm)		 발광 양자 효율
(%)
QD-1 0.68 280 475 47 81
QD-2 0.90 280 469 43 82
QD-3 1.35 280 465 45 80
QD-A 0 - 490 48 68
QD-B 0.68 380 510 60 51
표 2로부터 QD-1, QD-2 및 QD-3는, QD-A 및 QD-B에 비하여, 480nm 이하의 최대 발광 파장을 가지면서, 상대적으로 작은 반치폭 및 높은 발광 양자 효율을 갖는 청색광을 방출함을 확인할 수 있다.
실시예 1
애노드로서 ITO 전극이 형성된 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정한 다음, 진공 증착 장치에 상기 유리 기판을 설치하였다.
상기 유리 기판의 ITO 전극 상부에 PEDOT:PSS를 3000rpm의 코팅 속도로 60초간 스핀 코팅하고, 상온에서 1분간 자연 건조한 후, 150℃에서 30분 동안 베이킹하여 33nm 두께의 정공 주입층을 형성한 후, 상기 정공 주입층 상부에 PVK를 3000rpm의 코팅 속도로 60초간 스핀 코팅하고, 상온에서 1분간 자연 건조한 후, 150℃에서 30분 동안 베이킹하여 28nm 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, QD-3를 용매 옥테인에 5mg/ml의 농도로 섞어 발광층 형성용 조성물을 제조한 다음, 상기 정공 수송층 상부에 상기 발광층 형성용 조성물을 3000rpm의 코팅 속도로 20초간 스핀 코팅하고, 상온에서 5분간 자연 건조한 후, 70℃에서 10분 동안 건조하여 11nm 두께의 발광층을 형성하였다.
이 후, ZnMgO 나노 입자(입경 = 3.5~3.7nm)를 용매인 에탄올에 30mg/ml의 농도로 섞어 전자 수송층 형성용 조성물을 제조한 다음, 상기 발광층 상부에 상기 전자 수송층 형성용 조성물을 3000rpm의 코팅 속도로 60초간 스핀 코팅한 다음, 80℃에서 10분 동안 베이킹하여 38nm 두께의 전자 수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 전자 수송층 상에 Al을 증착하여 100nm 두께의 캐소드를 형성함으로써, 발광 소자를 제작하였다.
평가예 3
상기 실시예 1에서 제작된 발광 소자의 최대 발광 파장, 구동 전압, 전류 밀도, 휘도, 전류 효율, 및 외부 양자 효율을 전류-전압계(Keithley SMU 236) 및 휘도계(PR650)을 이용하여 측정하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다. i) 양자점 QD-3의 PL 스펙트럼 및 실시예 1에서 제작한 발광 소자의 EL 스펙트럼(at 6V), ii) 실시예 1에서 제작한 발광 소자의 전압-휘도 그래프 및 전압-전류 밀도 그래프 및 iii) 실시예 1에서 제작한 발광 소자의 전류 밀도-전류 효율 그래프 및 전류 밀도-외부 양자 효율 그래프는 각각 도 5, 6 및 7에 나타내었다.
발광층에 포함된 양자점 EL 스펙트럼의 최대 발광 파장 (at 6V)
(nm)		 구동 전압
(V)		 전류 밀도
(mA/cm2)		 휘도
(Luminance)
(cd/m2)		 전류 효율
(Current Efficiency)
(cd/A)		 외부 양자 효율(External Quantum Efficiency, EQE)
(%)
실시예 1 QD-3 469 7.5 157 1038 3.8 2.5
표 3으로부터, 실시예 1의 발광 소자의 우수한 구동 전압, 전류 밀도, 휘도, 전류 효율, 및 외부 양자 효율을 가짐을 확인할 수 있다.
100, 200 : 양자점
10, 20 : 코어
11, 21 : 제1영역
12, 22 : 제2영역
23 : 제3영역
15, 25 : 쉘

Claims (20)

  1. 인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어; 및
    상기 코어를 덮는 쉘;
    을 포함하고,
    상기 A1은 V족 원소이고,
    상기 A2는 인듐 이외의 III족 원소이고,
    상기 코어는 제1영역 및 상기 제1영역을 덮는 제2영역을 포함하고,
    상기 제1영역은, A2를 비포함하고, 인듐 및 A1을 포함하고,
    상기 제2영역은, 인듐, A1 및 A2를 포함하고, 상기 제2영역 중 인듐과 A2는 서로 합금화되어 있는, 양자점.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 A1이 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb), 비스무트(Bi), 또는 이의 임의의 조합인, 양자점.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 A2가 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 탈륨(Tl), 또는 이의 임의의 조합인, 양자점.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역이 InN, InP, InAs, InSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs 또는 InPSb를 포함한, 양자점.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2영역이 InGaN, InGaP, InGaAs, InGaSb, InGaNP, InGaNAs, InGaNSb, InGaPAs, InGaPSb, InAlN, InAlP, InAlAs, InAlSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, InGaAlN, InGaAlP, InGaAlAs, InGaAlSb, InGaAlNP, InGaAlNAs, InGaAlNSb, InGaAlPAs 또는 InGaAlPSb을 포함한, 양자점.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 A2는, 양이온 교환 반응에 의하여 상기 제2영역 내에 도입된, 양자점.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역에 포함된 A1과 상기 제2영역에 포함된 A1이 서로 동일한, 양자점.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2영역에 포함된 A2의 농도가, 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이의 계면에서 상기 코어의 표면을 향하는 방향을 따라 점진적으로 증가하는 농도 구배를 갖는, 양자점.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 쉘이 III-V족 반도체 화합물, II-VI족 반도체 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 양자점.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 III-V족 반도체 화합물이 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InAlP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, 또는 이의 임의의 조합을 포함하고,
    상기 II-VI족 반도체 화합물이 ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, MgS, MgSe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, MgZnS, MgZnSe, 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 양자점.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 쉘이, i) 상기 코어를 덮는 제1쉘 및 ii) 상기 제1쉘을 덮는 제2쉘을 포함하고,
    상기 제1쉘이 GaP, ZnSe, ZnSeS, 또는 이의 임의의 조합을 포함하고,
    상기 제2쉘이 ZnS를 포함한, 양자점.
  12. 제1항에 있어서,
    400nm 내지 490nm 범위의 최대 발광 파장을 갖는 청색광을 방출하는, 양자점.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 코어가, i) 상기 제2영역을 덮고, ii) 인듐을 비포함하고, A1 및 A2를 포함한, 제3영역을 더 포함한, 양자점.
  14. 인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어; 및
    상기 코어를 덮는 쉘;
    을 포함하고,
    상기 A1은 V족 원소이고,
    상기 A2는 인듐 이외의 III족 원소이고,
    상기 코어는 제1영역 및 상기 제1영역을 덮는 제2영역을 포함하고,
    상기 제1영역은, A2를 비포함하고, 인듐 및 A1을 포함하고,
    상기 제2영역은, 인듐, A1 및 A2를 포함하고, 상기 제2영역 중 인듐과 A2는 서로 합금화되어 있는, 양자점의 제조 방법으로서,
    인듐 및 A1을 포함한 제1입자를 제공하는 단계;
    상기 제1입자를, A2-함유 전구체를 포함한 조성물과 210℃ 내지 340℃의 온도 범위에서 접촉시켜, 상기 인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어를 형성하는 단계; 및
    상기 코어를 덮는 쉘을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 양자점 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 인듐(In), A1 및 A2를 포함한 코어를 형성하는 단계가, 상기 제1입자를 A2-함유 전구체를 포함한 조성물과 접촉시켜, 상기 제1입자 중 일부 이상의 인듐 양이온이 A2 양이온으로 치환되는 양이온 교환(cation exchange) 반응에 의하여, 상기 코어의 제2영역을 형성하는 단계를 포함하는, 양자점 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 A2-함유 전구체가, A2-함유 할로겐화물, A2-함유 산화물, A2-함유 질화물, A2-함유 안티몬화물(antimonide), A2-함유 질산화물(oxynitride), A2-함유 황화물, A2-함유 옥시할로겐화물, A2-함유 옥시할로겐화 수화물, A2-함유 질산염, A2-함유 질산 수화물, A2-함유 황산염, A2-함유 황산 수화물, A2-함유 아민 유도체, A2-함유 탄화수소 유도체, 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 양자점 제조 방법.
  17. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 양자점을 포함한, 광학 부재(optical member).
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 양자점을 포함한, 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    광원; 및
    상기 광원으로부터 방출된 광의 경로에 배치된 색변환 부재;
    를 포함하고,
    상기 양자점은 상기 색변환 부재에 포함되어 있는, 전자 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층;을 포함한 발광 소자를 포함하고,
    상기 양자점은 상기 발광 소자에 포함되어 있는, 전자 장치.
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WO2024144021A1 (ko) * 2022-12-29 2024-07-04 삼성디스플레이주식회사 양자점, 양자점의 제조 방법 및 양자점을 포함한 전자 장치

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