TW201528544A - 發光量子點及其合成方法 - Google Patents

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TW201528544A
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Abstract

在電刺激下之發光量子點具有第一組成的中心及第二組成的表面。該第二組成係不同於該第一組成。中間區域在中心及表面之間延伸且在中心及表面之間具有連續性的組成梯度。該量子點係藉由控制下列參數(i)反應物的類型與數量、(ii)反應時間及(iii)反應溫度以控制反應速率與程度而以一鍋法合成。

Description

發光量子點及其合成方法 相關申請案
本申請案係主張申請於2013年10月17日之美國臨時專利申請案第61/891,987號的利益與優先權，其全部內容於此併入作為參考。
本發明係關於一種量子點發光二極體，且特別是，形成該量子點發光二極體之發射層的量子點奈米粒子。
發光二極體(LED)於商業及家中的使用越來越多。因為其低能量的消耗，由於減少碳足跡的期望，尺寸小及壽命長之LED已經成為非常受歡迎。
發光二極體的一種類型係該量子點發光二極體(QD-LED)。量子點(QD)係具有半徑大約等於或小於半導體塊狀的激發子波爾半徑(bulk exciton Bohr radius)的半導體奈米晶粒。當該尺寸接近或變得小於波爾半徑時，電子及電洞的量子侷限導致量子點的能帶間隙增加。當能帶間隙增加，而點的尺寸減少時，量子點的光吸收及發射轉 移到更高的能量。
如第1圖所示，QD-LED係為習知技術且使用用於輻射發射之有效電荷注入、電荷傳輸及電荷重組之整齊層(neat layer)及/或組合層(composite layer)材料，如PCT/US2010/041208得知為習知。通常表示為10之QD-LED可包含氧化鋅的奈米粒子層，其功能為電子傳輸及注入層14。陰極12，較佳由鋁形成，注入電子到氧化鋅奈米粒子層14中。電子。通過電子傳輸/注入層10且然後從電子層10注入到QD發光層16中。該QD通常具有硒化鎘(CdSe)的核心及硫化鋅(ZnS)的殼。該發光層16係藉由形成為TFB層18及PEDOT：PSS層19之電洞注入及傳輸層所支撐。該電洞注入及傳輸層係按順序藉由氧化銦錫陽極22所支撐，其中，電洞係由該陽極22注入，其係按順序支撐於固體玻璃基板(solid glass substrate)24上。該電洞注入及傳輸層也可利用氧化鎳或三氧化鉬奈米粒子形成。陰極12跨過電壓源30電性連接到陽極22。在此方法中，該QD-LED係激發(excited)8；以通過玻璃基板24發光。
先前技術QD-LED是良好的。然而，因為在QD的發光層中不適當的組成及不連續的組成，該習知QD-LED係不明亮，且在所設計的波長中需要更多的能量於較低的亮度係為無效率的。
因此，QD-LED的QD在先前技術中需要克服的缺點是期望的。
具有發光層之發光二極體包含在電刺激下發光之量子點，包含一或複數個量子點。每一個量子點具有第一組成(composition)的中心及第二組成的表面，該第二組成係不同於該第一組成。中間區域在中心及表面之間延伸，且所有的點具有連續性的變化組成於中心及表面之間的QD半徑。在綠光或紅光發射的較佳實施例中，該中心具有結構CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0.5Y<1及0Y<0.5之一者，也就是，該中心係富含硒化鎘；其中，該表面具有結構CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0<Y0.5，也就是，該表面係富含硫化鋅；而在中心與表面之間的大約中途(midway)之結構具有CdxZn1-xSeyS1-y的結構，其中，0<X0.5且0.5Y<1及0Y<0.5之一者，也就是，該中間區域係富含硒化鋅。
在電刺激下發光之量子點奈米粒子係藉由首先建立一具有可控制之鋅反應物、鎘反應物及溶劑濃度的陽離子混和溶液而形成。該溶劑通常是非配位(non-coordinating)，儘管也可使用配位溶劑。陰離子前驅物溶液具有可控制之硫反應物的濃度及可控制之硒反應物的濃度，係溶解於陽離子混和溶液中。該一或多種的反應物之間反應速率與程度係藉由改變至少一種變數來控制：反應時間、反應溫度及反應類型。相對於陽離子反應物之陰離子反應物的相對量也可控制。硫反應物中硫濃度係界於0及100%之間。硒反應物中硒濃度係界於0及100%之間。
10‧‧‧QD-LED
12‧‧‧陰極
14‧‧‧傳輸/注入電子層
16‧‧‧量子點發光層
18‧‧‧電洞傳輸層
19‧‧‧電洞注入層
22‧‧‧陽極
24‧‧‧固體玻璃基板
30‧‧‧電壓源
100‧‧‧量子點
102‧‧‧中心
104‧‧‧表面
106‧‧‧中間區域
第1圖係為根據先前技術所建構之QD-LED的示意圖；第2圖係為根據本發明所形成之量子點奈米粒子之梯度組成(gradient composition)的示意圖；第3a圖係為根據本發明反應物中原子百分比作為具有合成的富含硫及鎘之中間區域之量子點的反應時間之函數的圖表；第3b圖係為根據本發明反應物中原子百分比作為具有合成的富含鋅及硒之中間區域之量子點的反應時間之函數的圖表；第4圖係為根據本發明由具有合成的富含硫化鎘或富含硒化鋅之中間區域的綠色量子點之光致發光(photoluminescence)的圖式；第5圖係為根據本發明由具有富含鎘及硫或富含鋅及硒之中間層合成的綠色發射量子點之QD-LED的電流密度(J)、亮度(L)及電壓(V)的圖表；第6圖係為根據本發明由具有富含鎘及硫或富含鋅及硒之中間層合成的綠色發射量子點之QD-LED的電流效率(ηA)、外部量子效率(ηEQE)及亮度(L)的圖表；第7圖係為根據本發明由具有合成的紅色發射量子點之QD-LED之電致發光(electroluminescence)的圖式；第8圖係為根據本發明由具有合成的紅色發射量子點之QD-LED的電流密度(J)、亮度(L)及電壓(V)的圖表； 第9圖係為根據本發明由具有合成的紅色發射量子點之QD-LED的電流效率(ηA)、外部量子效率(ηEQE)及亮度(L)的圖表；第10圖係為根據本發明由具有合成的深藍(λmax~450nm)及天空藍(λmax~470nm)量子點之光致發光的圖式；第11圖係為根據本發明顯示具有利用TFB電洞傳輸層的深藍色發射量子點之QD-LED的電流密度(J)、亮度(L)及電壓(V)的圖式；以及第12圖係為根據本發明顯示具有利用TFB電洞傳輸層的深藍色發射量子點之QD-LED的電流效率(ηA)、外部量子效率(ηEQE)及亮度(L)的圖式。
根據本發明之用於發光二極體之紅色、綠色或藍色發光層中的量子點具有一結構，該結構具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y的中心，其中，0<X0.5且0.5Y<1及0Y<0.5之一者；表面具有組成CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0<Y0.5；而在中心與表面之間的大約中途之結構具有組成CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0.5Y<1及0Y<0.5之一者。
如第2圖所示，每一個量子點100具有中心102及表面104。中間區域106從中心102延伸至表面104。靠近中心、表面及中間區域104的區域可自我形成子區域。從中心至表面之量子點的半徑，該結構具有連續性的變化組成。
理想化、圓形之量子點的中心、中間區域及表面係示意地顯示於第2圖中。
如下將所描述的，由於在鎘及鋅之間與硒及硫前驅物之間的反應差異而形成該結構。較多反應之鎘和硒前驅物先導致富含鎘及富含硒中心102之成核(nucleation)，然後較少反應之鋅和硒前驅物逐漸地參與表面104及中心區域106的形成，造成沿著量子點100之半徑方向(radial direction)(通過中間區域106)之連續性化學組成梯度。
由於梯度結構，耗散了先前技術之區域間的離散界面。本發明之化學組成梯度結構消除了在中心、表面及中間區域之間顯著晶格的不匹配性，其引起界面缺陷和不規則之奈米粒子的增長，而發明人認為上述內容為低的量子效率的主要的因素之一。
上述的量子點具有能適合且可合併於各紅色、藍色及綠色的發光二極體(LED)中發光二極體的結構。如下將要討論的，藉由控制鎘、鋅、硒及硫的相對量於中心、中間區域及表面之各者與彼此間之組成梯度而合成量子點中，由量子點所形成之該發光層之輸出特性藉由可設置以形成紅色、藍色或綠色的發光二極體的發光層。各量子點的合成方法係藉由顏色而於下面討論。
綠色量子點
每一個量子點係利用一鍋法(one pot method)來合成。在一鍋法中，每一個構成部分係混在一起且該半 徑結構係藉由控制數個參數而決定，其參數至少包含(i)前驅物的種類、(ii)反應時間、(iii)反應溫度及(iv)反應時的大氣壓力。在合成綠色LED之量子點中，陽離子的混和溶液係由鋅反應物、鎘反應物及溶劑所形成。通常該溶劑是非配位性的，儘管配位性溶劑也可使用。在較佳實施例中，鎘和鋅各自與油酸(oleic acid)形成而非配位性溶劑係為1-十八烯(1-octadecent)。該混合溶液形成陽離子溶液。
該陽離子溶液係與硒前驅物和硫前驅物混和。在較佳的實施例中，該硒前驅物和硫前驅物同時與陽離子混合溶液混合。將在下面描述之前驅物的類型可改變的。對於本申請案的目的，該前驅物的類型指的是一物質，其中硫或硒或任何其他反應物係混合而形成該前驅物。在一個較佳的，非限制性的綠色發射量子點的實施例中，硒和硫兩者係溶解在三辛基膦(trioctylphosphine)中而形成前驅物(分別為硒-三辛基膦(Se-TOP)和硫-三辛基膦(S-TOP))。硒和硫前驅物係形成為一種陰離子前驅物且係實質上同時引入陽離子混和溶液中，其溫度在290-310℃之間，該較佳但非限制性的示範性溫度為約300℃，在如氮、氦、氖、氬、氪或氙之惰性氣體中，反應時間範圍在1至約500分鐘且較佳但非限制性的區間為約10分鐘，其較佳而無限制性環境為氬氣。
由上述可知，因為所有的前驅物係與陽離子混和溶液實質上同時混和，該量子點100的結構參數，包含中心的組成、表面的組成及中間區域的厚度與組成可 同時所有藉由反應物/前驅物的相對量及類型來控制。
一般來說，鋅前驅物之相對量係超過剩餘的前驅物。該鋅前驅物的量具有較大的影響於表面之範圍及組成梯度。鎘相對量及硒前驅物將具有較大的影響於中心的組成及組成梯度。該中間區域的結構，當其靠近中心時，係藉由所有前驅物比值而影響。相對於硒之過量的鎘將建立富含鎘硫的中間區域，而如果硒的含量相對多於鎘引入到混和中的含量時，富含鋅硒的中間區域將會形成。該表面的組成係主要藉由該硫前驅物的量來決定。然而，該結構或參數係不單獨地藉由單一前驅物的絕對量來控制。在一般的實施例中，鋅係過量的且該鋅/鎘比係接近20。對於中間區域係富含硫化鎘，一般的鎘/鋅比為2。對於富含硒化鋅之中間區域的組成，該硒/鎘比一般為5。
利用上述合成方法使得QD-LED的綠色量子點有效地增長。該綠色量子點的發射波峰波長係可從505奈米調節至555奈米。同時，該量子效率係維持在接近或高於80%且該電致發光波峰的半高全寬(full width half maximum；簡稱FWHM)係少於40奈米。量子點在此範圍之外的發射波峰也可達到，但量子效率界於40%和80%之間。當綠色量子點的化學組成由富含硫化鎘之中間區域106變化至富含硒化鋅之中間區域106時係獲得電致發光設備性能之引人注目的不同；儘管綠色量子點的兩種類型顯示類似的光學特性於光致發光量子效率及光致發光光譜。在提供高性能的QD-LED中，這舉例不僅說明了量子 點的光學性質，也說明了量子點的電子性質的重要性。
現在請參考第3a及3b圖，由X-射線光電子能譜儀(XPS)所量測之該QD的表面組成係繪為反應時間的函數於富含硫化鎘(第3a圖)或富含硒化鋅(第3b圖)的QD。中間區域。對於成長時間達600秒於少於300℃，該中間區域在幾秒與200秒之間反應週期期間形成。第3a圖所示為富含硫化鎘的中間區域，該硒組成係低於10原子百分比(at.%)。係因大部分消耗有限的硒供給以形成中心，而在表面104上為鋅和硫的成分所主導。
相反而言，如第3b圖所示，具有富含硒化鋅的中間區域之該綠色量子點100顯示了較高硒中心之濃度(大約20原子百分比於初始生長100秒的期間)且當鎘係藉由中心102的成核及生長而消耗，其漸漸地超過鎘的組成。此造成富含硒化鋅的中間區域106與富含硫化鋅的表面的形成。該QD兩種型態的中間區域具有CdxZn1-xSeyS1-y的組成，其中，對於富含硫化鎘的中間區域，x係較大且y係較小，而對於富含硒化鋅的中間區域，x係較小且y係較大。
量子點的兩種類型具有各別的且不同的形態。具有富含硫化鋅的中間區域106之該量子點的平均尺寸係大於約10奈米。相反而言，該富含硒化鋅的中間區域106量子點具有較小的粒子尺寸約7到8奈米。因為硫總量將主要決定厚度，該較小尺寸的量子點被認為是起因於較薄的硫化鋅表面，其在電致發光期間，用於在量子點發 射層中平衡電荷注入及傳輸係為關鍵。對於紅色QD，該硫：鋅比值約1：20；對於綠色QD，該硫：鋅比值約1：2；且對於藍色QD，尺寸比係大於1：2。
於第4圖中所示，具有富含硫化鎘或富含硒化鋅的中間區域的QD具有類似的光致發光光譜，兩者具有發射波峰，對於富含硫化鎘的量子點為約530奈米，而對於富含硒化鋅的量子點為約533奈米，也就是，在綠光的範圍中。此外，相較於由富含硒化鋅的量子點來呈現之25奈米的FWHM，該富含硫化鎘的量子點有37奈米之較大的FWHM，而該光致發光的量子產率係相似的(分別為65%和70%)。
在第4圖可以看到，富含硫化鎘及富含硒化鋅之中間區域的量子點在光致發光光譜只有些許的差異。然而，當使用於LED中的發射層時，他們具有非常不同之電致發光的性質。在第5圖中，該電流的密度、亮度及電壓，與在第6圖中利用量子點於發射層中兩個個別的形式的該量子點發光二極體(QD-LED)的效率特性係顯著不同。當比較於具有富含硫化鎘之中間區域之量子點的量子點LED時，富含硒化鋅之中間區域106的量子點顯示出較低洩漏電流(leakage current)且電壓少於3伏特，與較高正向注入電流且電壓大於3伏特。換句話說，利用富含硒化鋅之中間區域自QD獲得具有較小的洩漏電流之較好的二極體特性。當使用綠色發光二極體，而接通電壓約2伏特時，相較於用富含硫化鎘之中間區域的量子點所製成的發 射層，該富含硒化鋅裝置具有顯著較低的操作電壓。
對於綠色發光二極體，當於硒化鋅量子點設備之驅動電壓係只有約3.3伏特，量測到較好的效率以產生1000cd/m2的亮度。相反而言，要達到1000cd/m2，該富含硫化鎘設備需要驅動電壓約4.6伏特。由此可見，如第6圖所示，該富含硒化鋅量子點設備顯示電流效率之明顯改善及外部量子效率具有63cd/A之電流效率峰值及14.4%的外部量子效率。相較於富含硫化鎘設備，其具有33cd/A之電流效率峰值與只有7.9%的外部量子效率，這幾乎是兩倍的增長。可以瞭解到的，富含硒化鋅量子點所產生的QD-LED有寬且高的效率於發光範圍約100至10,000cd/m2。因此，對於使用在顯示器，具有富含硒化鋅之中間區域之量子點的QD-LED，是比先前技術更為適合。
下表1為具有富含硒化鋅之中間區域的量子點與具有富含硫化鎘之中間區域的量子點的性能比較及總結。
減少驅動電壓導致功率效率顯著提升，高至60Im/W於富含硒化鋅設備。這些結果證明一個事實，具有富含硒化鋅之中間區域106的綠色量子點提供比具有富含硫化鎘之中間區域較佳的性能，也許是由於電荷注入/傳輸的性質。這至少藉由不同的導電性和價能帶能階對於硒化鋅及硫化鎘而部分地解釋。硫化鎘(CdS)的最高價能帶係約6.3eV，因此電洞注入到發射硫化鎘的中心區域，相較於具有價能帶能階約5.9eV之硒化鋅，係更具挑戰性的。此外，富含硒化鋅之中間區域106的生長也可導致較薄的硫化鋅表面104促進電荷傳輸於量子點的發射層內。這些導致增加之效率，參見上述圖式及表。
紅色發光二極體
由上述討論，該組成及梯度結構可改良的，利用相同的成分反應物以提供改善結果於使用在紅色量子點LED的發光層中。一鍋合成法(one pot synthesis method)係利用紅色轉換量子點的發射波長從綠色至紅色。對一般紅色發射而言，相較於綠色量子點的相對量而言，硒前驅物的量相對於硫前驅物的量係增加。這可藉由增加硒前驅物的絕對量及降低硫前驅物的量來較佳地完成。
該一鍋法對於合成綠色量子點和紅色量子點之間主要差別在於，陰離子前驅物逐步的注入陽離子溶液中。在這方法中，首先注入的硒前驅物主要地控制中心的性質及中間區域的組成與厚度。其次注入硫前驅物主要 控制表面的性質，產生紅色量子點具有更多的調諧和控制。利用一鍋合成法合成使得在完成中心與表面生成時，不會有中間中斷及無需額外的純化步驟，此與二鍋合成法合成相反。
特別地，該硒前驅物作為第一步注入如上述之混和陽離子溶液以形成中心。富含硒化鋅之中間區域將也會在此步驟中建造。硫前驅物及少量(約10%的硒前驅物的原始量)的硒前驅物接著引入到陽離子的混合溶液作為第二步驟。第二注入之硒產生連續性的組成梯度，以減少晶格的不匹配性於不同區域之間構成中間區域。硫化鋅表面的厚度可藉由在第二步驟中改變硫前驅物注入陽離子混和溶液的量而調整。
在本方法中，陰離子前驅物的類型是硒與硫，各自溶解在溶液中。例如，三辛基膦。形成硒-三辛基膦前驅物的典型條件為於惰性氣體下，溫度110℃持續2小時。
在紅色發射QD-LED之所有區域的得到的組成係為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，中心為富含硒化鎘，中間區域為富含硒化鋅，且如上述之合成的紅色量子點表面係富含硫化鋅。對於量子點的中心、中間區域和表面之間的組成為連續性變化，且由淺組成梯度容納(accommodate)。量子點的平均粒子尺寸約8奈米。在純化及交換配位辛硫醇(octanethiol)後，具有此結構之該紅色量子點的光致發光量子產率係約65%。
現在請參考第7至9圖，提供具有如上述之梯度建構具有量子點的紅色發射QD-LED的性質。如第7圖所示，該紅色QD-LED具有FWHM約25奈米之窄發射光譜，且發射波峰約625奈米。如第8圖所示，QD-LED在相同驅動電壓下，也顯示了較高的電流注入及亮度。該亮度於驅動電壓約2.7伏特下達到1000cd/m2。此外，觀察到次臨界開啟電壓約1.5伏特。這被認為是界面歐傑重組(interfacial Auger recombination)於電洞傳輸層/量子點層界面，產生可穿越界面障礙的熱電洞的結果。這導致放射的重組。結果，如第8圖所示，紅色量子點表現出高的外部量子效率約12%且電流效率約15cd/A。
藍色發光二極體
該藍色發射QD-LED之所有區域的得到的組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，在中心處y接近0，構成中心之富含硫化鎘，該中間區域係為富含CdxZn1-xS，且如上述合成之藍色量子點表面係為富含硫化鋅。對於量子點的中心至中間區域至表面之間的組成改變為連續性變化，且由淺的組成梯度容納。該組成梯度可被改良為從QD-LED產生兩種不同的藍色(天空藍或深藍)。天空藍的結構(λmax~470nm)可有較高的硒化鎘量於中心。在本實施例中，硫的前驅物量相對於硒前驅物量係非常小(一般為1份的硒對400份的硫)。深藍色發射(λmax~450nm)量子點具有Cd1-xZnxS於中心。因此，量子點形成具有富含CdxZn1-xS的中間區域與硫化鋅的表面厚度的結構及QD發射深藍色顏 色。
一般係利用一鍋、二注入合成法。該CdxZn1-XS中心區域係藉由加入較多的反應硫前驅物於陽離子溶液中而形成。於較佳但非限制性的實施例中，第一注入利用溶解於1-十八烯溶液之硫類型的硫前驅物，一般於110℃且超過2小時。第一注入完成於溫度約310℃且約8分鐘的反應時間。
第二注入加入少量的反應硫前驅物以促進硫化鋅表面生長。在一較佳且無限制的實施例中，該硫前驅物為硫-三辛基膦類型。此外，第二前驅物係反應於310℃於30至40分鐘而使量子點退火。較長的退火時間可減少量子點的缺陷，形成較高的量子產率。
基於該中心區域的發射波長可連續地將深藍色轉換為天空藍。也就是，λmax從430奈米至490奈米。光致發光量子效率高達80%是必需的，但對於擁有深藍色發射之λmax~450奈米的效率QD-LED的量子點不具有足夠的條件。具有CdxZn1-xS核心區域之量子點係為較佳的深藍色發射體。
當使用天空藍色量子點時，具有富含硫化鎘之中間區域的量子點與相對厚的硫化鋅表面可導致較大的粒子尺寸約12奈米及不規則的形狀。相反而言，該Cd1-xZnXS/ZnS量子點擁有較規則的形狀於粒子尺寸約8奈米，導致較佳的粒子自組性。根據第10圖所示，對於深藍與天空藍量子點，光致發光強度分別顯示於波長為約455 奈米及477奈米的最大值，且該FWHM分別為20奈米與24奈米。
對於藍色量子點，硒的濃度非常低，估計低於1%。因此，中心為CdxZn1-xS，其中，x接近於1，中間區域為CdxZn1-xS，其中，x接近0.5，且表面為CdxZn1-xS，其中，X接近0。該組成的變化為連續性的，且藉由淺的組成梯度來容納。藉由改變中心及中間區域的組成，該放射波長可轉換為深藍色，其更適合於顯示的應用。
擁有深藍色發射量子點使用TFB電洞傳輸層的量子點發光二極體(QD-LED)之電流密度(J)、亮度(L)及電壓(V)係顯示於第11圖。擁有深藍色發射量子點使用TFB電洞傳輸層的量子點發光二極體(QD-LED)之電流效率(ηA)、外部量子效率(ηEQE)及亮度(L)係顯示於第12圖。
熟知現有技術的眾人將了解到除了TFB以外的物質可利用於傳輸電洞及將其注入至發射層。例如：聚乙烯咔唑(PVK)而不是TFB。
如下表2資料所示，藉由利用單一鍋法達到改良之量子點發光二極體(LED)，且優化中心、中間區域及表面的組成可趨於創造出發射出在裝置中具有高效率及高亮度之所需波長的量子點。利用組成中的連續性變化，可避免由現有技術所產生之不連續性組成的缺點。
雖然已經顯示，描述和指出了本發明的新穎性特徵應用於所述之較佳實施例中，將理解的是，在形式和細節之各種意見、替換和改變係注視於所揭露的發明中，其可由本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍而據以實施。因此其意圖受到限制僅於由所附的申請專利範圍之範圍所指出。也將理解到，下述的申請專利範圍意圖包含在此描述之本發明的所有一般性及特定特徵，及本發明之範圍的所有狀態，其係因為語言的關係，可以說落在其間。
100‧‧‧量子點
102‧‧‧中心
104‧‧‧表面
106‧‧‧中間區域

Claims (76)

  1. 一種在合併於量子點發光二極體之發射層時，在電刺激下發射光之合成量子點奈米粒子的方法，該量子點從粒子中心至表面之奈米粒子半徑，具有連續性變化的組成，包括下列步驟：創造一具有鋅反應物、鎘反應物及溶劑的可控制濃度之陽離子混和溶液；溶解一具有硫反應物之可控制濃度及硒反應物之可控制濃度的陰離子前驅物至該陽離子混和溶液；藉由改變下列三種參數之至少一種控制反應速率以控制在該陽離子混和溶液中該硫反應物與該硒反應物之至少一者間之反應的速率及程度：(i)反應時間、(ii)反應溫度及(iii)反應類型；以及於惰性氣體環境中，控制相對於該陽離子反應物之該陰離子反應物的相對量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該硫反應物及該硒反應物係同時溶解於該陽離子混合溶液中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，硫在該硫反應物中之濃度界於0與100%之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，硒在該硒反應物中之濃度界於0與100%之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，相對於該硒前驅物及該硫前驅物之至少一者的含量，鋅係呈現較大量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該溶劑為1-十八烯。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該硒前驅物及該硫前驅物混和於該陽離子混和溶液中於溫度約300℃。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該硒前驅物及該硫前驅物混和於該陽離子混和溶液中約10分鐘。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該惰性氣體環境為氬氣體。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該硒前驅物是藉由溶解硒於三辛基膦中而形成。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該硫前驅物是藉由溶解硫於三辛基膦中而形成。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該量子點奈米粒子具有從該中心延伸至該表面的區域，且更進一步包括下列步驟：藉由提供相對於該硒前驅物的量及該硫前驅物的量之過量的鋅而控制區域的厚度。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該量子點奈米粒子具有從該中心延伸至該表面的區域，且更進一步包括下列步驟：藉由提供超過該鎘的該硒而控制該區域尺寸。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，量子點的 粒子尺寸界於約7至8奈米之間。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該量子點形成發射綠光之發光二極體的一發射層。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該陽離子混和溶液包含油酸。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該溶液為1-十八烯，且更進一步包括下列步驟：溶解該硒前驅物及該硫前驅物於溫度約310℃；混和該硒前驅物及該硫前驅物於該陽離子混和溶液中約10分鐘；以及其中，該惰性氣體環境為氬氣體。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，硒的相對量大於鎘的相對量。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更進一步包括下列步驟：第一將該硒前驅物注入到該混和基溶液中；接著將硫前驅物注入到該陽離子混和溶液中；以及注入第二硒前驅物於該陽離子混和溶液中，該量較少於該第一的硫前驅物，實質上同時注入該硫前驅物。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該量子點奈米粒子具有從該中心延伸至該表面的區域，且更進一步包括下列步驟： 藉由提供相對於該硒前驅物的量之過量的鋅而控制該區域的厚度。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該量子點奈米粒子具有從該中心延伸至該表面的中間區域，且更進一步包括下列步驟：藉由提供相對於該硫前驅物之過量的鋅的量而控制該中間區域的厚度。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該量子點奈米粒子具有從該中心延伸至該表面的區域，且更進一步包括下列步驟：藉由提供超過該鎘的該硒的量而控制區域尺寸。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該量子點的粒子尺寸約8奈米。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該量子點奈米粒子具有從該中心延伸至該表面的區域，且更進一步包括下列步驟：藉由控制該硫前驅物的量與類型，反應時間及反應溫度而控制該區域的厚度。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，形成具有硒、鎘、鋅及硫的特定濃度之該中心及該表面，且形成具有硒、鎘、鋅及硫的一或多種的連續性濃度梯度的該中間區域。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之方法，其中，該中心具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0.5Y<1及 0Y<0.5之一者；該表面具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0<Y0.5；而界於該中心及該表面間大約中途之該組成具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0.5Y<1且0Y<0.5之一者。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更進一步包括下列步驟：溶解第一硫前驅物於該陽離子混和溶液中；該第一硫前驅物是藉由溶解硫於1-十八烯而形成；引入第二硫前驅物於該陽離子混和溶液中，該第二硫前驅物是藉由溶解硫於三辛基膦中而形成；以及相對於該第二硫前驅物，該第一硫前驅物在混和溶液中是有較多的反應。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中，該溶劑係為配位性溶劑，且該配位性溶劑係1-十八烯。
  29. 如申請專利範圍第27項所述之方法，更進一步包括下列步驟：當該第一及第二硫前驅物與該混和基溶液反應時，維持該陽離子混和溶液於溫度約310℃。
  30. 如申請專利範圍第27項所述之方法，更進一步包括下列步驟：該第一硫前驅物與該混和基溶液反應約8分鐘。
  31. 如申請專利範圍第27項所述之方法，更進一步包括下列步驟：該第二硫前驅物與該混和基溶液反應約30至40 分鐘。
  32. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，量子點粒子尺寸約為12奈米。
  33. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在電刺激下藉由該量子點發射藍光。
  34. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中，該陽離子混和溶液包含油酸。
  35. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在電刺激下藉由該量子點發射紅光。
  36. 一種在電刺激下發射出光之量子點，包括：第一組成的中心；以及第二組成的表面，該第二組成係不同於該第一組成，且在該中心延伸至該表面之間的中間區域具有連續性的組成梯度於該中心至該表面之間。
  37. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，硒化鎘於該中心的量將相對大於硫化鋅於該中心的量，且硒化鎘於該中心的量相對大於硒化鋅於該中心的量。
  38. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，硫化鋅於該表面的量大於硒化鎘於該表面的量。
  39. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，該中心具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0.5Y<1及0Y<0.5之一者；該表面具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0<Y0.5；而界於該中心及該表面間大約中途之該組成具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中， 0<X0.5且0.5Y<1及0Y<0.5之一者。
  40. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，係具有內部量子效率於40至80%之間。
  41. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，該中心、表面及中間區域之至少一者具有大於鎘之相對量的硒之相對量。
  42. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，鋅前驅物的相對量大於硒的相對量。
  43. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，該量子點具有粒子尺寸約為7至8奈米。
  44. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，係具有波長在約510奈米至540奈米之發射波峰。
  45. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，波峰發射發生在波長約600奈米至630奈米。
  46. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，該第一組成係為Cd1-xZnxS。
  47. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，相對於硫化鎘的量，該中心具有較大的硫化鋅的量。
  48. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，更進一步包含在該中心與該表面之間延伸的中間區域，而相對於硫化鋅的量，該中間區域具有較大的硫化鎘的量。
  49. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，該量子點具有粒子尺寸約為12奈米。
  50. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，該量子 點具有最大功率效率在430至490奈米之範圍間。
  51. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，該量子點具有波峰功率效率在420至460奈米之範圍間。
  52. 如申請專利範圍第36項所述之量子點，其中，該內部量子效率於70至80%之間。
  53. 一種量子點發光二極體，具有一量子點層，該量子點層包含：第一組成的中心；以及第二組成的表面，該第二組成與該第一組成係不同，且該中心及該表面之間延伸的中間區域具有在該中心及該表面之間的連續性組成梯度。
  54. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，硒化鎘於該中心的量將相對大於硫化鋅於該中心的量，且硒化鎘於該中心的量相對大於硒化鋅於該中心的量。
  55. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，硫化鋅於該表面的量大於硒化鎘於該表面的量。
  56. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，該量子點具有化學結構CdxZn1-xSeyS1-y；其中，該中心具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0.5Y<1及0Y<0.5之一者；該表面具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0<Y0.5；而界於該中心與該表面之間大約中途之該組成具有組成為CdxZn1-xSeyS1-y，其中，0<X0.5且0.5Y<1及0Y<0.5 之一者。
  57. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，係具有內部量子效率於40至80%之間。
  58. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，係當以少於40奈米之半高全寬(FWHM)以電啟動時，具有電致發光波峰。
  59. 如申請專利範圍第58項所述之量子點發光二極體，其中，於該中心、表面及中間區域之至少一者具有大於鎘之相對量的硒之相對量。
  60. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，鋅前驅物的相對量大於硒的相對量。
  61. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，該量子點具有粒子尺寸約7奈米至8奈米。
  62. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，係具有波長在約510奈米至約540奈米之發射波峰。
  63. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，亮度係約1,000至10,000cd/m2。
  64. 如申請專利範圍第63項所述之量子點發光二極體，其中，回應2.0-3.3伏特之間的驅動電壓而產生該亮度。
  65. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，係回應約2.7-3.3伏特的驅動電壓而具有一亮度約1,000-10,000cd/m2。
  66. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，波峰發射發生於紅色波長約600奈米至630奈米。
  67. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，外部量子效率係約10-14%。
  68. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，該第一組成係Cd1-xZnxS。
  69. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，相對於硫化鎘的量，該中心具有較大的硫化鋅的量。
  70. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，更進一步包含在該中心及該表面之間延伸的中間區域，而相對於硫化鋅的量，該中間區域具有較大的硫化鎘的量。
  71. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，該粒子尺寸係約12奈米。
  72. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，該量子點具有最大功率效率在430至490奈米之範圍間。
  73. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，係具有波峰功率效率在420至460奈米之範圍間。
  74. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，該內部量子效率係70至80%之間。
  75. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，該亮度係約3000cd/m2於約5-7伏特。
  76. 如申請專利範圍第53項所述之量子點發光二極體，其中，該外部量子效率係約10.7%。
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