TW202032810A - 包含電子分散層之量子點發光二極體及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明大體上提供與量子點發光二極體相關之製品及方法。量子點發光二極體可包含第一電極、安置於該第一電極上之量子點發光層、安置於該量子點發光層上之電子傳遞層、安置於該電子傳遞層上之電子分散層及安置於該電子分散層上之第二電極。

Description

包含電子分散層之量子點發光二極體及其製造方法
本發明大體上係關於量子點發光二極體，且更特定言之係關於用於其之電子分散層。
量子點發光二極體可適用於薄膜顯示器及通用採光應用。然而，當前量子點發光二極體之外部量子效率在低電流密度下達至最大值且隨後隨著電流密度增大而顯著下降。此可歸因於出自量子點之電子溢流及/或至量子點中之較差電洞注入。另外，當在較低電流密度及高電流密度下操作時量子點發光二極體均可顯示減小之效率。在高電流密度下，僅小部分過量載子可重組合至光子中減小效率並不常見。在低電流密度下，不足載子重組合至光子中減少光功率且引起效率下降並不常見。在一些情況下，電子阻擋層可包括於量子點發光二極體中以嘗試解決此等缺點。然而，當前電子阻擋層防止引起整個裝置中的電場之量級的增大之電子流動。由高電場產生之高能電子可為不合需要的，因為其可導致量子點發光二極體之分解及/或增加其中之電流洩漏。
此外，當前量子點發光二極體之效率通常受其不可能發出所有由其中之量子點發光層而產生的光限制。由量子點發光層發出之光通常達至許多不同角度處之發光表面。達至大於臨界角之發光表面的光將不通過其但將替代地經受不合需要的全內反射。在一些情況下，經歷全內反射之光可繼續在量子點發光二極體內反射直至其被吸收。所吸收之光可轉化成熱能，不利地加熱量子點發光二極體且可能導致其故障。其中吸收一部分由量子點發光二極體發出之光亦意謂光並不自其發出，減小量子點發光二極體之效率。
因此，需要具有經改良之明度及效率之量子點發光二極體。亦需要展現更高電流阻擋、增強電流分散及增大的光提取之量子點發光二極體。
大體上描述電子分散層、相關組件及相關方法。
在一些實施例中，提供量子點發光二極體。量子點發光二極體包含第一電極、安置於第一電極上之量子點發光層、安置於量子點發光層上之電子傳遞層、安置於電子傳遞層上之電子分散層及安置於電子分散層上之第二電極。
自當結合隨附圖式考慮時本發明之各種非限制性實施例之以下詳細描述，本發明之其他優勢及新穎特徵將變得顯而易見。在本說明書及以引用的方式併入之文獻包括衝突及/或不一致的揭示內容之情況下，應以本說明書為準。若兩個或多於兩個以引用的方式併入之文獻相對於彼此包括衝突及/或不一致的揭示內容，則應以具有更遲有效日期之文獻為準。
本揭示大體上係關於用於量子點發光二極體之電子分散層及相關製品及方法。電子分散層可安置於陰極(自其將電子注入量子點發光二極體中)與電子傳遞層(電子經由其傳遞至發光層)之間。本文所描述之一些電子分散層可有利地分配注入其中之電子以使得以有利方式將該等電子傳遞至電子傳遞層。舉例而言，電子分散層可與其所鄰接之陰極形成界面使得來自陰極之電子穿過肖特基障壁(Schottky barrier)傳遞至電子分散層，肖特基障壁在界面中相對恆定。此可有利地促成電流橫向流動穿過電子分散層且隨後促成電流以在界面區域內相對恆定的方式流動穿過界面。換言之，一些電子分散層可使得電子自陰極注入(可能以非均一方式)以將其以相對恆定區域密度引入電子傳遞層中。作為另一實例，電子分散層可具有引起相對高百分比之由發光層發出之光逸出量子點發光二極體的形態，有利地減少由量子點發光二極體再吸收之光且增大發光二極體之效率。
本文所描述之量子點發光二極體可適合用於廣泛多種應用中，諸如平板TV螢幕、數位攝影機、行動電話、AR/VR顯示器、Li-Fi通訊、採光及手持型比賽主控台。
圖1展示根據一個實施例之量子點發光二極體之示意圖。圖1中，量子點發光二極體包含基板210、安置於基板上之陽極220、安置於陽極上之電洞注入層230、安置於電洞注入層上之電洞傳遞層240、安置於電洞傳遞層上之量子點發光層250、安置於量子點發光層上之電子傳遞層260、安置於電子傳遞層上之電子分散層280及安置於電子分散層上之陰極270。如本文所用，當層被稱為「安置於另一層上」時，其可直接安置於層上或亦可存在中間層。一層「直接安置於另一層上」意謂不存在中間層。因此，應理解一些量子點發光二極體可包括圖1中未展示及/或安置於圖1中所展示之兩層之間的其他層。藉助於實例，在一些實施例中，量子點發光二極體包含兩個電洞注入層及/或兩個電洞傳遞層。在例如量子點發光二極體包含兩個電洞注入層之情況下，可將第二電洞注入層安置於第一電洞注入層與電洞傳遞層之間。相似地，包含兩個電洞傳遞層之量子點發光二極體可包含安置於第一電洞傳遞層與量子點發光層之間的第二電洞傳遞層。
應理解，當量子點發光二極體包含兩個或多於兩個同一類型之層(例如兩個或多於兩個電洞注入層、兩個或多於兩個電洞傳遞層)時，同一類型之兩層可為相同的或可以一或多種方式不同。舉例而言，量子點發光二極體可包含兩個或多於兩個同一類型之層，該等層在化學組成、摻雜水平、帶隙、形態、厚度方面及/或以另一方式不同。
當在兩個電極之間施加電壓時，陽極220可將電洞注入至電洞注入層230中。隨後可將電洞經由電洞傳遞層240傳遞。施加電壓亦可使得陰極270將電子注入至電子分散層280中。隨後可將電子經由電子傳遞層260傳遞。所注入電洞及所注入電子可在量子點發光層250中(例如在其中之一或多個量子點處)組合以形成激子。激子可經重組以發光。
一些實施例係關於形成量子點發光二極體之方法，諸如圖1中所展示之量子點發光二極體、包含圖1中所展示之一或多個層的量子點發光二極體及/或包含圖1中未展示之其他層的量子點發光二極體。在一些實施例中，方法包含將一或多個層組裝在一起以形成量子點發光二極體。可藉由將一個層沈積於另一層上將該等層組裝在一起以形成量子點發光二極體。該等層可按圖1中所展示之次序沈積(亦即可將陽極沈積於基板上、可將電洞注入層沈積於陽極上、可將電洞傳遞層沈積於電洞注入層上、可將量子點發光層沈積於電洞傳遞層上、可將電子傳遞層沈積於量子點發光層上、可將電子分散層積於電子傳遞層上及可將陰極沈積於電子分散層上)，按相反次序沈積(亦即可將電子分散層沈積於陰極上、可將電子傳遞層沈積於電子分散層上、可將量子點發光層沈積於電子傳遞層上、可將電洞傳遞層沈積於量子點發光層上、可將電洞注入層沈積於電洞傳遞層上、可將陽極沈積於電洞注入層上及可將基板沈積於陽極上)，按圖1中所展示之次序或相反次序但省去形成其中所展示的層中之一者沈積及/或按另一適合次序沈積。可採用沈積之多種適合形式，諸如旋塗、真空沈積、列印、噴塗、捲塗、浸塗、衝壓及類似形式。
可採用多種適合基板。在一些實施例中，其可有利於基板具有光學透明度、包括一或多個光滑的表面、能夠易於處置及/或具有極好的防水性。在一些實施例中，基板包含玻璃及/或聚合物。適合聚合基板之非限制性實例包括聚對苯二甲酸伸乙酯基板及聚碳酸酯基板。
可採用多種適合陽極。在一些實施例中，陽極包含金屬及/或陶瓷。適合金屬之非限制性實例包括鎳(Ni)、鉑(Pt)、金(Au)、銀(Ag)及銥(Ir)。適合陶瓷之非限制性實例包括氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅(IZO)。
在一些實施例中，電洞注入層包括聚合物及/或陶瓷。適合類型之聚合物之非限制性實例包括聚(3,4-伸乙二氧基噻吩):聚苯乙烯對磺酸鹽(PEDOT:PSS)衍生物、聚(9-乙烯基咔唑) (PVK)、聚(甲基丙烯酸甲酯) (PMMA)及/或聚苯乙烯。適合陶瓷之非限制性實例包括氧化物、氮化物、碳化物、硫化物、鹵鹽、檸檬酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、硫氰酸鹽、碳酸氫鹽及硫化物鹽。適合氧化物之非限制性實例包括MoO3 、Al2 O3 、WO3 、V2 O5 、NiO、MgO、HfO2 、Ga2 O3 、Gd2 O3 、La2 O3 、SiO2 、ZrO2 、Y2 O3 、Ta2 O3 、TiO2 及BaO。適合氮化物之一個實例為Si3 N4 。適合碳化物之一個實例為SiC。適合硫化物之一個實例為ZnS。鹵鹽之適合陰離子之非限制性實例包括碘陰離子、溴陰離子、氯陰離子及氟陰離子。鹵鹽之適合陽離子之非限制性實例包括銅陽離子(例如鹵鹽可為CuI、CuBr、CuI及/或CuCl)、鹼金屬陽離子(例如鹵鹽可包含鋰陽離子及/或可包含LiF及/或LiCl)及鹼土金屬陽離子(例如鹵鹽可包含鎂陽離子及/或可包含MgF2 )。當量子點發光二極體包含兩個或多於兩個電洞注入層時，各電洞注入層可獨立包含一或多個上文所描述之材料。
電洞傳遞層可包括聚合物、有機分子及/或陶瓷。適合聚合物之非限制性實例包括聚[(9,9-二辛基茀基-2,7-二基)-共-(4,4'-(N-(4-第二丁基苯基))二苯胺)] (TFB)、PVK、聚(N,N'-雙(4-丁基苯基)-N,N'-雙(苯基)聯苯胺) (聚TPD)、聚-N-乙烯基咔唑、聚苯乙炔、聚對苯、聚甲基丙烯酸酯衍生物、聚(9,9-辛基茀)、聚(螺-茀)、參(3-甲基苯基苯基胺基)三苯胺(間MTDATA)、聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔] (MEH-PPV)及聚[2-甲氧基-5-(3',7'-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔] (MDMO-PPV)。適合有機分子之非限制性實例包括TPD (N,N'-雙(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基聯苯胺)及NPB (N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-(1,1'-聯二苯)-4,4'-二胺)。適合陶瓷之非限制性實例包括碘化銅(I) (CuI)、硫氰酸銅(I)( CuSCN)、鎵酸銅(CuGaO2 )及鋁酸銅(CuAlO2 )。當量子點發光二極體包含兩個或多於兩個電洞傳遞層時，每個電洞傳遞層可獨立包含上文所描述的材料中之一或多者。
電洞傳遞層可具有多種適合形態。在一些實施例中，電洞傳遞層包含一或多種奈米粒子。此等奈米粒子可為結晶、非結晶、或部分結晶及部分非結晶。舉例而言，在一些實施例中，電洞傳遞層包含奈米晶體。當電洞傳遞層包含奈米粒子時，其可進一步包含一或多種環繞及/或鈍化該等奈米粒子之配體。適合配體之非限制性實例包括油酸、1-十六烷硫醇、1-辛硫醇、1-十二硫醇、1-己硫醇、乙硫醇、丁硫醇、1-戊硫醇、1-丙硫醇、1,2-乙二硫醇、1,4-丁二硫醇、1,6-己二硫醇、1,8-辛二硫醇及1,10-癸二硫醇。當量子點發光二極體包含兩個或多於兩個包含奈米粒子之電洞傳遞層時，每個電洞傳遞層可獨立包含上文所描述的配體中之一或多者。
當電洞傳遞層包含奈米粒子時，該等奈米粒子可具有多種適合直徑。在一些實施例中，電洞傳遞層包含數目平均直徑小於或等於200 nm、小於或等於150 nm、小於或等於100 nm、小於或等於75 nm、小於或等於50 nm、小於或等於25 nm、小於或等於10 nm、小於或等於5 nm或小於或等於2 nm之奈米粒子。電洞傳遞層可包含數目平均直徑大於或等於1 nm、大於或等於2 nm、大於或等於5 nm、大於或等於10 nm、大於或等於25 nm、大於或等於50 nm、大於或等於75 nm、大於或等於100 nm或大於或等於150 nm之奈米粒子。上文提及之範圍的組合亦為可能的(例如小於或等於200 nm且大於或等於1 nm)。其他範圍亦為可能的。奈米粒子之數目平均直徑可藉由電子顯微法測定。當量子點發光二極體包含兩個或多於兩個包含奈米粒子之電洞傳遞層時，每個電洞傳遞層可獨立包含數目平均直徑在上文所描述的範圍中之一或多者中之奈米粒子。
在一些實施例中，合乎需要的是電洞傳遞層相對薄。不希望受任何特定理論束縛，咸信較厚層相比於較薄層可展現增加之載子吸收損失。無載體吸收損失可能不合需要地使得由量子點發光層發出之光在電洞傳遞層中再吸收而非由量子點發光二極體發出。電洞傳遞層之厚度可為小於或等於1微米、小於或等於750 nm、小於或等於500 nm、小於或等於250 nm、小於或等於100 nm、小於或等於75 nm、小於或等於50 nm、小於或等於25 nm、小於或等於10 nm、小於或等於5 nm或小於或等於2 nm。在一些實施例中，電洞傳遞層之厚度為大於或等於1 nm、大於或等於2 nm、大於或等於5 nm、大於或等於10 nm、大於或等於25 nm、大於或等於50 nm、大於或等於75 nm、大於或等於100 nm、大於或等於250 nm、大於或等於500 nm或大於或等於750 nm。上文提及之範圍的組合亦為可能的(例如小於或等於1微米且大於或等於1 nm)。其他範圍亦為可能的。電洞傳遞層之厚度可藉由電子顯微法量測。當量子點發光二極體包含兩個或多於兩個電洞傳遞層時，每個電洞傳遞層可獨立具有上文所描述的範圍中之一或多者之厚度。
電洞傳遞層可藉由多種適合方法製造。在一些實施例中，電洞傳遞層藉由包含奈米晶體之溶液合成之方法製造。可藉由例如旋塗、浸漬及/或噴塗至基板及/或量子點發光二極體之其他層上來將奈米晶體形成至層中。當量子點發光二極體包含兩個或多於兩個電洞傳遞層時，每個電洞傳遞層可獨立地由上文所描述的方法中之一或多者製造。
量子點發光層可包含多種適合類型之量子點。量子點可為奈米結晶，可為非結晶或可為部分結晶及部分非結晶。在一些實施例中，量子點發光層包含第II-VI族化合物半導體量子點，諸如第II-VI族化合物半導體奈米晶體量子點。適合第II-VI族化合物半導體奈米晶體量子點之非限制性實例包括包含CdS、CdSe、ZnS、ZnSe、HgS、HgSe、HgTe及/或其合金之彼等量子點。在一些實施例中，量子點發光層包含第III-V族化合物半導體量子點，諸如第III-V族化合物半導體奈米晶體量子點。適合第III-V族化合物半導體奈米晶體量子點之非限制性實例包括包含GaN、InN、AlN、GaP、GaAs、InP、GaSb、InSb、InAs及/或其合金之彼等量子點。在一些實施例中，量子點發光層包含第IV-VI族化合物半導體量子點，諸如第IV-VI族化合物半導體奈米晶體量子點。適合第IV-VI族化合物半導體奈米晶體量子點之非限制性實例包括包含PbS、PbSe、PbTe及/或其合金之彼等量子點。
量子點可具有均勻組成或可具有空間上變化之組成。舉例而言，在一些實施例中，量子點發光層包含核殼量子點(例如CdSe/ZnS核/殼、CdS/ZnSe核/殼、InP/ZnS核/殼及類似者)。核殼量子點可包含具有第一組成之核心及具有第二不同組成的圍繞核心之殼層。在一些此等實施例中，形成核之材料具有相對較小帶隙(例如CdSe、CdS等)且形成殼之材料具有相對較大帶隙(例如ZnS、ZnSe等)。藉助於實例，核殼量子點可具有包含CdSe及/或CdS之核及包含ZnS及/或ZnSe之殼。適合核殼量子點之其他實例描述於US 9,887,318中，該案出於所有目的以全文引用之方式併入本文中。
本文所描述之量子點發光層中所採用的量子點可具有在數奈米至數百奈米範圍內之直徑。舉例而言，量子點發光層可包含數目平均直徑小於或等於200 nm、小於或等於150 nm、小於或等於100 nm、小於或等於75 nm、小於或等於50 nm、小於或等於25 nm、小於或等於10 nm、小於或等於5 nm或小於或等於2 nm之量子點。量子點發光層可包含數目平均直徑大於或等於1 nm、大於或等於2 nm、大於或等於5 nm、大於或等於10 nm、大於或等於25 nm、大於或等於50 nm、大於或等於75 nm、大於或等於100 nm或大於或等於150 nm之量子點。上文提及之範圍的組合亦為可能的(例如小於或等於200 nm且大於或等於1 nm)。其他範圍亦為可能的。量子點發光層中量子點之數目平均直徑可藉由電子顯微法測定。
本文所描述之量子點發光層中所採用的量子點可在多種適合波長下發光。舉例而言，量子點發光層可包含發出紫外光、可見光及/或紅外光之量子點。若光為可見光，則其可為多種適合顏色。藉助於實例，在一些實施例中，量子點發光層包含發出紅光、橙光、黃光、綠光、藍光、靛藍光及/或紫光之量子點。在一些實施例中，量子點發光層包含在大於或等於100 nm、大於或等於150 nm、大於或等於200 nm、大於或等於250 nm、大於或等於300 nm、大於或等於350 nm、大於或等於400 nm、大於或等於450 nm、大於或等於500 nm、大於或等於550 nm、大於或等於600 nm、大於或等於650 nm、大於或等於700 nm、大於或等於750 nm、大於或等於800 nm、大於或等於850 nm、大於或等於900 nm、大於或等於950 nm、大於或等於1微米、大於或等於1.5微米、大於或等於2微米、大於或等於2.5微米、大於或等於3微米、大於或等於3.5微米、大於或等於4微米或大於或等於4.5微米之波長下發光之量子點。在一些實施例中，量子點發光層包含在小於或等於5微米、小於或等於4.5微米、小於或等於4微米、小於或等於3.5微米、小於或等於3微米、小於或等於2.5微米、小於或等於2微米、小於或等於1.5微米、小於或等於1微米、小於或等於950 nm、小於或等於900 nm、小於或等於850 nm、小於或等於800 nm、小於或等於750 nm、小於或等於700 nm、小於或等於650 nm、小於或等於600 nm、小於或等於550 nm、小於或等於500 nm、小於或等於450 nm、小於或等於400 nm、小於或等於350 nm、小於或等於300 nm、小於或等於250 nm、小於或等於200 nm或小於或等於150 nm之波長下發光之量子點。上文提及之範圍之組合亦為可能的(例如大於或等於100 nm且小於或等於5微米)。其他範圍亦為可能的。由量子點發光層發出之波長可藉由使用UV-vis-IR光譜法測定。
本文所描述之電子傳輸層中可採用多種適合材料。在一些實施例中，電子傳遞層包含氧化物，諸如TiO2 、ZnO、SiO2 、Ga2 O3 、Al2 O3 、MgO、HfO2 、ZrO2 及/或Ta2 O3 。在一些實施例中，電子傳遞層包含氮化物，諸如Si3 N4 、GaN、AlN及/或TaN。在一些實施例中，電子傳遞層包含碳化物，諸如SiC。在一些實施例中，電子傳遞層包含半導體，諸如CdS、ZnSe及/或ZnS。
電子傳遞層可具有多種適合形態。在一些實施例中，電子傳遞層包含一或多種奈米粒子。此等奈米粒子可為結晶、非結晶、或部分結晶及部分非結晶。當電子傳遞層包含奈米粒子時，該等奈米粒子可具有多種適合直徑。在一些實施例中，電子傳遞層包含數目平均直徑小於或等於200 nm、小於或等於150 nm、小於或等於100 nm、小於或等於75 nm、小於或等於50 nm、小於或等於25 nm、小於或等於10 nm、小於或等於5 nm或小於或等於2 nm之奈米粒子。電子傳遞層可包含數目平均直徑大於或等於1 nm、大於或等於2 nm、大於或等於5 nm、大於或等於10 nm、大於或等於25 nm、大於或等於50 nm、大於或等於75 nm、大於或等於100 nm或大於或等於150 nm之奈米粒子。上文提及之範圍的組合亦為可能的(例如小於或等於200 nm且大於或等於1 nm)。其他範圍亦為可能的。奈米粒子之數目平均直徑可藉由電子顯微法測定。
本文所描述之陰極中可採用多種適合材料。在一些實施例中，其有利於陰極具有相對低的功函數，可有助於將電子注入至電子傳遞層中及/或注入至電子注入層中。陰極之功函數可為例如小於或等於4.8 eV、小於或等於4.6 eV、小於或等於4.4 eV、小於或等於4.2 eV、小於或等於3.9 eV、小於或等於3.7 eV、小於或等於3.5 eV、小於或等於3.2 eV、小於或等於3 eV、小於或等於2.8 eV、小於或等於2.6 eV、小於或等於2.4 eV、小於或等於2.2 eV、小於或等於2 eV或小於或等於1.8 eV。陰極之功函數可大於或等於1.5 eV、大於或等於1.8 eV、大於或等於2 eV、大於或等於2.2 eV、大於或等於2.4 eV、大於或等於2.6 eV、大於或等於2.8 eV、大於或等於3 eV、大於或等於3.2 eV、大於或等於3.5 eV、大於或等於3.7 eV、大於或等於3.9 eV、大於或等於4.2 eV、大於或等於4.4 eV或大於或等於4.6 eV。上文提及之範圍之組合亦為可能的(例如小於或等於4.8 eV且大於或等於1.5 eV，小於或等於3.9 eV且大於或等於1.5 eV)。其他範圍亦為可能的。
在一些實施例中，陰極包含具有低功函數之金屬及/或金屬合金，諸如Ca、Cs、Ba、Al、Mg、Ag及/或其合金。在一些實施例中，陰極包含具有低功函數之氧化物，諸如ITO。陰極中可包括之材料類型之其他實例包括鹼金屬鹽、鹵鹽及鹼金屬鹵鹽(例如LiF)。陰極可包含兩種材料之組合，其中至少一種具有低功函數，諸如Ca與Al之組合、LiF與Ca之組合及/或LiF與Al之組合。
本文所描述之量子點發光二極體可包封於樹脂中。舉例而言，本文所描述之一些量子點發光二極體可包封於可UV固化樹脂中。在一些實施例中，樹脂包含不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、苯甲酸、3-丁烯酸、巴豆酸)及/或促進經包封QD-LED之正向老化的另一適合物種。適合樹脂之非限制性實例包括美國專利第9,780,256號(出於所有目的將其以全文引用的方式併入本文中)中所描述的彼等樹脂。
如上文所描述，本文所描述之量子點發光二極體可包含電子分散層。電子分散層可包含多種適合材料。在一些實施例中，電子分散層包含無機化合物，諸如氧化物(例如單一氧化物；複合氧化物，諸如二元氧化物之中間相)、氮化物(例如單一氮化物、複合氮化物)、氮氧化物、碳化物(例如單一碳化物、複合碳化物)、硫化物(例如單一硫化物、複合硫化物)、鹵鹽(例如單一鹵鹽、複合鹵鹽)、檸檬酸鹽(例如單一檸檬酸鹽、複合檸檬酸鹽)、亞硝酸鹽(例如單一亞硝酸鹽、複合亞硝酸鹽)磷酸鹽(例如單一磷酸鹽、複合磷酸鹽)、硫氰酸鹽(例如單一硫氰酸鹽、複合硫氰酸鹽)、碳酸氫鹽(例如單一碳酸氫鹽、複合碳酸氫鹽)及/或硫酸鹽(例如單一硫酸鹽、複合硫酸鹽)。適合氧化物之非限制性實例包括Al2 O3 、MgO、HfO2 、Ga2 O3 、Gd2 O3 、La2 O3 、SiO2 、ZrO2 、Y2 O3 、Ta2 O3 、TiO2 及BaO。適合氮化物之一個實例為Si3 N4 。適合碳化物之一個實例為SiC。適合硫化物之一個實例為ZnS。鹵鹽之適合陰離子之非限制性實例包括碘陰離子、溴陰離子、氯陰離子及氟陰離子。鹵鹽之適合陽離子之非限制性實例包括銅陽離子(例如鹵鹽可為CuI、CuBr、CuI及/或CuCl)、鹼金屬陽離子(例如鹵鹽可包含鋰陽離子及/或可包含LiF及/或LiCl)及鹼土金屬陽離子(例如鹵鹽可包含鎂陽離子及/或可包含MgF2 )。電子分散層可包含有機材料，諸如聚合物(例如PVK、聚(甲基丙烯酸甲酯) (PMMA)及/或聚苯乙烯)。電子分散層可包含兩種或多於兩種上文提及之材料。在一些實施例中，量子點發光二極體包含兩個或多於兩個安置於彼此上之電子分散層。在此等情況下，每一層可具有相同組成，或兩個或多於兩個電子分散層可具有相同組成。
應注意電子分散層通常具有與電子傳遞層不同的組成。一些材料可適合於電子分散層及電子傳遞層兩者，但若用於電子分散層中，則應與具有不同組成的電子傳遞層組合使用(或若用於電子傳遞層中，則應與具有不同組成的電子分散層組合使用)。電子分散層與電子傳遞層之間的組成差異可能相對較小。舉例而言，在一些實施例中，量子點發光二極體包含僅在類型及/或其中摻雜物之量方面與電子傳遞層不同的電子分散層。通常，選擇電子分散層及電子傳遞層以使得電子傳遞層具有比電子分散層低之傳導帶邊緣及/或以使得電子傳遞層之費米能階(Fermi level)低於電子分散層之費米能階。
亦注意可能適合於電子分散層之一些材料亦可能適合於電洞注入層。不希望受理論所束縛，咸信此類型之材料可與陰極形成有利的肖特基障壁而使得其適合用於電子分散層，且亦具有在能量上與量子點層中的量子點之傳導帶類似或在能量上比量子點層中的量子點之傳導帶更高的傳導帶而使得其適合用於電洞注入層。
電子分散層可具有多種適合結構。舉例而言，量子點發光二極體可包含連續電子分散層及/或可包含非連續電子分散層。非連續電子分散層可包含未經由電子分散層與彼此拓樸連接之一或多個部分。在一些實施例中，電子分散層並不充分覆蓋安置其之層(例如電子傳遞層、陰極)及/或留下安置其之層的一或多個部分曝露於電子分散層之對側上的層(例如電子傳遞層、陰極)。在一些實施例中，非連續電子分散層包含孔隙及/或開口。電子分散層可由粒子組成及/或包含粒子，諸如奈米粒子。
圖2展示包含非連續電子分散層之量子點發光二極體之示意圖。圖2中，量子點發光二極體包含安置於基板310上之陽極320、安置於陽極上之電洞注入層330、安置於電洞注入層上之電洞傳遞層340、安置於電洞傳遞層上之量子點發光層350、安置於量子點發光層上之電子傳遞層360、安置於電子傳遞層上之電子分散層380及安置於電子分散層上之陰極370。
本文所描述之電子分散層可具有多種適合厚度。不希望受任何特定理論束縛，咸信小於10 nm之厚度可為尤其需要的。咸信低於10 nm之厚度有助於電子注入至量子點發光層(及其中之量子點)中而高於10 nm之厚度可阻擋電子傳遞至量子點發光層(及其中之量子點)中。在一些實施例中，電子分散層之厚度小於或等於10 nm、小於或等於7.5 nm、小於或等於5 nm、小於或等於2.5 nm或小於或等於1 nm。在一些實施例中，電子分散層之厚度大於或等於0.5 nm、大於或等於1 nm、大於或等於2.5 nm或大於或等於7.5 nm。上文提及之範圍的組合亦為可能的(例如大於或等於0.5 nm且小於或等於10 nm)。其他範圍亦為可能的。電子分散層之厚度可藉由電子顯微法量測。
對於連續的電子分散層，本文所提及之厚度為層整體之平均厚度。對於非連續的電子分散層，本文所提及之厚度為形成電子分散層之材料的平均厚度(亦即其並不包括直線穿過層之任何孔隙或開口的零厚度或未由固體材料佔用之層的任何部分之零厚度)。
電子分散層可形成於電子傳遞層上。舉例而言，可選擇用於電子分散層適當材料並將其沈積於電子傳遞層上以形成膜。適當材料可為用於電子傳遞層之前驅物，其可能能夠經受諸如分解反應之反應以形成電子傳遞層。適合前驅物之非限制性實例包括硝酸鹽及乙酸鹽。鹽可進一步包含陽離子，諸如Al陽離子、Mg陽離子、Hf陽離子、Ga陽離子、Gd陽離子、La陽離子、Si陽離子、Zr陽離子、Y陽離子、Ta陽離子、Ti陽離子及/或Ba陽離子。在一些實施例中，適當材料為或包含不經受更進一步反應而形成電子分散層之材料(例如適當材料可為或包含上文所描述的如適合用於電子分散層之材料中之一或多者)。
在一些實施例中，本文所描述之一或多個層，諸如電子傳遞層、量子點發光層、電洞傳遞層或其他層可藉由溶液塗佈方法沈積。適合溶液塗佈方法之非限制性實例包括溶膠-凝膠塗佈、旋塗、列印、鑄造、衝壓、浸塗、捲塗及噴塗。在一些實施例中，溶液塗佈方法可為所期望的，因為其可能比形成薄膜之其他方法成本更低及/或可在比形成薄膜之其他方法更低溫度下執行。溶液塗佈方法期間所採用的流體可為包含如上文所描述之前驅物材料及分散溶劑之分散液。分散溶劑可包含水性溶劑(諸如水)及/或有機溶劑(諸如醇)。適合醇之非限制性實例包括異丙醇、乙醇、甲醇、丁醇、戊醇、鯨蠟醇及/或2-甲氧基乙醇。
在沈積之後，可使膜在70℃至約200℃下在空氣及/或氧氣中退火。
熱退火可包含將所沈積前驅物加熱至高於或等於50℃、高於或等於75℃、高於或等於100℃、高於或等於125℃、高於或等於150℃或高於或等於175℃之溫度。熱分解可包含將所沈積前驅物加熱至低於或等於200℃、低於或等於175℃、低於或等於150℃、低於或等於125℃、低於或等於100℃或低於或等於75℃之溫度。上文提及之範圍的組合亦為可能的(例如高於或等於50℃且低於或等於200℃)。其他範圍亦為可能的。
熱退火可包含將所沈積前驅物加熱至上文提及之範圍中之一或多者中的溫度持續大於或等於1 min、大於或等於2 min、大於或等於5 min、大於或等於10 min、大於或等於20 min、大於或等於30 min、大於或等於1小時、大於或等於2小時、大於或等於5小時、大於或等於10小時、大於或等於20小時或大於或等於50小時之時間段。熱分解可包含將所沈積前驅物加熱至上文提及之範圍中之一或多者中的溫度持續小於或等於100小時、小於或等於50小時、小於或等於20小時、小於或等於10小時、小於或等於5小時、小於或等於2小時、小於或等於1小時、小於或等於30 min、小於或等於20 min、小於或等於10 min、小於或等於5 min或小於或等於2 min之時間段。上文提及之範圍的組合亦為可能的(例如小於或等於1 min且大於或等於1小時)。其他範圍亦為可能的。
在一些實施例中，在退火之後可執行進一步處理以便使最初沈積的前驅物分解以形成最終所需電子傳遞層。舉例而言，可採用臭氧處理、氧電漿處理及/或熱分解中之一或多者。當膜經退火且隨後經熱分解時，熱分解溫度通常高於退火溫度。退火溫度可為促進形成所期望的膜形態而不化學分解其中任何材料之溫度。熱分解溫度可為引起其中之材料分解溫度。退火溫度及熱分解溫度之選擇將取決於用於電子傳遞層之前驅物的化學性質。
在一些實施例中，至少一部分前驅物材料，諸如用以形成電子分散層之前驅物材料可在形成層期間熱分解以形成其中之一或多個孔隙及/或開口。可將待熱分解以形成孔隙及/或開口之前驅物材料安置於其他前驅材料(例如不欲熱分解之前驅材料、待熱分解以形成非氣態產物之前驅材料)之間，且可將其分解以使得其體積之全部或大部分轉化成氣體。氣體可逸出，且先前由熱分解前驅物佔據之體積可變成微孔及/或開口。舉例而言，形成電子分散層可包含沈積聚合球體(例如聚苯乙烯球體)，且隨後熱分解該等聚合球體以形成二氧化碳。可將聚苯乙烯球體安置於例如氧化鋅與氧化鋁前驅物之間。在一些實施例中，將聚苯乙烯球體包埋於氧化鋁前驅物中。
熱分解可包含將所沈積前驅物加熱至高於或等於50℃、高於或等於75℃、高於或等於100℃、高於或等於125℃、高於或等於150℃或高於或等於175℃之溫度。熱分解可包含將所沈積前驅物加熱至低於或等於200℃、低於或等於175℃、低於或等於150℃、低於或等於125℃、低於或等於100℃或低於或等於75℃之溫度。上文提及之範圍的組合亦為可能的(例如高於或等於50℃且低於或等於200℃)。其他範圍亦為可能的。
熱分解可包含將所沈積前驅物加熱至上文提及之範圍中之一或多者中的溫度持續大於或等於1 min、大於或等於2 min、大於或等於5 min、大於或等於10 min、大於或等於20 min、大於或等於30 min、大於或等於1小時、大於或等於2小時、大於或等於5小時、大於或等於10小時、大於或等於20小時或大於或等於50小時之時間段。熱分解可包含將所沈積前驅物加熱至上文提及之範圍中之一或多者中的溫度持續小於或等於100小時、小於或等於50小時、小於或等於20小時、小於或等於10小時、小於或等於5小時、小於或等於2小時、小於或等於1小時、小於或等於30 min、小於或等於20 min、小於或等於10 min、小於或等於5 min或小於或等於2 min之時間段。上文提及之範圍的組合亦為可能的(例如小於或等於1 min且大於或等於1小時)。其他範圍亦為可能的。
如本文所描述之熱分解可在空氣及/或氧氣存在下進行。
在一些實施例中，電子分散層可具有尤其有益的設計。舉例而言，電子分散層可具有在其與陰極之間產生相對恆定肖特基障壁之設計。此可有利地促成電流自陰極均勻傳遞至電子分散層中。肖特基障壁之形狀(例如無論其為連續或不連續的，其量級)可基於形成肖特基障壁材料及其在其間的界面之形態之間的已知能量差異計算。舉例而言，圖3a展示量子點發光二極體之非均質肖特基障壁。不希望受任何特定理論束縛，咸信此非均質肖特基障壁之接合電流可由並聯導電模型描述。在此類模型中，接合電流為來自每個個別區域之比重之線性總和，亦即
Figure 02_image001
，其中Ai 及Φi 分別為第i「分塊」之面積及肖特基障壁高度。在此，已假設整體傳遞機制為熱離子發射。咸信非均質肖特基障壁高度之形狀可對電流自陰極傳遞至電子分散層中有影響(及/或較強影響)。藉由緊密安置之具有相對高的肖特基障壁高度之區域「夾斷」穿過具有相對低的肖特基障壁高度之區域的導電。當發生夾斷時，低肖特基障壁高度區域前方之「鞍點」處的電位確定傳遞特性。在陰極與電子傳遞層之間的界面處，界面之形態及品質可改變障壁高度。可由於界面方向之變化及費米能階釘紮獲得障壁高度之值。
圖3b展示量子點發光二極體之一個實施例之均質肖特基障壁。藉由如圖3b中所展示之一種均質肖特基障壁之均質肖特基障壁將本文所描述之一些電子分散層與本文所描述之陰極分離。電子分散層可遏制陰極表面上之捕獲位點及/或可與陰極形成光滑界面，兩者均可促成均質肖特基障壁之形成。甚至非連續電子分散層可部分鈍化陰極表面上之捕獲位點，且因此可增強肖特基障壁之均質性，即使其並不覆蓋陰極表面之全部。
如上文所描述，本文所描述之一些電子分散層為非連續的。非連續電子分散層可有利地具有一種形態，該形態藉由減少隨後由量子點發光二極體吸收之由發光層發出的光之量來提高自量子點發光二極體發出的光之量。圖4a展示僅具有連續層之量子點發光二極體之剖視圖的一個實例。因為司乃耳定律(Snell's law)，所有以大於臨界角Θc 之角度自具有較高折射率n1 之材料傳播至具有較低折射率n2 之材料的光將反射回至較高折射率材料中。此機制稱為全內反射。此意謂儘管一些量子點發光層可達至接近100%之內部量子效率，但僅包括連續層之量子點發光二極體的外部量子效率可為有限的(例如至多20%)，因為由量子點發光層發出之光的一部分可以不能逸出量子點發光二極體之角度發出。非自僅包括連續層之量子點發光二極體發出之光可損失至多種模式，諸如波導模式(例如全內反射模式)及/或表面電漿子極化激元(surface plasmon-polariton)模式(例如包含定位至兩層之間的界面之表面電漿子之縱向振動之電荷波動的模式，其可能伴隨著橫向及縱向電磁場之波動)。咸信非自僅包括連續層之量子點發光二極體發出之光的大部分(例如至多80%)可損失至波導模式。
圖4b展示包含非連續電子分散層之量子點發光二極體之剖視圖。非連續電子分散層可包含與陰極之界面，該陰極與其與量子點發光層之界面平行及非平行(例如垂直的，如圖4b中)定位。離開非連續電子分散層進入至陰極中之光可以一角度傳送通過非連續電子分散層與陰極之間的界面，該角度視光波之位置及視光波自量子點發光層進入非連續電子分散層之角度而定。換言之，以相似角度但不同位置進入非連續電子分散層之光可以不同角度遇到電子分散層與陰極之間的界面。此光可由此視位置而定以不同方式反射及/或折射。將在包含連續電子分散層之量子點發光二極體中損失至上文所描述的模式中之一者的一些光可替代地遇到不引起該損失之非連續電子分散層與陰極之間的界面。另外，最初損失至上文所描述的模式中之一者(例如藉由全內反射)之光可在反射之後傳播通過非連續電子分散層且隨後以一角度遇到另一界面(例如非連續電子分散層與量子點發光層之間的、非連續電子分散層與陰極之間的)，該角度不同於針對連續電子分散層之角度。此角度可為將促成光折射至另一層中而非不合需要地在層中保留光之進一步反射之角度。
藉由以下實例可更好地瞭解一些實施例之其他態樣及其優勢。 實例
現將參考以下實例更詳細描述一些實施例之其他態樣。然而，本文所描述之實例僅出於解釋之目的且並不意欲以任何方式限制本發明教示之範疇。 製備實例1
用於電子分散層中之乙酸鋁藉由如下在環境條件下進行之程序製備。添加2 g氯化鋁至10 mL乙酸。隨後在100℃下以1050 rpm在通風櫥下攪拌氯化鋁於乙酸中之溶液10 min以使得氯化鋁及乙酸充分反應。將所得乙酸鋁離心、用異丙醇洗滌，且隨後再溶解於溶劑(例如水及/或醇，諸如異丙醇、乙醇、甲醇、丁醇、戊醇、鯨蠟醇及/或2-甲氧基乙醇)中。最終，將包含乙酸鋁之溶液及溶劑經由針筒過濾器(0.2 μm)過濾。 比較實例1
PEDOT:PSS溶液經由針筒過濾器(0.45 μm)過濾且隨後以3000 rpm旋塗至經ITO塗佈之玻璃基板上60 s。其後，將所得基板在145℃下焙烤15 min。將經PEDOT:PSS塗佈之基板轉移至氮氣填充球狀盒子中。隨後，以3000 rpm將TFB旋塗至上經PEDOT:PSS塗佈之基板30 s，隨後將基板在150℃下焙烤30 min。藉由以2000 rpm分別旋塗60 s及30 s將量子點及ZnO奈米晶體依序沈積至TFB上。量子點為綠色的基於Cd之核/殼膠態奈米晶體。使用熱蒸發經由蔽蔭遮罩將Al電極(100 nm)沈積至ZnO奈米晶體上。最終，將裝置包封於可紫外固化樹脂中且隨後由玻璃載片覆蓋。 實例1
將PEDOT:PSS溶液經由針筒過濾器(0.45 μm)過濾且隨後以3000 rpm旋塗至經ITO塗佈之玻璃基板上60 s。在此步驟之後，將所得基板在145℃下焙烤15 min。隨後將經PEDOT:PSS塗佈之基板轉移至氮氣填充球狀盒子中。隨後，以3000 rpm將TFB旋塗至上經PEDOT:PSS塗佈之基板30 s，隨後將基板在150℃下焙烤30 min。藉由以2000 rpm分別旋塗60 s及30 s將量子點及ZnO奈米晶體依序沈積至TFB上。量子點為綠色的基於Cd之核/殼膠態奈米晶體。隨後將如製備實例1中所描述合成之已再溶解於異丙醇中的乙酸鋁以2000 rpm旋塗至量子點及ZnO奈米晶體上30 s。將所得基板在120℃下在空氣下焙烤10 min，引起乙酸鋁之熱分解且隨後產生氧化鋁奈米粒子。使用熱蒸發經由蔽蔭遮罩將Al電極(100 nm)沈積至氧化鋁奈米粒子上。最終，將裝置包封於可紫外固化樹脂中且隨後由玻璃載片覆蓋。
圖5a展示實例1及比較實例1之電流密度隨電壓而變。實心符號展示實例1之資料且空心符號展示比較實例1之資料。正方形、圓形及三角形符號分別展示此等樣品在裝置製造之後第一天(t1.1)、第6天(t2.6)及第14天(t3.14)之資料。比較實例1在老化一週之後展示顯著改良，顯示正向老化效果。儘管在裝置製造之後第一天洩漏電流及總電阻相對較高，但此等特性由裝置製造之後第6天顯著改良。然而，比較實例1之效能在裝置製造之後在第2週時的高施加電壓下稍微降低。在裝置製造之後第一天實例1具有比比較實例1之洩漏電流更低的洩漏電流且比比較實例1穩定得多。此改良可歸因於藉由電子分散層之Al陰極與ZnO電子傳遞層之間的界面缺損之鈍化，該鈍化可引起形成均質肖特基障壁。均質肖特基障壁可促成均勻電子注入。咸信電子分散層包含於ZnO電子傳遞層上之連續氧化鋁奈米粒子薄膜。
圖5b展示實例1及比較實例1之外部量子效率(EQE)隨施加電壓而變及圖5c展示實例1及比較實例1之EQE隨亮度而變。實心符號展示實例1之資料且空心符號展示比較實例1之資料。正方形、圓形及三角形符號分別展示此等樣品在裝置製造之後第一天(t1.1)、第6天(t2.6)及第14天(t3.14)之資料。在裝置製造之後第6天及第2週實例1之接通電壓均比比較實例1之接通電壓低得多。另外，自裝置製造第2週時實例1之峰值外部量子效率高於比較實例1之峰值外部量子效率。因為實例1及比較實例1具有相似水平之洩漏電流，實例1之低接通電壓及高峰值外部量子效率可由藉由在ZnO電子傳遞層上之氧化鋁奈米粒子薄膜處光散射來消除波導及表面電漿子極化激元模式而產生。另外，自裝置製造第2週時比較實例1相比於實例1增大的總電阻可引起低外部量子效率及高接通電壓。儘管實例1之效率下降之開始(外部效率之最高值對比亮度)發生在較低亮度下(參見圖5c)，但外部量子效率之更寬峰對比亮度可提供比更陡峰更穩定的裝置效能。 比較實例2
使用熱蒸發將25 nm厚的MoO3 沈積至經ITO塗佈之玻璃基板上。將經MoO3 塗佈之基板轉移至氮氣填充球狀盒子中。隨後，以3000 rpm將TFB旋塗至上經MoO3 塗佈之基板30 s，隨後將基板在150℃下焙烤30 min。藉由以2000 rpm分別旋塗60 s及30 s依序沈積量子點及ZnO奈米晶體。量子點為綠色的基於Cd之核/殼膠態奈米晶體。使用熱蒸發經由蔽蔭遮罩將Al電極(100 nm)沈積至ZnO奈米晶體上。最終，將裝置包封於可紫外固化樹脂中且由玻璃載片覆蓋，其後將其自手套箱移除。 實例2
使用熱蒸發將25 nm厚的MoO3 沈積至經ITO塗佈之玻璃基板上。將經MoO3 塗佈之基板轉移至氮氣填充球狀盒子中。隨後，以3000 rpm將TFB旋塗至上經MoO3 塗佈之基板30 s，隨後將基板在150℃下焙烤30 min。將濃度為於庚烷中10 mg/mL之包含奈米晶體之其他電洞傳遞層以2000 rpm旋塗至經MoO3 塗佈之基板上30 s，隨後將基板在150℃下焙烤30 min。藉由以2000 rpm分別旋塗60 s及30 s依序沈積量子點及ZnO奈米晶體。量子點為綠色的基於Cd之核/殼膠態奈米晶體。隨後將已再溶解於異丙醇中之乙酸鎂以2000 rpm旋塗至量子點及ZnO奈米晶體上30 s。將所得基板在120℃下在空氣下焙烤10 min，引起乙酸鎂之熱分解且隨後產生氧化鎂奈米粒子。使用熱蒸發經由蔽蔭遮罩將Al電極(100 nm)沈積至氧化鎂奈米粒子上。最終，將裝置包封於可紫外固化樹脂中且由玻璃載片覆蓋，其後將其自手套箱移除。
圖6a展示實例2及比較實例2之電流密度隨電壓而變。實心符號展示實例2之資料且空心符號展示比較實例2之資料。正方形、圓形及三角形符號分別展示此等樣品在裝置製造之後第一天(t1.1)、第6天(t2.6)及第14天(t3.14)之資料。比較實例2展示一週之顯著正向老化效果。在裝置製造之後第7天洩漏電流及總電阻顯著改良。另外，實例2之內置電位(當基於對數尺度繪製時電流之拐點隨電壓而變，其等於熱平衡中穿過空乏區之電位)低於比較實例2之內置電位。此暗示對抗電洞及電子兩者流動至量子點發光層中之電位障壁在實例2中低於在比較實例2中，且量子點發光層中之電子及電洞之重組速率在實例2中高於在比較實例2中。另外，穿過量子點發光層之衝擊電子傳遞可在高電場存在下發生。此等熱電子將橫切量子點發光層，在發光層內逸出重組且促使電子溢流電流或在發光層內經由與聲子相互作用熱化及捕獲。
圖6b展示實例2及比較實例2之外部量子效率(EQE)隨施加電壓而變及圖6c展示實例2及比較實例2之EQE隨亮度而變。實心符號展示實例2之資料且空心符號展示比較實例2之資料。正方形、圓形及三角形符號分別展示此等樣品在裝置製造之後第一天(t1.1)、第6天(t2.6)及第14天(t3.14)之資料。儘管在裝置製造之後第1天及第2週實例2之接通電壓高於比較實例2之接通電壓，但在裝置製造之後第1天及第2週實例2之峰值外部量子效率高於比較實例2之峰值外部量子效率。咸信由於均質肖特基障壁高度以及波導及表面電漿子極化激元模式之減少引起的均勻電子注入提高實例2之外部量子效率。實例2中之氧化鎂電子分散層使得最大外部量子效率出現在高亮度下，如圖6c中所展示。
圖6d展示實例2及比較實例2之外部量子效率隨電流密度而變。實心符號展示實例2之資料且空心符號展示比較實例2之資料。正方形、圓形及三角形符號分別展示此等樣品在裝置製造之後第一天(t1.1)、第6天(t2.6)及第14天(t3.14)之資料。圖6d中所展示之曲線可劃分成兩個區域。第一區域為自零至外部量子效率之峰值區域而第二區域為由於導致溢流之局部較大電流密度而引起的分解區域。關於區域1，咸信當大量載子積聚於量子點發光層界面中以屏蔽電位時，由於隨電流密度增大電子與電洞分佈之間的重疊更強外部量子效率達至其峰值。關於區域2，咸信隨電流進一步增大，因為溢流外部量子效率展示降低。此現象可稱為效率下降。實例2展示更高外部量子效率且相比於比較實例2延緩起始電流。咸信實例可具有比比較實例2更佳的電流分散及更佳的光提取，且此可引起此等作用。
本文之實施方式實質上僅為例示性，且因此並不脫離所描述之實施方式的要旨的變化意欲在教示之範疇內。此等變化不應視為背離教示之精神及範圍。
儘管在本文中已描述及說明了本發明之若干實施例，但一般熟習此項技術者將容易地設想多種其他方法及/或結構來執行功能及/或獲得結果及/或一或多種本文所描述之優勢，且此等變化及/或修改各自可視為在本發明之範疇內。更一般而言，熟習此項技術者將容易地瞭解，本文所描述之所有參數、尺寸、材料及組態均欲為例示性的且實際參數、尺寸、材料及/或組態將視使用本發明教示之特定應用而定。熟習此項技術者將認識到或能夠僅使用常規實驗即可確定本文所描述之本發明特定實施例的許多等效物。因此應理解，前述實施例僅藉由實例呈現且在隨附申請專利範圍及其等效物之範疇內，本發明可以不同於特定描述及主張之其他方式來實施。本發明係關於本文所描述之各個別特徵、系統、製品、材料、套組及/或方法。另外，若此等特徵、系統、製品、材料、套組及/或方法相互間無不一致，則兩種或多於兩種此等特徵、系統、製品、材料、套組及/或方法之任何組合均包括於本發明之範疇內。
如本文中所定義及使用之所有定義應理解為控制在辭典定義、以引用之方式併入的文獻中的定義及/或所定義術語之普通含義內。
除非截然相反地指示，否則如在本說明書及申請專利範圍中所使用之不定冠詞「一(a/an)」應理解為意謂「至少一個」。
如本文在說明書及申請專利範圍中使用之片語「及/或」應理解為意謂如此結合之要素的「任一者或兩者」，亦即，在一些情況下結合地存在且在其他情況下未結合地存在的要素。使用「及/或」列出之多個要素應以相同方式解釋，亦即，如此結合之「一或多個」要素。可視情況存在除了藉由「及/或」條項所具體識別之要素以外的其他要素，無論與具體識別之彼等要素相關或不相關。因此，作為非限制性實例，提及「A及/或B」在結合諸如「包含」等開放式措辭使用時，在一個實施例中，可僅指A (視情況包括除B以外之要素)；在另一實施例中，可僅指B (視情況包括除A以外之要素)；在又一實施例中，可指A及B兩者(視情況包括其他要素)；等。
如在本說明書及申請專利範圍中所用，「或」應理解為具有與上文所定義之「及/或」相同的含義。舉例而言，當分離清單中之項目時，「或」或「及/或」應解釋為包括性的，亦即，包括要素之數目或清單及(視情況)額外未列出項目的至少一個以及多於一個。僅截然相反地指示的術語，諸如「…中之僅一者」或「…中之恰好一者」或當用於申請專利範圍中時，「由…組成」將指包括要素的數目或清單中之恰好一個要素。一般而言，如本文所用，術語「或」當前面具有排他性術語(諸如「任一」、「…中之一者」、「…中之僅一者」或「…中之恰好一者」)時，應僅解釋為指示排他性替代物(亦即，「一者或另一者，但非兩者」)。當用於申請專利範圍中時，「主要由…組成」應具有如其在專利法律領域中所使用之普通含義。
如本說明書及申請專利範圍中所用，關於一或多個要素之清單的片語「至少一個」應理解為意謂由要素之清單中要素之任何一或多個中選出的至少一個要素，但未必包括要素之清單內具體列出的每一及每個要素中之至少一者，且未必排除要素之清單中之要素的任何組合。此定義亦允許可視情況存在除片語「至少一個」所指的要素之清單內具體識別的要素以外的要素，而無論與具體識別的彼等要素相關抑或不相關。因此，作為非限制性實例，「A及B中之至少一者」 (或等效地「A或B中之至少一者」或等效地「A及/或B中之至少一者」)在一個實施例中可指至少一個(視情況包括多於一個) A而不存在B (且視情況包括除B以外的要素)；在另一實施例中，指至少一個(視情況包括多於一個) B而不存在A (且視情況包括除A以外的要素)；在又一實施例中，指至少一個(視情況包括多於一個) A及至少一個(視情況包括多於一個) B (且視情況包括其他要素)；等。
亦應理解，除非截然相反地指示，否則在本文所主張之包括超過一個步驟或操作之任何方法中，該方法之步驟或操作之次序無需侷限於敍述該方法之步驟或操作之順序。
在申請專利範圍中以及在上述說明書中，諸如「包含」、「包括」、「攜載」、「具有」、「含有」、「涉及」、「持有」、「由…組成」及其類似者之全部過渡性片語應理解為開放的，亦即，意謂包括(但不限於)。僅過渡片語「由…組成」及「主要由…組成」應分別為封閉或半封閉過渡片語，如美國專利局專利審查程序手冊(United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures)第2111.03節中所闡述。
210:基板 220:陽極 230:電洞注入層 240:電洞傳遞層 250:量子點發光層 260:電子傳遞層 270:陰極 280:電子分散層 310:基板 320:陽極 330:電洞注入層 340:電洞傳遞層 350:量子點發光層 360:電子傳遞層 370:陰極 380:電子分散層
本文所描述之圖式僅出於說明的目的，且不意欲以任何方式限制本發明教示之範疇。在圖式中： 圖1為說明根據一些實施例之量子點發光二極體之結構的透視圖； 圖2為說明根據一些實施例之量子點發光二極體之結構的透視圖； 圖3a為說明根據一些實施例之量子點發光二極體之能帶結構的透視圖； 圖3b為說明根據一些實施例之量子點發光二極體之能帶結構的透視圖； 圖4a為說明根據一些實施例之量子點發光二極體之結構的透視圖； 圖4b為說明根據一些實施例之量子點發光二極體之結構的透視圖； 圖5a為展示實例1中所描述之量子點發光二極體之電流密度隨電壓而變的圖式； 圖5b為展示實例1中所描述之量子點發光二極體之外部量子效率隨電壓而變的圖式； 圖5c為展示實例1中所描述之量子點發光二極體之外部量子效率隨亮度而變的圖式； 圖6a為展示實例2中所描述之量子點發光二極體之電流密度隨電壓而變的圖式； 圖6b為展示實例2中所描述之量子點發光二極體之外部量子效率隨電壓而變的圖式； 圖6c為展示實例2中所描述之量子點發光二極體之外部量子效率隨亮度而變的圖式；及 圖6d為展示實例2中所描述之量子點發光二極體之外部量子效率隨電流密度而變的圖式。
210:基板
220:陽極
230:電洞注入層
240:電洞傳遞層
250:量子點發光層
260:電子傳遞層
270:陰極
280:電子分散層

Claims (52)

  1. 一種量子點發光二極體，其包含： 第一電極； 安置於該第一電極上之量子點發光層； 安置於該量子點發光層上之電子傳遞層； 安置於該電子傳遞層上之電子分散層；及 安置於該電子分散層上之第二電極。
  2. 如請求項1之量子點發光二極體，其中該量子點發光二極體進一步包含安置於該第一電極與該量子點發光層之間的電洞傳遞層。
  3. 如任一前述請求項之量子點發光二極體，其中該電子分散層包含氧化物。
  4. 如請求項3之量子點發光二極體，其中該氧化物包含Al2 O3 、MgO、HfO2 、Ga2 O3 、Gd2 O3 、La2 O3 、SiO2 、ZrO2 、Y2 O3 、Ta2 O3 、TiO2 及BaO中之一或多者。
  5. 如任一前述請求項之量子點發光二極體，其中該電子分散層包含氮化物。
  6. 如請求項5之量子點發光二極體，其中該氮化物包含Si3 N4 。
  7. 如任一前述請求項之量子點發光二極體，其中該電子分散層包含碳化物。
  8. 如請求項7之量子點發光二極體，其中該碳化物包含SiC。
  9. 如任一前述請求項之量子點發光二極體，其中該電子分散層包含硫化物。
  10. 如請求項9之量子點發光二極體，其中該硫化物包含ZnS。
  11. 如任一前述請求項之量子點發光二極體，其中該電子分散層包含鹵鹽。
  12. 如請求項11之量子點發光二極體，其中該鹵鹽包含LiF、LiCl、CuCl及/或MgF2 。
  13. 如任一前述請求項之量子點發光二極體，其中該電子分散層包含有機材料。
  14. 如請求項13之量子點發光二極體，其中該有機材料包含PVK、PMMA及聚苯乙烯中之一或多者。
  15. 如任一前述請求項之量子點發光二極體，其中該電子分散層為連續的。
  16. 如請求項15之量子點發光二極體，其中該電子分散層之厚度小於10 nm。
  17. 如請求項1至14中任一項之量子點發光二極體，其中該電子分散層為非連續的。
  18. 如請求項17之量子點發光二極體，其中該電子分散層包含孔隙。
  19. 如請求項17至18中任一項之量子點發光二極體，其中該電子分散層之厚度小於10 nm。
  20. 一種製造量子點發光二極體之方法，其包含： 組裝電子分散層與電子傳遞層、第一電極、第二電極及量子點發光層。
  21. 如請求項20之方法，其中組裝該電子分散層與該量子點發光層包含將該電子分散層沈積至該量子點發光層上。
  22. 如請求項21之方法，其進一步包含將前驅物分散於分散溶劑中。
  23. 如請求項22之方法，其中該前驅物包含硝酸鹽及/或乙酸鹽。
  24. 如請求項23之方法，其中該乙酸鹽包含Al陽離子、Mg陽離子、Hf陽離子、Ga陽離子、Gd陽離子、La陽離子、Si陽離子、Zr陽離子、Y陽離子、Ta陽離子、Ti陽離子及Ba陽離子中之一或多者。
  25. 如請求項23至24中任一項之方法，其中該硝酸鹽包含Al陽離子、Mg陽離子、Hf陽離子、Ga陽離子、Gd陽離子、La陽離子、Si陽離子、Zr陽離子、Y陽離子、Ta陽離子、Ti陽離子及Ba陽離子中之一或多者。
  26. 如請求項22至25中任一項之方法，其中該分散液包含水及/或醇。
  27. 如請求項26之方法，其中該醇為異丙醇、乙醇、甲醇、丁醇、戊醇、鯨蠟醇及/或2-甲氧基乙醇。
  28. 如請求項22至27中任一項之方法，其中沈積該電子分散層包含將於該分散溶劑中之經分散前驅物沈積於該量子點發光層上。
  29. 如請求項22至28中任一項之方法，其中沈積該前驅物包含溶液塗佈過程。
  30. 如請求項29之方法，其中該溶液塗佈過程包含溶膠-凝膠塗佈、旋塗、列印、鑄造、衝壓、浸塗、捲塗(roll-to-roll coating)及/或噴塗。
  31. 如請求項22至30中任一項之方法，其進一步包含將該前驅物分解以形成該電子分散層。
  32. 如請求項31之方法，其中分解該前驅物包含熱分解、臭氧處理及氧電漿處理中之一或多者。
  33. 如請求項32之方法，其中熱分解包含將該前驅物在空氣及/或氧氣中加熱至高於或等於50℃且低於或等於200℃之溫度持續大於或等於1 min且小於或等於100小時之時間段。
  34. 如請求項20至33中任一項之方法，其中該量子點發光二極體進一步包含安置於該第一電極與該量子點發光層之間的電洞傳遞層。
  35. 如請求項20至34中任一項之方法，其中該電子分散層包含氧化物。
  36. 如請求項35之方法，其中該氧化物包含Al2 O3 、MgO、HfO2 、Ga2 O3 、Gd2 O3 、La2 O3 、SiO2 、ZrO2 、Y2 O3 、Ta2 O3 、TiO2 及BaO中之一或多者。
  37. 如請求項20至36中任一項之方法，其中該電子分散層包含氮化物。
  38. 如請求項37之方法，其中該氮化物包含Si3 N4 。
  39. 如請求項20至38中任一項之方法，其中該電子分散層包含碳化物。
  40. 如請求項39之方法，其中該碳化物包含SiC。
  41. 如請求項20至40中任一項之方法，其中該電子分散層包含硫化物。
  42. 如請求項41之方法，其中該硫化物包含ZnS。
  43. 如請求項20至42中任一項之方法，其中該電子分散層包含鹵鹽。
  44. 如請求項43之方法，其中該鹵鹽包含LiF、LiCl、CuCl及/或MgF2 。
  45. 如請求項20至44中任一項之方法，其中該電子分散層包含有機材料。
  46. 如請求項45之方法，其中該有機材料包含PVK、PMMA及聚苯乙烯中之一或多者。
  47. 如請求項20至46中任一項之方法，其中該電子分散層為連續的。
  48. 如請求項47之方法，其中該電子分散層之厚度小於10 nm。
  49. 如請求項20至46中任一項之方法，其中該電子分散層為非連續的。
  50. 如請求項49之方法，其中該電子分散層包含孔隙。
  51. 如請求項49至50中任一項之方法，其中該電子分散層之厚度小於10 nm。
  52. 一種藉由如請求項20至51中任一項之方法所形成的量子點發光二極體。
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