WO2017025437A1 - Optoelektronisches bauelement umfassend ein konversionselement, verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements umfassend ein konversionselement und verwendung eines optoelektronischen bauelements umfassend ein konversionselement - Google Patents

Optoelektronisches bauelement umfassend ein konversionselement, verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements umfassend ein konversionselement und verwendung eines optoelektronischen bauelements umfassend ein konversionselement Download PDF

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quantum dots
conversion element
inorganic matrix
optoelectronic component
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PCT/EP2016/068670
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David O'brien
Norwin Von Malm
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements

Definitions

  • Optoelectronic component comprising a
  • Optoelectronic device comprising a
  • the invention relates to an optoelectronic component comprising a conversion element, a method for
  • Optoelectronic device comprising a
  • Optoelectronic components such as
  • LEDs Light emitting diodes
  • Converter materials convert the radiation emitted by a radiation source into radiation with an altered, for example longer, wavelength.
  • Quantum dots have many advantages over conventional ones
  • Quantum dots a narrow spectral half-width at half the height of the maximum (FWHM, fill width half maximum) of the emitted radiation can be achieved.
  • the use of quantum dots makes it possible to vary the peak wavelength of the emission radiation very easily. This makes the quantum dots especially for applications in Solid state lighting and backlighting of
  • Quantum dots are very sensitive to oxygen and humidity, and they are very sensitive to temperatures above 80 ° C, which in optoelectronic devices are affected by heat, fluorescence, Stoke shifts, and non-radiative
  • inorganic layers significantly different from that of the organic matrix material, so it comes even at the slightest temperature fluctuations due to the thermal stress to cracks. Furthermore, organic
  • Luminous efficiency a distribution of quantum dots over a relatively large area needed, but this increases the bulkiness and cost of such devices.
  • an optoelectronic component with the features of claim 1 by a method for producing an optoelectronic component having the features of claim 7 and by a use of the optoelectronic component having the features of
  • the optoelectronic component comprises a layer sequence with an active layer, which is set up to emit an electromagnetic primary radiation during operation of the component.
  • the optoelectronic component comprises at least one conversion element, which is arranged in the beam path of the electromagnetic primary radiation.
  • the at least one conversion element comprises quantum dots and an inorganic matrix material. The quantum dots are distributed in the inorganic matrix material and thereto
  • quantum dots at least partially the electromagnetic primary radiation in an electromagnetic
  • Secondary radiation can, on the one hand, mean that the electromagnetic primary radiation is at least partially absorbed by the quantum dots and, as secondary radiation, at least partially absorbed by the primary radiation
  • Primary electromagnetic radiation and secondary electromagnetic radiation may have one or more wavelengths and / or wavelength ranges in a red to
  • Ultraviolet wavelength range in particular in a visible wavelength range.
  • Convert electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation can also mean that the electromagnetic primary radiation is almost completely absorbed by the quantum dots and in the form of a
  • Optoelectronic component according to this embodiment thus corresponds almost completely to the electromagnetic secondary radiation.
  • “almost complete conversion” is to be understood a conversion over 90%, in particular over 95%.
  • further converter materials are included in the conversion element. It is possible for the component to comprise a mixed radiation of primary radiation and secondary radiation of the quantum dots, primary radiation, secondary radiation of the quantum dots and secondary radiation of the further converter materials, secondary radiation of the quantum dots or secondary radiation of the quantum dots and secondary radiation of the further
  • layer sequence is understood to mean a layer sequence comprising more than one layer, for example a sequence of a p-doped and an n-doped semiconductor layer, wherein the layers are arranged one above the other and wherein at least one active layer is contained, the primary electromagnetic radiation
  • the layer sequence can be used as an epitaxial layer sequence or as a radiation-emitting semiconductor chip with a
  • the layer sequence can be implemented, for example, on the basis of InGaAlN. InGaAlN-based semiconductor chips and
  • Semiconductor layer sequences are in particular those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence has a layer sequence of different individual layers
  • Semiconductor layer sequences which have at least one active layer based on InGaAlN, can For example, electromagnetic radiation in one
  • the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip may also be based on InGaAlP, that is, the semiconductor layer sequence may be different
  • Single layers may have, of which at least one
  • semiconductor layer sequences or semiconductor chips having at least one active layer based on InGaAlP may emit electromagnetic radiation having one or more spectral components in a green to red wavelength range.
  • the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip may also comprise other III-V compound semiconductor material systems, for example an AlGaAs-based material, or II-VI compound semiconductor material systems.
  • an active layer comprising an AlGaAs-based material may be suitable
  • Wavelength range to emit
  • the active semiconductor layer sequence can contain, in addition to the active layer, further functional layers and functional layers
  • Areas include, such as p- or n-doped
  • Charge carrier transport layers ie electron or
  • Barrier layers planarization layers, buffer layers, Protective layers and / or electrodes and combinations thereof. Furthermore, for example, on a the
  • Semiconductor layer sequence may be applied one or more mirror layers.
  • the structures described here concerning the active layer or the further functional layers and regions are the person skilled in the art in particular
  • the heat generated by the quantum dots and by the layer sequence can be generated in the
  • Conversion element are very well derived. This creates only a small or negligible heat accumulation in the conversion element and it can be a constant
  • Luminosity and a constant color location over the length of the operating life of the optoelectronic device are guaranteed.
  • Primary radiation can be excited in a high power range.
  • Typical high power densities for LEDs are, for example, about 1.5 W / mm 2 for primary radiation in the blue spectral range, with lasers the value can be significantly higher.
  • the power density can thus be greater than or equal to 1.5 W / mm 2 . Due to a high optical power density reduces the necessary area to be irradiated and thus the amount of light sources (LEDs) and also on
  • Quantum dots to achieve a specific
  • Conversion element with comparatively thin layer thicknesses be produced, which also reduces the cost.
  • the quantum dots are protected from moisture and oxygen by the inorganic matrix material.
  • the inorganic matrix material has a thermal conductivity between 1 and 50 W / mK. In these areas, the heat generated by the quantum dots and by the layer sequence in the
  • the thermal conductivity is significantly increased. This allows a constant luminosity and a constant color location over the length of the operating time of the
  • the quantum dots are excited with a primary radiation in a high power range, since the resulting heat is very well derived and does not lead to the degradation of the quantum dots.
  • the inorganic matrix material or the conversion element is transparent to those emitted by the active layer of the layer sequence
  • transparent is meant herein that a material is a layer or an element for the entire visible electromagnetic spectrum or a
  • the primary radiation emitted by the layer sequence may be, for example, in the visible range of the electromagnetic spectrum.
  • the conversion element or the inorganic matrix material is transparent to the secondary radiation emitted by the quantum dots.
  • the inorganic matrix material preferably has a transparency of more than 95%. Particularly preferably, the transparency of the inorganic matrix material is more than 98% for the
  • the quantum dots are nanoscale material structures, including, for example 5 to 10 10-- ⁇ 5 atoms.
  • Quantum dots are very sensitive to oxygen and moisture.
  • the quantum dots are very well protected by the surrounding inorganic matrix material from such environmental influences, so that the quantum dots over the operating life of the device a constant
  • the quantum dots comprise a II / IV or I I I / V semiconductor.
  • the quantum dots comprise a II / IV or I I I / V semiconductor.
  • Quantum dots selected from a group comprising InP, CdS, CdSe and CuInSe2.
  • the quantum dots have an average diameter of 3 to 10 nm, particularly preferably 3 to 5 nm.
  • the wavelength of the quantum dots By varying the size of the quantum dots, the wavelength of the
  • the quantum dots have a spectral half-width at half the height of the maximum, short FWHM or full-width at half maximum, of at most 50 nm, more preferably of at most 35 nm.
  • the half-width is, for example, 30 nm.
  • the quantum dots comprise a core and a shell.
  • the core is formed from said II / IV or I I I / V semiconductor materials and is surrounded by a shell.
  • the core consists of the II / IV or I I I / V semiconductor materials.
  • the shell may comprise or consist of an inorganic material.
  • the shell inorganic material may comprise or consist of ZnS or ZnSe.
  • the quantum dots are present at 1 to 99 percent by volume based on the total amount
  • Quantum dots and inorganic matrix material If the conversion element is formed as a plate lie the
  • Quantum dots preferred to 90 to 99 percent by volume based on the total amount of quantum dots and inorganic
  • Matrix material a glass or a ceramic.
  • the inorganic material of the shell of the quantum dots is part of the ceramic or the glass of the inorganic matrix material. So are the
  • Matrix material installed. This allows the resulting heat be derived very efficiently from the quantum dots via the inorganic matrix material.
  • the inorganic matrix material is a metal oxide, a metal sulfide, a metal silicate and / or a metal phosphate.
  • Matrix material a metal oxide, a metal silicate, a
  • Metal phosphate and / or a metal sulfide particularly preferably a metal oxide, a metal silicate and / or a
  • Metal phosphate selected from a group comprising zinc, titanium, zirconium, silicon, germanium, aluminum, lithium, potassium, sodium, calcium, magnesium, copper and combinations thereof.
  • the metal is from a group
  • the metal is selected from a group consisting of potassium, silicon, aluminum, zinc and
  • the quantum dots are through
  • Binding between the material of the shell of the quantum dot and the inorganic matrix material Binding between the material of the shell of the quantum dot and the inorganic matrix material.
  • this includes or consists of
  • the energy band of the inorganic matrix material is greater than the energy of the secondary radiation emitted by the quantum dots.
  • Preferably comprises or consists the inorganic matrix material of ZnO, AlPO4, A1 (H 2 P0 4) 3, A1 2 (HP0 4) 3, AlH 2 P 3 O 10, A1 (P0 3) 3 and / or
  • the quantum dots are homogeneous or having a concentration gradient in the inorganic
  • the quantum dots are spaced apart in the conversion element. As a result, it is not possible to avoid or substantially avoid radiant energy losses that occur due to physical contact of quantum dots with one another.
  • a protective layer is disposed over the conversion element. In particular, there is a direct between the conversion element and the protective layer
  • the protective layer is or comprises a
  • a layer or an element is arranged or applied "on” or “over” another layer or another element can mean here and below that the one layer or the one element is directly in direct mechanical and / or electrical contact is arranged on the other layer or the other element.
  • the one layer or the one element indirectly on or above the other Layer or the other element is arranged.
  • further layers and / or elements can then be arranged between the one or the other layer or between the one or the other element.
  • Matrix material may comprise or consist of an inorganic material, it can be ensured that the
  • the protective layer is formed by means of an ALD ("atomic layer deposition", PVD ("physical vapor deposition")
  • ALD atomic layer deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the protective layer is protected again against the ingress of oxygen and moisture.
  • the protective layer may comprise Al 2 O 3 , S1O 2 , T1O 2 , S1 3 N 4 or zinc tin oxide.
  • the layer comprises Al 2 O 3 or consists of Al 2 O 3 . It is also possible for a plurality of protective layers, for example of Al 2 O 3, to be arranged above the conversion element.
  • the protective layer prefferably covers the entire surface of the conversion element which faces away from the layer sequence.
  • the optoelectronic component may comprise a housing.
  • a recess may be present in the middle, the layer sequence may be mounted in the recess be. It is also possible that the recess is filled with a potting covering the layer sequence.
  • Recess may also consist of an airspace.
  • the conversion element is designed as a small plate, which is arranged above the layer sequence.
  • the platelet can be in direct mechanical contact with the layer sequence or from this
  • the layer thickness of the entire plate can be uniform. Thus, a constant color location can be achieved over the entire surface of the platelet.
  • the layer thickness is between 100 nm and 150 ym.
  • the platelet may be applied directly to the layer sequence in one embodiment. It is possible that the plate covers the entire surface of the layer sequence.
  • the wafer is above the wafer
  • Embodiment of the conversion element is no direct and / or positive contact of the conversion element with the layer sequence. That means that between the
  • the conversion element of the layer sequence is arranged downstream and is of the
  • An encapsulation or an air gap can then be formed between the conversion element and the layer sequence.
  • an adhesive layer is between the layer sequence and the platelet or between the platelet and the housing.
  • an adhesive layer between the plate and the potting may be arranged.
  • the plate is made separately and applied to the layer sequence.
  • an adhesive layer for fixing the plate on the layer sequence or the housing may be applied.
  • the adhesive layer comprises S 1 O 2 , S 1 3 N 4 , Al 2 O 3 , ITO (indium tin oxide), ZnO or silicone or consists of one of these materials.
  • the plate is made directly on the layer sequence or the housing. This proves to be particularly advantageous for platelets with low layer thicknesses.
  • the conversion element is designed as a potting.
  • the potting can be the recess in the Fill housing.
  • the conversion element covers the layer sequence in this embodiment.
  • the optoelectronic component may be any optical component.
  • Luminescent diodes photodiode transistor arrays / modules and optical coupler act.
  • OLED organic light-emitting diode
  • Optoelectronic device comprising a
  • the method comprises the following method steps:
  • the active layer is adapted to emit an electromagnetic primary radiation
  • quantum dots wherein the quantum dots are functionalized with an organic group and / or the quantum dots are dissolved or dispersed in a first solvent and / or present as a powder
  • the precursor of the inorganic matrix material is selected from a group comprising acetates, thioacetates, thiolates, alcoholates, phosphonates, dihydrogen phosphates, silicates, hydroxides, and combinations thereof.
  • the method comprises the method steps
  • the active layer is adapted to emit an electromagnetic primary radiation
  • quantum dots wherein the quantum dots are functionalized with an organic group and / or the quantum dots are dissolved or dispersed in a first solvent and / or present as a powder
  • Matrix material includes acetates, thioacetates, thiolates, phosphonates, and / or hydroxides, or
  • Matrix material a dihydrogen phosphate and / or a
  • the mixture in process step C) comprises a base.
  • the base is LiOH, Mg (OH) 2 , NaOH or KOH.
  • the base is LiOH.
  • the mixture comprises in
  • Process step D) a base or another base.
  • the base is LiOH, Mg (OH) 2 , NaOH or KOH.
  • the base is Mg (OH) 2 , NaOH or KOH.
  • Process step C *) a mixture comprising a precursor of an inorganic matrix material and a second
  • the precursor of the inorganic matrix material comprises a silicate, preferably K 2 S1O 3 .
  • a silicate preferably K 2 S1O 3 .
  • Process step C x a mixture comprising a precursor of an inorganic matrix material and a second
  • Solvent provided, wherein the precursor of the inorganic matrix material is a silicate and a
  • Dihydrogen phosphate includes.
  • An inorganic matrix material made from these precursors has
  • Moisture resistance on as matrix materials which consist only of a silicate or only of a dihydrogen phosphate
  • Process step C x a mixture comprising a precursor an inorganic matrix material and a second
  • Solvent provided, wherein the precursor of the inorganic matrix material is a metal silicate and a
  • Metal dihydrogen phosphate comprises or consists of.
  • the metal of the metal silicate is selected from lithium, potassium, sodium and combinations thereof and the metal of the
  • Metal dihydrogen phosphate is selected from zinc, titanium, zirconium, aluminum, calcium, magnesium, copper and
  • the metal is the
  • the first and / or the second solvent is selected from the group consisting of water,
  • the first and / or second solvent is ethanol.
  • the organic group is selected from a group comprising alkoxides, phosphonates, and sulfonates.
  • the organic group is chemically attached to the shell of the quantum dots.
  • the organic groups can be used to connect the quantum dots to the inorganic matrix material via a chemical reaction. It is also possible that the organic group is split off and thus is no longer present in the conversion element.
  • the precursor of the inorganic matrix material is a metal salt, wherein the metal is selected from a group comprising zinc, titanium, zirconium, silicon, germanium, aluminum, lithium, potassium, sodium, calcium, magnesium, copper, and combinations thereof.
  • the precursor of the inorganic matrix material is selected from a group comprising acetates, thioacetates, thiolates, alcoholates, phosphonates, silicates, dihydrogen phosphates, hydroxides, and combinations thereof.
  • the precursor of the inorganic matrix material is preferably acetates, thiolates,
  • inorganic matrix material around an acetate for example, zinc acetate.
  • the inorganic matrix material is formed in colloidal form in the first or first and second solvent by means of a so-called sol-gel process.
  • the formation of the inorganic matrix material in colloidal form takes place at a temperature between 20 ° C and 100 ° C, preferably below the boiling temperature of the first and / or second solvent.
  • the formation of the inorganic matrix material in colloidal form may also be referred to as sol formation.
  • the first and second solvents are removed in process step E). This also removes any organic by-products such as alcohols or resulting H2O. In one embodiment, process step E) is carried out at a temperature between 20 ° C and 100 ° C.
  • the mixture obtained in process step D) is applied directly to the layer sequence. This allows the conversion element directly on the
  • the conversion element in the component is mechanically supported by the layer sequence and it is advantageously not necessary to use a so-called "pick and place” method, that is to say a separate one
  • the mixture obtained in process step D) is applied directly to a casting and a housing.
  • the layer sequence is arranged in the recess of the housing and the recess filled with a potting.
  • the conversion element can form directly on the potting and the housing, so on the
  • Mixture can be made by exchange coating, stencil printing, screen printing, Inkj etten, spraying or spincoating.
  • sintering occurs in
  • Temperature below 350 ° C preferably below 300 ° C, more preferably below 200 ° C, for example between 100 ° C and 300 ° C or 100 ° C and 200 ° C.
  • the sintering of the mixture takes place, if this is applied to the layer sequence, it can be ensured at these temperatures that the layer sequence is not damaged at these temperatures.
  • the inorganic material of the sheath of the quantum dots by sintering component of the ceramic or the glass of the inorganic matrix material. So the quantum dots are stuck in the network of the
  • the indicated embodiments of the phosphor can be used for the following use. Characteristics of the phosphor and of the method are therefore also disclosed for use and vice versa.
  • the layer sequence can emit primary radiation as primary radiation source with an emission wavelength of, for example, 350-450 nm. In one embodiment of the invention, this relates to the backlighting of displays.
  • FIGS 1 and 2 show schematic side views of various embodiments of optoelectronic
  • the optoelectronic component 1 shows a carrier 5 with a leadframe 6.
  • a layer sequence 2 is arranged on the carrier 5 and is electrically connected to the leadframe 6 via bonding wires 7.
  • a conversion element 3 is mounted in the form of a small plate.
  • the conversion element 3 comprises quantum dots 3a and an inorganic matrix material, wherein the quantum dots 3a are homogeneously distributed in the inorganic matrix material.
  • the inorganic matrix material consists for example of ZnO.
  • the quantum dots 3a consist, for example, of CdSe and a shell of ZnS.
  • Manufacturing method is the ZnS of the envelope of quantum dots 3a part of the ceramic.
  • the tile is in the Beam path of the electromagnetic primary radiation
  • the resulting heat in the conversion element 3 can be very well dissipated. This results in only a small or negligible heat accumulation in the conversion element 3 and it can be a constant luminous intensity and a constant
  • Quantum dots 3a needed.
  • the spatial dimension of the device can be kept low and it can be reduced costs.
  • the quantum dots 3a are protected by the inorganic matrix material from moisture and oxygen.
  • Conversion element 3 can be at least largely preserved despite these pressures.
  • a protective layer (not shown here) of, for example, Al 2 O 3 may be applied by means of an ALD method over the conversion element.
  • the conversion element 3 can be additionally protected against moisture and oxygen.
  • the adhesive layer may comprise, for example, silicone.
  • the optoelectronic component 1 is an LED, the radiation being directed upward via a transparent semiconductor layer sequence 2 and the
  • Conversion element 3 is decoupled.
  • the optoelectronic component is produced, for example, as follows. An ethanolic solution of zinc acetate is mixed with LiOH and then with a
  • ethanol solution of quantum dots consisting of a CdSe core and a ZnS shell. It is added to NaOH whereby the inorganic matrix material, ie ZnO is formed in colloidal form.
  • the mixture is applied to a provided layer sequence.
  • Temperurerhöhung to, for example, 70 ° C, the ethanol and by-products are removed. Subsequently, the sintering takes place at a temperature of about 200 ° C.
  • the conversion element 3 can be as follows
  • An aqueous solution of A1 (H 2 P0 4 ) 3 is mixed with quantum dots in powder form, which consist of a CdSe core and a ZnS shell. The mixture is applied to a provided layer sequence. After drying, sintering is carried out at a temperature of about 300 ° C for three hours.
  • the resulting Matirxmaterial comprises orgAl (H 2 P0 4) 3, A1 2 (HP0 4) 3, AI H2 P3O10 and A1 (P0 4).
  • the conversion element 3 can be prepared as follows: An aqueous solution of K 2 S 1 O 3 and
  • A1 (H 2 P0 4 ) 3 is mixed with quantum dots in powder form consisting of a CdSe core and a ZnS shell.
  • the matrix material formed comprises a potassium silicate and an aluminum phosphate, for example, A1 (H 2 P0 4) 3, A1 2 (HP0 4) 3, AlH 2 P 3 Oio and A1 (P0 4). 3
  • the optoelectronic component 1 shows a carrier 5 with a lead frame 6 and a housing 8.
  • the housing 8 has a recess in the middle, in which the layer sequence 2 is arranged, which is electrically conductively connected to the lead frame 6.
  • the recess is filled with a potting 4.
  • the potting 4 comprises
  • the conversion element 3 is in the form of a small plate and is in the
  • the conversion element 3 comprises quantum dots 3 a and an inorganic matrix material, the quantum dots 3 a being homogeneously distributed in the inorganic matrix material, for example.
  • the inorganic matrix material consists for example of ZnS.
  • the quantum dots 3a exist
  • the inorganic matrix material is a ceramic, and by the manufacturing method, the ZnS of the shell is
  • Quantum dots 3a part of the ceramic The ZnS can be made from an ethanolic solution of zinc thioacetate and LiOH.
  • an adhesive layer (not shown here) may be attached.
  • the adhesive layer may comprise, for example, silicone.
  • the optoelectronic device Preferably, the optoelectronic

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement (1) angeben. Dieses umfassteine Schichtenfolge (2) mit einer aktiven Schicht, die dazu eingerichtet ist im Betrieb des Bauelements eine elektromagnetische Primärstrahlung zu emittieren und zumindest ein Konversionselement (3). Daszumindest eine Konversionselement (3) ist im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet und umfasst Quantenpunkte (3a) und ein anorganisches Matrixmaterial. Die Quantenpunkte (3a) sind in dem anorganischen Matrixmaterial verteilt und dazu eingerichtet sind im Betrieb des Bauelements (1) zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement umfassend ein
Konversionselement, Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements umfassend ein
Konversionselement und Verwendung eines optoelektronischen Bauelements umfassend ein Konversionselement
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement umfassend ein Konversionselement, ein Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Bauelements umfassend ein Konversionselement und eine Verwendung eines
optoelektronischen Bauelements umfassend ein
Konversionselement .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 113 052.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Optoelektronische Bauelemente, wie beispielsweise
lichtemittierende Dioden (LEDs) , weisen häufig
Konversionselemente mit einem Konvertermaterial auf.
Konvertermaterialien wandeln die von einer Strahlungsquelle emittierte Strahlung in eine Strahlung mit veränderter, beispielsweise längerer, Wellenlänge um. Quantenpunkte weisen zahlreiche Vorteile im Vergleich zu konventionellen
Konvertermaterialien auf. Beispielsweise kann mit
Quantenpunkten eine schmale spektrale Halbwertsbreite auf halber Höhe des Maximums (FWHM; füll width half maximum) der emittierten Strahlung erreicht werden. Zudem ist es durch den Einsatz von Quantenpunkten möglich, die Peakwellenlänge der Emissionsstrahlung sehr leicht zu variieren. Das macht die Quantenpunkte vor allem für Anwendungen in Festkörperbeleuchtungen und zur Hinterleuchtung von
beispielsweise Displays interessant. Allerdings weisen die Quantenpunkte auch zahlreiche Nachteile auf, die ihren bisherigen Einsatz in optoelektronischen Bauelementen sehr einschränkt. Quantenpunkte sind sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff und Feuchte, zudem sind sie sehr empfindlich gegenüber Temperaturen über 80 °C, die in optoelektronischen Bauelementen durch die Wärme, die durch die Fluoreszenz, aufgrund des Stoke-Shifts und nichtstrahlender
Relaxationsprozesse entstehen. Zudem müssen die Quantenpunkte voneinander isoliert sein, um Energieverluste durch
nichtstrahlende Prozesse zu vermeiden, die durch physischen Kontakt der Quantenpunkte untereinander entstehen. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Quantenpunkte in
organische Matrixmaterialien, beispielsweise in Acrylate, einzubetten. Da die meisten organischen Matrixmaterialien allerdings sehr durchlässig für Sauerstoff und Feuchte sind, müssen die Quantenpunkte zusätzlich gegenüber der Umwelt abgeschirmt werden, dies wird beispielsweise durch das
Aufbringen einer anorganischen Schicht, mittels eines CVD- oder PVD-Verfahrens erzielt. Problematisch ist hierbei, dass sich der thermische Ausdehnungskoeffizient solcher
anorganischen Schichten deutlich von dem des organischen Matrixmaterials unterscheidet, sodass es schon bei geringsten Temperaturschwankungen aufgrund der thermischen Spannung zu Rissen kommt. Des Weiteren weisen organische
Matrixmaterialien den Nachteil einer sehr geringen
Wärmeleitfähigkeit auf, was die Intensität der
Primärstrahlung mit der die Quantenpunkte angeregt werden kann, verringert. Insbesondere bei hohen Anregungsleistungen degradieren die Quantenpunkte aufgrund der entstehenden Wärme sehr schnell. Deshalb ist zur Erzielung der gewünschten
Lichtausbeute eine Verteilung der Quantenpunkte über eine relativ große Fläche nötig, was aber die Sperrigkeit und Kosten solcher Bauelemente erhöht.
Aufgabe zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein optoelektronisches Bauelement mit einem Konversionselement mit verbesserten Eigenschaften gegenüber dem Stand der Technik bereitzustellen, das außerdem kostengünstig hergestellt werden kann. Zudem ist eine Aufgabe eine Verwendung des optoelektronischen Bauelements anzugeben.
Die Aufgaben werden durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und durch eine Verwendung des optoelektronischen Bauelements mit den Merkmalen des
Anspruchs 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausbildungen sowie Weiterbildungen der
vorliegenden Erfindung sind in den jeweils abhängigen
Ansprüchen angegeben.
Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Das optoelektronische Bauelement umfasst eine Schichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die dazu eingerichtet ist im Betrieb des Bauelements eine elektromagnetische Primärstrahlung zu emittieren. Zudem umfasst das optoelektronische Bauelement zumindest ein Konversionselement, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist. Das zumindest eine Konversionselement umfasst Quantenpunkte und ein anorganisches Matrixmaterial. Die Quantenpunkte sind in dem anorganischen Matrixmaterial verteilt und dazu
eingerichtet, im Betrieb des Bauelements zumindest teilweise die elektromagnetisehe Primärstrahlung in eine
elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertiere
Dass die Quantenpunkte die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise in eine elektromagnetische
Sekundärstrahlung konvertieren, kann zum einen bedeuten, dass die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise von den Quantenpunkten absorbiert und als Sekundärstrahlung mit einem zumindest teilweise von der Primärstrahlung
verschiedenen Wellenlängenbereich emittiert wird. Ein Teil der absorbierten Primärstrahlung wird hierbei allerdings als Wärme von den Quantenpunkten abgegeben. Die
elektromagnetische Primärstrahlung und elektromagnetische Sekundärstrahlung können eine oder mehrere Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche in einem roten bis
ultravioletten Wellenlängenbereich umfassen, insbesondere in einem sichtbaren Wellenlängenbereich.
Dass die Quantenpunkte zumindest teilweise die
elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertieren, kann auch bedeuten, dass die elektromagnetische Primärstrahlung nahezu vollständig durch die Quantenpunkte absorbiert wird und in Form einer
elektromagnetischen Sekundärstrahlung und in Form von Wärme abgegeben wird. Die emittierte Strahlung des
optoelektronischen Bauelements gemäß dieser Ausführungsform entspricht somit nahezu vollständig der elektromagnetischen Sekundärstrahlung. Unter "nahezu vollständiger Konversion" ist eine Konversion über 90 %, insbesondere über 95 % zu verstehen .
Gemäß einer Ausführungsform sind weitere Konvertermaterialien von dem Konversionselement umfasst. Es ist möglich, dass das Bauelement eine Mischstrahlung aus Primärstrahlung und Sekundärstrahlung der Quantenpunkte, aus Primärstrahlung, Sekundärstrahlung der Quantenpunkte und Sekundärstrahlung der weiteren Konvertermaterialien, aus Sekundärstrahlung der Quantenpunkte oder Sekundärstrahlung der Quantenpunkte und Sekundärstrahlung der weiteren
Konvertermaterialien emittiert, das beim Betrachter einen weißfarbigen Leuchteindruck erweckt.
Unter "Schichtenfolge" ist in diesem Zusammenhang eine mehr als eine Schicht umfassende Schichtenfolge zu verstehen, beispielsweise eine Folge einer p-dotierten und einer n- dotierten Halbleiterschicht, wobei die Schichten übereinander angeordnet sind und wobei zumindest eine aktive Schicht enthalten ist, die elektromagnetische Primärstrahlung
emittiert .
Die Schichtenfolge kann als Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer
Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene
Halbleiterschichtenfolge ausgeführt sein. Dabei kann die Schichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. InGaAlN-basierte Halbleiterchips und
Halbleiterschichtenfolgen sind insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten
aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1--x_yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlN aufweisen, können beispielsweise elektromagnetische Strahlung in einem
ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche
Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine
Einzelschicht ein Material aus dem III-V-
Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa]_-x-yP mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1 aufweist.
Halbleiterschichtenfolgen oder Halbleiterchips, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch andere III-V-Verbindungshalb- leitermaterialsysteme, beispielsweise ein AlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein AlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein,
elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren
spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten
Wellenlängenbereich zu emittieren.
Die aktive Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht weitere funktionale Schichten und funktionelle
Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte
Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder
Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement- , Cladding- oder Wellenleiterschichten,
Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Weiterhin können beispielsweise auf einer dem
Aufwachssubstrat abgewandten Seite der
Halbleiterschichtenfolge eine oder mehrere Spiegelschichten aufgebracht sein. Die hier beschriebenen Strukturen die aktive Schicht oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere
hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Durch ein Konversionselement umfassend Quantenpunkte und ein anorganisches Matrixmaterial kann die durch die Quantenpunkte und durch die Schichtenfolge entstehende Wärme in dem
Konversionselement sehr gut abgeleitet werden. Dadurch entsteht nur ein geringer oder vernachlässigbarer Wärmestau in dem Konversionselement und es kann eine konstante
Leuchtstärke und ein konstanter Farbort über die Länge der Betriebsdauer des optoelektronischen Bauelements garantiert werden. Somit kann einem frühzeitigen Ausfall des
optoelektronischen Bauelements vorgebeugt und die Lebensdauer des optoelektronischen Bauelements verlängert werden. Zudem ist es möglich, dass die Quantenpunkte mit einer
Primärstrahlung in einem hohen Leistungsbereich angeregt werden. Typische hohe Leistungsdichten liegen bei LEDs beispielsweise bei etwa 1,5 W/mm2 für Primärstrahlung im blauen Spektralbereich, bei Lasern kann der Wert deutlich höher sein. Die Leistungsdichte kann damit größer oder gleich 1,5 W/mm2 sein. Durch eine hohe optische Leistungsdichte verringert sich die notwendige zu bestrahlende Fläche und damit die Menge an Lichtquellen (LEDs) und auch an
Quantenpunkten die zur Erzielung einer bestimmten
Lichtausbeute notwendig sind. Ferner kann das
Konversionselement mit vergleichsweise dünnen Schichtdicken hergestellt werden, was zudem die Kosten senkt. Zudem sind die Quantenpunkte durch das anorganische Matrixmaterial vor Feuchte und Sauerstoff geschützt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das anorganische Matrixmaterial eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 1 und 50 W/mK auf. In diesen Bereichen kann die durch die Quantenpunkte und durch die Schichtenfolge entstehende Wärme in dem
Konversionselement sehr gut abgeleitet werden. Je größer die Wärmeleitfähigkeit des anorganischen Matrixmaterials desto besser ist die Wärmeabfuhr. Im Vergleich zu organischen
Matrixmaterialien ist die Wärmeleitfähigkeit deutlich erhöht. Damit kann eine konstante Leuchtstärke und ein konstanter Farbort über die Länge der Betriebsdauer des
optoelektronischen Bauelements garantiert werden. Zudem ist es möglich, dass die Quantenpunkte mit einer Primärstrahlung in einem hohen Leistungsbereich angeregt werden, da die entstehende Wärme sehr gut abgeleitet wird und nicht zur Degradierung der Quantenpunkte führt.
In einer Ausführungsform ist das anorganische Matrixmaterial oder das Konversionselement transparent für die von der aktiven Schicht der Schichtenfolge emittierte
PrimärStrahlung .
Unter "transparent" wird vorliegend verstanden, dass ein Material eine Schicht oder ein Element für das gesamte sichtbare elektromagnetische Spektrum oder eines
Teilspektrums davon zumindest teilweise durchlässig ist. Die von der Schichtenfolge emittierte Primärstrahlung kann beispielsweise im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegen. In einer weiteren Ausführungsform ist das Konversionselement oder das anorganische Matrixmaterial transparent für die von den Quantenpunkten emittierte Sekundärstrahlung. Bevorzugt weist das anorganische Matrixmaterial eine Transparenz von über 95 % auf. Besonders bevorzugt liegt die Transparenz des anorganischen Matrixmaterials bei über 98 % für die
emittierte Primärstrahlung und/oder für die emittierte
SekundärStrahlung . In einer Ausführungsform sind die Quantenpunkte nanoskalige Materialstrukturen, die beispielsweise 5 χ 10-- bis 105 Atome umfassen .
Quantenpunkte sind sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff und Feuchte. Vorteilhafterweise sind die Quantenpunkte durch das sie umgebende anorganische Matrixmaterial sehr gut vor solchen Umwelteinflüssen geschützt, sodass die Quantenpunkte über die Betriebsdauer des Bauelements eine konstante
Leistung zeigen.
In einer Ausführungsform umfassen die Quantenpunkte einen II/IV- oder I I I /V-Halbleiter . Beispielsweise sind die
Quantenpunkte aus einer Gruppe ausgewählt, die InP, CdS, CdSe und CuInSe2 umfasst.
In einer Ausführungsform weisen die Quantenpunkte einen durchschnittlichen Durchmesser von 3 bis 10 nm, besonders bevorzugt von 3 bis 5 nm auf. Durch die Variation der Größe der Quantenpunkte kann gezielt die Wellenlänge der
Sekundärstrahlung variiert und damit für die jeweilige
Anwendung entsprechend angepasst werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Quantenpunkte eine spektrale Halbwertsbreite auf halber Höhe des Maximums, kurz FWHM oder Full-width at half maximum, von höchstens 50 nm, besonders bevorzugt von höchstens 35 nm auf. Die Halbwertsbreite liegt beispielsweise bei 30 nm.
In einer Ausführungsform umfassen die Quantenpunkte einen Kern und eine Hülle. Der Kern ist dabei aus den genannten II/IV- oder I I I /V-Halbleitermaterialien gebildet und ist von einer Hülle umgeben. Insbesondere besteht der Kern aus den II/IV- oder I I I /V-Halbleitermaterialien . Die Hülle kann ein anorganisches Material umfassen oder daraus bestehen.
Insbesondere weisen der Kern und die Hülle einen direkten Kontakt zueinander auf. Das anorganische Material der Hülle kann ZnS oder ZnSe umfassen oder daraus bestehen.
In einer Ausführungsform liegen die Quantenpunkte zu 1 bis 99 Volumenprozent vor bezogen auf die Gesamtmenge an
Quantenpunkten und anorganischen Matrixmaterial. Ist das Konversionselement als Plättchen ausgebildet liegen die
Quantenpunkte bevorzugt zu 90 bis 99 Volumenprozent bezogen auf die Gesamtmenge an Quantenpunkten und anorganischen
Matrixmaterial vor.
Gemäß einer Ausführungsform ist das anorganische
Matrixmaterial ein Glas oder eine Keramik.
In einer Ausführungsform ist das anorganische Material der Hülle der Quantenpunkte Bestandteil der Keramik oder des Glases des anorganischen Matrixmaterials. So sind die
Quantenpunkte fest in das Netzwerk des anorganischen
Matrixmaterials eingebaut. Damit kann die entstehende Wärme sehr effizient von den Quantenpunkten über das anorganische Matrixmaterial abgeleitet werden.
In einer Ausführungsform ist das anorganische Matrixmaterial ein Metalloxid, ein Metallsulfid, ein Metallsilikat und/oder ein Metallphosphat. Bevorzugt ist das anorganische
Matrixmaterial ein Metalloxid, ein Metallsilikat, ein
Metallphosphat und/oder ein Metallsulfid, besonders bevorzugt ein Metalloxid, ein Metallsilikat und/oder ein
Metallphosphat.
In einer Ausführungsform ist das Metall des Metalloxids, des Metallsulfids, des Metallsilikats und/oder des
Metallphosphats aus einer Gruppe ausgewählt, die Zink, Titan, Zirkonium, Silizium, Germanium, Aluminium, Lithium, Kalium, Natrium, Calcium, Magnesium, Kupfer und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt ist das Metall aus einer Gruppe
ausgewählt, die Kalium, Natrium, Lithium, Zink, Titan,
Zirkonium, Silizium, Aluminium und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist das Metall aus einer Gruppe ausgewählt, die Kalium, Silizium, Aluminium, Zink und
Kombinationen daraus umfasst.
In einer Ausführungsform sind die Quantenpunkte durch
chemische Bindungen an das anorganische Matrixmaterial gebunden. Bevorzugt handelt es sich kovalente und/oder ionische Bindungen. Insbesondere besteht die chemische
Bindung zwischen dem Material der Hülle des Quantenpunkts und dem anorganischen Matrixmaterial.
In einer Ausführungsform umfasst oder besteht das
anorganische Matrixmaterial aus ZnO, ZnS, Ti02, Zr02, Si02, A1P04/ A1(H2P04)3, A12(HP04)3, AlH2P3Oio, A1(P03)3, [Al(P03)3]n, M4Si04, M2Si03, M2Si205 und/oder M2Si307 mit M = Li, Na und/oder K. Bei diesen anorganischen Matrixmaterialien kann
gewährleistet werden, dass das Energieband des anorganischen Matrixmaterials größer ist als die Energie der durch die Quantenpunkte emittierten Sekundärstrahlung. Bevorzugt umfasst oder besteht das anorganische Matrixmaterial aus ZnO, AIPO4, A1(H2P04)3, A12(HP04)3, AlH2P3O10, A1(P03)3 und/oder
K2Si03. In einer Ausführungsform sind die Quantenpunkte homogen oder mit einem Konzentrationsgradienten in dem anorganischen
Matrixmaterial verteilt.
In einer Ausführungsform sind die Quantenpunkte beabstandet voneinander in dem Konversionselement angeordnet. Dadurch können nicht strahlende Energieverluste, die durch physischen Kontakt von Quantenpunkten untereinander entstehen, vermieden beziehungsweise weitgehend vermieden werden. In einer Ausführungsform ist über dem Konversionselement eine Schutzschicht angeordnet. Insbesondere besteht zwischen dem Konversionselement und der Schutzschicht ein direkter
Kontakt. Die Schutzschicht besteht oder umfasst ein
anorganisches Material.
Dass eine Schicht oder ein Element "auf" oder "über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist.
Weiter kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen oder der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen oder dem anderen Element angeordnet sein.
Dadurch, dass die Schutzschicht und das anorganische
Matrixmaterial ein anorganisches Material umfassen oder daraus bestehen, kann gewährleistet werden, dass der
thermische Ausdehnungskoeffizient gleich oder nahezu gleich ist. Dadurch kommt es bei Temperaturschwankungen und
Temperaturerhöhungen zu einer gleichmäßigen Ausdehnung der Materialien und somit nicht oder kaum zu thermischen
Spannungen, die zu Rissen führen. In einer Ausführungsform ist die Schutzschicht mittels eines ALD („atomic layer deposition", PVD („physical vapor
deposition") oder CVD („chemical vapor deposition")
Verfahrens auf das Konversionselement aufgebracht. Durch diese Verfahren können sehr dichte Schichten erzeugt werden, so dass das Konversionselement mit einer solchen
Schutzschicht nochmals gegen das Eindringen von Sauerstoff und Feuchtigkeit geschützt wird. Die Schutzschicht kann AI2O3, S1O2, T1O2, S13N4 oder Zinkzinnoxid umfassen. Beispielsweise umfasst die Schicht AI2O3 oder besteht aus AI2O3. Es ist auch möglich, dass mehrere Schutzschichten, beispielsweise aus AI2O3 über dem Konversionselement angeordnet sind.
Es ist möglich, dass die Schutzschicht die gesamte Oberfläche des Konversionselements, die von der Schichtenfolge abgewandt ist, bedeckt.
Das optoelektronische Bauelement kann ein Gehäuse umfassen In dem Gehäuse kann in der Mitte eine Ausnehmung vorhanden sein, die Schichtenfolge kann in der Ausnehmung angebracht sein. Es ist auch möglich, dass die Ausnehmung mit einem die Schichtenfolge abdeckenden Verguss aufgefüllt ist. Die
Ausnehmung kann aber auch aus einem Luftraum bestehen. Gemäß einer Ausführungsform ist das Konversionselement als ein Plättchen ausgebildet, das über der Schichtenfolge angeordnet ist. Das Plättchen kann direkt in mechanischen Kontakt zu der Schichtenfolge stehen oder von dieser
beabstandet angeordnet sein.
Die Schichtdicke des gesamten Plättchens kann gleichmäßig sein. So kann über die gesamte Fläche des Plättchens ein konstanter Farbort erzielt werden. Beispielsweise liegt die Schichtdicke zwischen 100 nm und 150 ym.
Das Plättchen kann in einer Ausführungsform direkt auf der Schichtenfolge aufgebracht sein. Es ist möglich, dass das Plättchen die gesamte Oberfläche der Schichtenfolge bedeckt.
In einer Ausführungsform ist das Plättchen über der
Ausnehmung des Gehäuses angeordnet. Bei dieser
Ausführungsform des Konversionselements besteht kein direkter und/oder formschlüssiger Kontakt des Konversionselements mit der Schichtenfolge. Das heißt, dass zwischen dem
Konversionselement und der Schichtenfolge ein Abstand
bestehen kann. Mit anderen Worten ist das Konversionselement der Schichtenfolge nachgeordnet und wird von der
Primärstrahlung angestrahlt. Zwischen Konversionselement und der Schichtenfolge kann dann ein Verguss oder ein Luftspalt ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform ist eine Haftschicht zwischen der Schichtenfolge und dem Plättchen oder zwischen dem Plättchen und dem Gehäuse angeordnet. Zusätzlich kann eine Haftschicht zwischen dem Plättchen und dem Verguss angeordnet sein.
Dass eine Schicht oder ein Element "zwischen zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist", kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine
Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder
elektrischem Kontakt oder in mittelbarem Kontakt zu einem der zwei anderen Schichten oder Elementen und in direktem
mechanischem und/oder elektrischem Kontakt oder elektrischem oder in mittelbarem Kontakt zu anderen Schichten oder
Elementen angeordnet ist. Dabei können bei mittelbarem
Kontakt dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und zumindest einer der zwei anderen Schichten
beziehungsweise zwischen dem einen und zumindest einem der zwei anderen Elemente angeordnet sein.
Es ist möglich, dass das Plättchen separat hergestellt wird und auf die Schichtenfolge aufgebracht ist. In diesem Fall kann eine Haftschicht zur Fixierung des Plättchens auf der Schichtenfolge oder dem Gehäuse aufgebracht sein.
In einer Ausführungsform umfasst die Haftschicht S 1O2 , S 13N4 , AI2O3 , ITO (Indiumzinnoxid), ZnO oder Silikon oder besteht aus einer dieser Materialien.
In einer Ausführungsform ist das Plättchen direkt auf der Schichtenfolge oder dem Gehäuse hergestellt. Dies erweist sich insbesondere bei Plättchen mit geringen Schichtdicken als vorteilhaft.
In einer Ausführungsform ist das Konversionselement als Verguss ausgebildet. Der Verguss kann die Ausnehmung in dem Gehäuse ausfüllen. Das Konversionselement ist deckt in dieser Ausführungsform die Schichtenfolge ab.
Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich um
Lumineszenzdioden, Fotodioden-Transistoren-Arrays/Module und optische Koppler handeln. Alternativ ist es möglich, eine organische Leuchtdiode (OLED) als optoelektronisches
Bauelement auszuwählen. Die angegebenen Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements können gemäß nachfolgend genanntem Verfahren hergestellt werden. Alle unter dem Verfahren genannten
Merkmale des optoelektronischen Bauelements können auch
Merkmale der oben ausgeführten Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Bauelements sein und umgekehrt.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements umfassend ein
Konversionselement angegeben. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
A) Bereitstellen einer Schichtenfolge mit einer aktiven
Schicht, wobei die aktive Schicht dazu eingerichtet ist, eine elektromagnetische Primärstrahlung zu emittieren,
B) Bereitstellen von Quantenpunkten, wobei die Quantenpunkte mit einer organischen Gruppe funktionalisiert sind und/oder die Quantenpunkte in einem ersten Lösungsmittel gelöst oder dispergiert sind und/oder als Pulver vorliegen,
C*) Bereitstellen eines Gemisches umfassend einen Precursor eines anorganischen Matrixmaterials und eines zweiten
Lösungsmittels,
D) Mischen des aus Verfahrensschritt C) erhaltenen Gemisches mit den Quantenpunkten aus Verfahrensschritt B) ,
E) Trocknen des Gemisches, F) Sintern des Gemisches zur Bildung des Konversionselements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Precursor des anorganischen Matrixmaterials aus einer Gruppe ausgewählt, die Acetate, Thioacetate, Thiolate, Alkoholate, Phosphonate, Dihydrogenphosphate, Silikate, Hydroxide und Kombinationen daraus umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte
A) Bereitstellen einer Schichtenfolge mit einer aktiven
Schicht, wobei die aktive Schicht dazu eingerichtet ist eine elektromagnetische Primärstrahlung zu emittieren,
B) Bereitstellen von Quantenpunkten, wobei die Quantenpunkte mit einer organischen Gruppe funktionalisiert sind und/oder die Quantenpunkte in einem ersten Lösungsmittel gelöst oder dispergiert sind und/oder als Pulver vorliegen,
C) Bereitstellen eines Gemisches umfassend einen Precursor eines anorganischen Matrixmaterials und eines zweiten
Lösungsmittels, wobei der Precursor des anorganischen
Matrixmaterials Acetate, Thioacetate, Thiolate, Phosphonate, und/oder Hydroxide umfasst, oder
Cx) Bereitstellen eines Gemisches umfassend einen Precursor eines anorganischen Matrixmaterials, und eines zweiten
Lösungsmittels, wobei der Precursor des anorganischen
Matrixmaterials ein Dihydrogenphosphat und/oder ein
Metallsilikat umfasst,
D) Mischen der aus Verfahrensschritt C) oder Cx) erhaltenen Gemisches mit den Quantenpunkten aus Verfahrensschritt B) , E) Trocknen des Gemisches,
F) Sintern des Gemisches zur Bildung des Konversionselements (3) . In einer Ausführungsform umfasst das Gemisch in Verfahrensschritt C) eine Base. Beispielsweise ist die Base LiOH, Mg (OH) 2, NaOH oder KOH. Bevorzugt ist die Base LiOH . In einer Ausführungsform umfasst das Gemisch in
Verfahrensschritt D) eine Base oder eine weitere Base.
Beispielsweise ist die Base LiOH, Mg(OH)2, NaOH oder KOH. Bevorzugt ist die Base Mg(OH)2, NaOH oder KOH.
Durch die Zugabe der Base wird das anorganische
Matrixmaterial ausgefällt. Es bildet sich das anorganische Matrixmaterial in kolloidaler Form.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in
Verfahrensschritt C*) ein Gemisch umfassend einen Precursor eines anorganischen Matrixmaterials und eines zweiten
Lösungsmittels bereitgestellt, wobei der Precursor des anorganischen Matrixmaterials ein Silikat, bevorzugt K2S1O3, umfasst . Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in
Verfahrensschritt Cx) ein Gemisch umfassend einen Precursor eines anorganischen Matrixmaterials und eines zweiten
Lösungsmittels bereitgestellt, wobei der Precursor des anorganischen Matrixmaterials ein Silikat und ein
Dihydrogenphosphat umfasst. Ein aus diesen Precursoren hergestelltes anorganisches Matrixmaterial weist
überraschenderweise eine verbesserte Korrosions-und
Feuchtbeständigkeit auf als Matrixmaterialien, die nur aus einem Silikat oder nur aus einem Dihydrogenphosphat
hergestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in
Verfahrensschritt Cx) ein Gemisch umfassend einen Precursor eines anorganischen Matrixmaterials und eines zweiten
Lösungsmittels bereitgestellt, wobei der Precursor des anorganischen Matrixmaterials ein Metallsilikat und ein
Metalldihydrogenphosphat umfasst oder daraus besteht. Das Metall des Metallsilikats ist ausgewählt aus Lithium, Kalium, Natrium und Kombinationen daraus und das Metall des
Metalldihydrogenphosphats ist ausgewählt aus Zink, Titan, Zirkonium, Aluminium, Calcium, Magnesium, Kupfer und
Kombinationen daraus. Bevorzugt ist das Metall des
Metallsilikats Kalium und das Metall des
Metalldihydrogenphosphats Aluminium.
In einer Ausführungsform ist das erste und/oder das zweite Lösungsmittel aus einer Gruppe ausgewählt, die Wasser,
Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, n-Butanol und
Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten und/oder zweiten Lösungsmittel um Ethanol.
In einer Ausführungsform ist die organische Gruppe aus einer Gruppe ausgewählt, die Alkoholate, Phosphonate und Sulfonate umfasst. Insbesondere ist die organische Gruppe an die Hülle der Quantenpunkte chemisch angebunden. Über die organischen Gruppen kann über eine chemische Reaktion eine Anbindung der Quantenpunkte an das anorganische Matrixmaterial erfolgen. Es ist auch möglich, dass die organische Gruppe abgespalten wird und somit in dem Konversionselement nicht mehr vorhanden ist.
In einer Ausführungsform ist der Precursor des anorganischen Matrixmaterials ein Metallsalz, wobei das Metall aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Zink, Titan, Zirkonium, Silizium, Germanium, Aluminium, Lithium, Kalium, Natrium, Calcium, Magnesium, Kupfer und Kombinationen daraus umfasst. In einer Ausführungsform ist der Precursor des anorganischen Matrixmaterials aus einer Gruppe ausgewählt, die Acetate, Thioacetate, Thiolate, Alkoholate, Phosphonate, Silikate, Dihydrogenphosphate, Hydroxide und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt handelt es sich bei dem Precursor des anorganischen Matrixmaterials um Acetate, Thiolate,
Thioacetate, oder Alkoholate, besonders bevorzugt um Acetate. Beispielsweise handelt es sich bei dem Precursor des
anorganischen Matrixmaterials um ein Acetat, beispielsweise Zinkacetat.
Aus dem in Verfahrensschritt C) bereitgestellten Gemisch entsteht mittels eines sogenannten Sol-Gel Prozesses das anorganische Matrixmaterial in kolloidaler Form in dem ersten oder ersten und zweiten Lösungsmittel. Die Bildung des anorganischen Matrixmaterials in kolloidaler Form erfolgt bei einer Temperatur zwischen 20 °C und 100 °C, vorzugsweise unterhalb der Siedetemperatur des ersten und/oder zweiten Lösungsmittels. Die Bildung des anorganischen Matrixmaterials in kolloidaler Form kann auch als Solbildung bezeichnet werden .
In einer Ausführungsform umfasst oder besteht das anorganische Matrixmaterial aus ZnO, ZnS, T1O2, ZrC>2, S1O2, A1P04/ A1(H2P04) 3, A12(HP04)3, AlH2P3O10, M4S1O4, M2Si03, M2Si205 und/oder M2Si3C>7 mit M = Li, Na und/oder K.
In einer Ausführungsform werden das erste und das zweite Lösungsmittel im Verfahrensschritt E) entfernt. Hierbei werden auch etwaige organische Nebenprodukte wie Alkohole oder entstehendes H2O entfernt. In einer Ausführungsform wird Verfahrensschritt E) bei einer Temperatur zwischen 20 °C und 100 °C durchgeführt.
In einer Ausführungsform wird das in Verfahrensschritt D) erhaltene Gemisch direkt auf die Schichtenfolge aufgebracht. Damit kann sich das Konversionselement direkt auf der
Schichtenfolge ausbilden. Mit Vorteil ist hier keine
Haftschicht zwischen der Schichtenfolge und dem
Konversionselement nötig. Dadurch wird das Konversionselement in dem Bauelement mechanisch von der Schichtenfolge gestützt und es ist mit Vorteil nicht nötig eine sogenanntes „pick and place"-Verfahren anzuwenden, das heißt ein separates
Herstellen des Konversionselements und anschließendes
Aufbringen auf der Schichtenfolge. Insbesondere wenn das Konversionselement dünn ist, beispielsweise nur einige
Nanometer, bietet diese Methode erhebliche Vorteile. Zudem ist es so möglich das Konversionselement direkt an die Maße der Schichtenfolge anzupassen. Ein nachträgliches Anpassen der Größe, wie bei der separaten Herstellung des
Konversionselements ist daher nicht notwendig.
In einer Ausführungsform wird das in Verfahrensschritt D) erhaltene Gemisch direkt auf einen Verguss und ein Gehäuse aufgebracht. Die Schichtenfolge ist dabei in der Ausnehmung des Gehäuses angeordnet und die Ausnehmung mit einen Verguss gefüllt. Damit kann sich das Konversionselement direkt auf dem Verguss und dem Gehäuse ausbilden, also über der
Ausnehmung des Gehäuses.
Das Aufbringen des in Verfahrensschritt D) erhaltenen
Gemisches kann durch Tauschbeschichtung, Schablonendruck, Siebdruck, Inkj etten, Sprühen oder Spincoaten erfolgen. In einer Ausführungsform erfolgt das Sintern in
Verfahrensschritt in Verfahrensschritt F) bei einer
Temperatur unter 350 °C, bevorzugt unter 300 °C, besonders bevorzugt unter 200 °C, beispielsweise zwischen 100 °C und 300 °C oder 100 °C und 200 °C. Insbesondere wenn das Sintern des Gemisches erfolgt, wenn dieses auf der Schichtenfolge aufgebracht ist, kann bei diesen Temperaturen gewährleistet werden, dass die Schichtenfolge bei diesen Temperaturen nicht beschädigt wird.
In einer Ausführungsform wird das anorganische Material der Hülle der Quantenpunkte durch das Sintern Bestandteil der Keramik oder des Glases des anorganischen Matrixmaterials. So werden die Quantenpunkte fest in das Netzwerk des
anorganischen Matrixmaterials eingebaut.
Die angegebenen Ausführungsformen des Leuchtstoffs können für nachfolgend genannte Verwendung eingesetzt werden. Merkmale des Leuchtstoffs und des Verfahrens sind daher auch für die Verwendung offenbart und umgekehrt.
Es wird die Verwendung eines optoelektronischen Bauelements für Hinterleuchtungsanwendungen angegeben. Für
Hinterleuchtungsanwendungen muss ein breiter Farbraum mit schmalbandig rot und grün emittierenden Leuchtstoffen
erreicht werden, was mittels der schmalbandigen Emission der Quantenpunkte möglich ist.
In einer Ausführungsform kann die Schichtenfolge als primäre Strahlungsquelle eine Primärstrahlung emittieren mit einer Emissionswellenlänge von beispielsweise 350-450 nm. In einer Ausführungsform der Verwendung betrifft diese die Hinterleuchtung von Displays.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Figuren 1 und 2 zeigen schematische Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen von optoelektronischen
Bauelementen.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als
maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente insbesondere Schichtdicken zum besseren Verständnis
übertrieben groß dargestellt sein. Das optoelektronische Bauelement 1 gemäß Figur 1 zeigt einen Träger 5 mit einem Leiterrahmen 6. Auf dem Träger 5 ist eine Schichtenfolge 2 angeordnet, die mit dem Leiterrahmen 6 über Bonddrähte 7 elektrisch verbunden ist. Über der Schichtenfolge 2 ist ein Konversionselement 3 in Form eines Plättchens angebracht. Das Konversionselement 3 umfasst Quantenpunkte 3a und ein anorganisches Matrixmaterial, wobei die Quantenpunkte 3a in dem anorganischen Matrixmaterial homogen verteilt sind. Das anorganische Matrixmaterial besteht beispielsweise aus ZnO. Die Quantenpunkte 3a bestehen beispielsweise CdSe und einer Hülle aus ZnS . Insbesondere ist das anorganische
Matrixmaterial eine Keramik und durch das
Herstellungsverfahren ist das ZnS der Hülle der Quantenpunkte 3a Bestandteil der Keramik. Das Plättchen ist in dem Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung
angeordnet, die von einer aktiven Schicht (hier nicht separat dargestellt) in der Schichtenfolge 2 emittiert wird. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des anorganischen Matrixmaterials kann die entstehende Wärme in dem Konversionselement 3 sehr gut abgeleitet werden. Dadurch entsteht nur ein geringer oder vernachlässigbarer Wärmestau in dem Konversionselement 3 und es kann eine konstante Leuchtstärke und ein konstanter
Farbort über die Länge der Betriebsdauer des
optoelektronischen Bauelements 1 garantiert werden. Dadurch ist es möglich die Quantenpunkte 3a mit einer höheren
Strahlungsdichte der Primärstrahlung anzuregen. Damit werden zur Erzielung einer gewünschten Lichtausbeute weniger
Quantenpunkte 3a benötigt. Damit kann die räumliche Dimension des Bauelements gering gehalten werden und es können Kosten gesenkt werden. Zudem sind die Quantenpunkte 3a durch das anorganische Matrixmaterial vor Feuchte und Sauerstoff geschützt. Somit kann einem frühzeitigen Ausfall des
optoelektronischen Bauelements 1 vorgebeugt und die
Lebensdauer des optoelektronischen Bauelements 1 verlängert werden. Zudem ist das Konversionselement 3 stabil gegen
Strahlenbelastungen. Es trübt nicht oder nur geringfügig ein und vergilbt nicht oder nur geringfügig. Damit ist
gewährleistet, dass die Lichtausbeute nicht oder wenig herabgesetzt wird und die Abstrahlcharakteristik des
optoelektronischen Bauelements 1 nicht oder nur geringfügig verändert wird. Auch die mechanische Festigkeit des
Konversionselements 3 kann trotz dieser Belastungen zumindest weitgehend erhalten bleiben. Über dem Konversionselement kann eine Schutzschicht (hier nicht gezeigt) aus beispielsweise AI2O3 mittels eines ALD-Verfahrens aufgebracht sein. Damit kann das Konversionselement 3 zusätzlich gegen Feuchte und Sauerstoff geschützt werden. Zusätzlich kann zwischen der Schichtenfolge 2 und dem
Konversionselement 3 eine Haftschicht (hier nicht gezeigt) angebracht sein. Die Haftschicht kann beispielsweise Silikon umfassen.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement 1 um eine LED, wobei die Strahlung nach oben über eine transparente Halbleiterschichtenfolge 2 und das
Konversionselement 3, ausgekoppelt wird.
Das optoelektronische Bauelement wird beispielsweise wie folgt hergestellt. Eine ethanolische Lösung von Zinkacetat wird mit LiOH versetzt und anschließend mit einer
ethanolischen Lösung aus Quantenpunkten versetzt, die aus einem CdSe-Kern und einer ZnS Hülle bestehen. Es wird NaOH zugegeben wodurch das anorganische Matrixmaterial, also ZnO in kolloidaler Form entsteht. Das Gemisch wird auf eine bereitgestellte Schichtenfolge aufgebracht. Durch eine
Temperurerhöhung auf beispielsweise 70 °C werden das Ethanol und Nebenprodukte entfernt. Anschließend erfolgt das Sintern bei einer Temperatur von etwa 200 °C.
Alternativ kann das Konversionselement 3 wie folgt
hergestellt werden: Eine wässrige Lösung von A1(H2P04)3 wird mit Quantenpunkten in Pulverform versetzt, die aus einem CdSe-Kern und einer ZnS Hülle bestehen. Das Gemisch wird auf eine bereitgestellte Schichtenfolge aufgebracht. Nach einer Trocknung erfolgt das Sintern bei einer Temperatur von etwa 300 °C für drei Stunden. Das entstehende Matirxmaterial umfasst zumindestAl (H2P04) 3, A12 ( HP04 ) 3 , AI H2 P3O10 und A1(P04)3. Alternativ kann das Konversionselement 3 wie folgt hergestellt werden: Eine wässrige Lösung von K2 S 1 O3 und
A1(H2P04)3 wird mit Quantenpunkten in Pulverform versetzt, die aus einem CdSe-Kern und einer ZnS Hülle bestehen. Das
Gewichtverhältnis von K2 S 1 O3 und A1(H2P04)3 liegt
beispielsweise bei 3:1 bis 8:1. Das Gemisch wird auf eine bereitgestellte Schichtenfolge aufgebracht. Nach einer
Trocknung erfolgt das Sintern bei einer Temperatur von etwa 150 °C für drei Stunden. Das gebildete Matrixmaterial umfasst ein Kaliumsilikat und ein Aluminiumphosphat, beispielsweise A1(H2P04)3, A12(HP04)3, AlH2P3Oio und A1(P04)3.
Das optoelektronische Bauelement 1 gemäß Figur 2 zeigt einen Träger 5 mit einem Leiterrahmen 6 und ein Gehäuse 8. Das Gehäuse 8 weist in der Mitte eine Ausnehmung auf, in der die Schichtenfolge 2 angeordnet ist, die mit dem Leiterrahmen 6 elektrisch leitend verbunden ist. Die Ausnehmung ist mit einem Verguss 4 ausgefüllt. Der Verguss 4 umfasst
beispielsweise ein Epoxid.
Über der Ausnehmung des Gehäuses 8 und dem Gehäuse 8 ist ein Konversionselement 3 angeordnet. Das Konversionselement 3 ist in Form eines Plättchens ausgebildet und ist in dem
Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung
angeordnet, die von einer aktiven Schicht (hier nicht separat dargestellt) in der Schichtenfolge 2 emittiert wird.
Das Konversionselement 3 umfasst Quantenpunkte 3a und ein anorganisches Matrixmaterial, wobei die Quantenpunkte 3a in dem anorganischen Matrixmaterial beispielsweise homogen verteilt sind. Das anorganische Matrixmaterial besteht beispielsweise aus ZnS. Die Quantenpunkte 3a bestehen
beispielsweise CuInSe2 und einer Hülle aus ZnS. Insbesondere ist das anorganische Matrixmaterial eine Keramik und durch das Herstellungsverfahren ist das ZnS der Hülle der
Quantenpunkte 3a Bestandteil der Keramik. Das ZnS kann aus einer ethanolischen Lösung aus Zinkthioacetat und LiOH hergestellt werden.
Zusätzlich kann zwischen dem Gehäuse und dem Konversionselement 3 und zwischen dem Verguss 4 und dem Konversions¬ element 3 eine Haftschicht (hier nicht gezeigt) angebracht sein. Die Haftschicht kann beispielsweise Silikon umfassen.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen
Bauelement 1 um eine LED, wobei die Strahlung nach oben über eine transparente Halbleiterschichtenfolge 2, einen
transparenten Verguss 4 und das Konversionselement 3
ausgekoppelt wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 optoelektronische Bauelement
2 Schichtenfolge
3 Konversionselement
4 Verguss
3a Quantenpunkt
5 Träger
6 Leiterrahmen
7 Bonddraht
8 Gehäuse

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (1) umfassend
- eine Schichtenfolge (2) mit einer aktiven Schicht, die dazu eingerichtet ist im Betrieb des Bauelements eine
elektromagnetische Primärstrahlung zu emittieren,
- zumindest ein Konversionselement (3) , das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist, wobei das zumindest eine Konversionselement (3) Quantenpunkte (3a) und ein anorganisches Matrixmaterial umfasst,
wobei die Quantenpunkte (3a) in dem anorganischen
Matrixmaterial verteilt sind und dazu eingerichtet sind im Betrieb des Bauelements zumindest teilweise die
elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren.
2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei das anorganische
Matrixmaterial ein Metalloxid, ein Metallsulfid, ein
Metallphosphat und/oder ein Metallsilikat umfasst.
3. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Metall des Metalloxids, des Metallsulfids und/oder des
Metallphosphats aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Zink, Titan, Zirkonium, Silicium, Germanium, Aluminium, Lithium, Kalium, Natrium, Calcium, Magnesium, Kupfer und Kombinationen daraus umfasst.
4. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Quantenpunkte (3a) durch chemische Bindungen an das anorganische Matrixmaterial gebunden sind.
5. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionselement (3) als ein Plättchen, angeordnet über der Schichtenfolge (2) ausgebildet ist.
6. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Quantenpunkte (3a) einen Kern und eine Hülle aufweisen und der Kern aus einem II/VI- oder I I I /V-Halbleitermaterialien gebildet ist, der von einer Hülle umgeben ist, die ein anorganisches Material umfasst und wobei die Hülle zusammen mit dem anorganischen Matrixmaterial eine Keramik oder ein Glas ausbildet.
7. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (1) umfassend ein Konversionselement (3) mit den Verfahrensschritten
A) Bereitstellen einer Schichtenfolge (2) mit einer aktiven Schicht, wobei die aktive Schicht dazu eingerichtet ist eine elektromagnetische Primärstrahlung zu emittieren,
B) Bereitstellen von Quantenpunkten (3a) , wobei die
Quantenpunkte (3a) mit einer organischen Gruppe
funktionalisiert sind und/oder
die Quantenpunkte (3a) in einem ersten Lösungsmittel gelöst oder dispergiert sind und/oder als Pulver vorliegen,
C*) Bereitstellen eines Gemisches umfassend einen Precursor eines anorganischen Matrixmaterials und eines zweiten
Lösungsmittels ,
D) Mischen der aus Verfahrensschritt C*) erhaltenen Gemisches mit den Quantenpunkten (3a) aus Verfahrensschritt B) ,
E) Trocknen des Gemisches,
F) Sintern des Gemisches zur Bildung des Konversionselements (3) .
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Gemisch in
Verfahrensschritt C*) und/oder D) eine Base umfasst.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei das erste und/oder das zweite Lösungsmittel aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Wasser, Methanol, Ethanol, n-Propanol, i- Propanol, n-Butanol und Kombinationen daraus umfasst.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei
Verfahrensschritt E) bei einer Temperatur zwischen 20 °C und 100 °C durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die organische Gruppe aus einer Gruppe ausgewählt ist, die
Alkoholate, Phosphonate und Sulfonate umfasst.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Precursor des anorganischen Matrixmaterials ein Metallsalz umfasst, wobei das Metall aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Zink, Titan, Zirkonium, Silicium, Germanium, Aluminium, Lithium, Kalium, Natrium, Calcium, Magnesium und
Kombinationen daraus umfasst.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der Precursor des anorganischen Matrixmaterials aus einer Gruppe ausgewählt ist die Acetate, Thioacetate, Thiolate,
Alkoholate, Phosphonate, Dihydrogenphosphate, Silikate, Hydroxide und Kombinationen daraus umfasst.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei der Precursor des anorganischen Matrixmaterials aus einer Gruppe ausgewählt ist die Acetate, Thioacetate, Thiolate, Dihydrogenphosphate, Phosphonate, Hydroxide und Kombinationen daraus umfasst.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei der Precursor des anorganischen Matrixmaterials aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Acetate, Thioacetate, Thiolate oder
Kombinationen daraus umfasst.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei die organische Gruppe aus einer Gruppe ausgewählt ist, die
Phosphonate und Sulfonate umfasst.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der Precursor des anorganischen Matrixmaterials aus einer Gruppe ausgewählt ist die Dihydrogenphosphate und/oder Silikate umfasst .
18. Verwendung eines optoelektronischen Bauelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Hinterleuchtung von Displays.
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