WO2022029856A1 - 発光素子および発光デバイス - Google Patents

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WO2022029856A1
WO2022029856A1 PCT/JP2020/029727 JP2020029727W WO2022029856A1 WO 2022029856 A1 WO2022029856 A1 WO 2022029856A1 JP 2020029727 W JP2020029727 W JP 2020029727W WO 2022029856 A1 WO2022029856 A1 WO 2022029856A1
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WO
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transport layer
electron transport
light emitting
layer
electron
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PCT/JP2020/029727
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French (fr)
Inventor
正孝 岩崎
吉裕 上田
Original Assignee
シャープ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a light emitting element and a light emitting device.
  • Patent Document 1 discloses a light emitting device having a configuration in which a plurality of layers are sandwiched between a pair of electrodes.
  • the light emitting element disclosed in Patent Document 1 is proposed to use a composite material of a hole injection material which is a conductive inorganic compound such as molybdenum oxide and a hole transport material which is an organic compound. With this configuration, the light emitting device can improve the transportability of holes to the light emitting layer.
  • the light emitting device disclosed in Patent Document 1 described above can improve the transportability of holes to the light emitting layer.
  • the light emitting device disclosed in Patent Document 1 is not configured to be able to suppress the electrons injected into the light emitting layer according to the hole injection state. Therefore, there is a problem that the carrier balance in the light emitting layer becomes an electron excess and the external quantum efficiency (EQE) cannot be sufficiently improved.
  • An object of the present disclosure is to provide a light emitting element and a light emitting device capable of improving the carrier balance in the light emitting layer.
  • the light emitting element includes a cathode, an anode, a light emitting layer provided between the cathode and the anode, and an electron transport layer provided between the cathode and the light emitting layer. It has a potential well which is a region where the electron affinity between the cathode and the light emitting layer is larger than that of the surroundings.
  • the light emitting device includes a thin film, a cathode and an anode electrically connected to the thin film, a light emitting layer provided between the cathode and the anode, and the cathode.
  • An electron transport layer provided between the cathode and the light emitting layer, and a light emitting element having a potential well which is a region where the electron affinity between the cathode and the light emitting layer is larger than that of the surroundings. ..
  • FIG. 5 is an energy diagram showing the relationship between electron affinity and ionization potential in each layer of the light emitting device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • it is a graph which shows the relationship between the depth of CBM of an electron transport layer, and the time passage of the brightness of the light emitted by a light emitting device.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device 100 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the direction from the array substrate 2 of the light emitting device 100 toward the light emitting element 3 may be described as “up”, and the opposite direction may be described as “down”.
  • the light emitting device 100 is a device that can be used for a display such as a television or a smartphone. As shown in FIG. 1, the light emitting device 100 includes an array substrate 2 and a light emitting element 3.
  • the array substrate 2 is a glass substrate on which a thin film transistor (TFT) (not shown) for driving the light emitting element 3 is formed.
  • TFT thin film transistor
  • each layer of the light emitting element 3 is laminated on the array substrate 2, and the TFT of the array substrate 2 and the light emitting element 3 are electrically connected.
  • the light emitting element 3 includes an anode 4, a hole transport layer 5, a light emitting layer 6, an electron transport layer 7, and a cathode 8.
  • the light emitting element 3 can be configured by laminating the anode 4, the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, the electron transport layer 7, and the cathode 8 in this order from the bottom on the array substrate 2.
  • the anode 4 is formed on the array substrate 2 and is electrically connected to the TFT provided on the array substrate 2.
  • the anode 4 is, for example, a metal containing Al, Cu, Au, Ag or the like having high light reflectivity, which functions as a reflective layer, and ITO, IZO, ZnO, AZO, which has light transmittance and functions as a transparent electrode. Alternatively, it can be configured by laminating a transparent conductive film such as BZO.
  • the anode 4 is formed on the array substrate 2 as follows by using, for example, a sputtering method or a thin-film deposition method.
  • a reflective layer is laminated on the array substrate 2 by a sputtering method, and a transparent electrode is laminated via an insulating layer such as polyimide. Then, a contact hole is formed in the reflective layer and the insulating layer in order to pass the wiring that electrically connects the transparent electrode and the TFT. This contact hole can be formed, for example, by patterning by photolithography.
  • the film thickness of the anode 4 is 100 nm or less.
  • the hole transport layer 5 transports the holes injected from the anode 4 to the light emitting layer 6.
  • the hole transport layer 5 is formed on the anode 4 and is electrically connected to the anode 4.
  • the hole transport layer 5 can be made of, for example, a material containing a metal oxide.
  • the metal oxide contained in the hole transport layer 5 is, for example, at least one of molybdenum oxide (MoO 3 ), vanadium oxide (V2 O 5 ), tungsten oxide (WO 3 ) , and rhenium oxide (ReO 3 ) .
  • MoO 3 molybdenum oxide
  • V2 O 5 vanadium oxide
  • WO 3 tungsten oxide
  • ReO 3 rhenium oxide
  • a metal oxide such as NiO can be used for the hole transport layer 5.
  • an organic material such as a conductive polymer, or a mixture of the organic material and the inorganic material can also be used.
  • the reliability of the light emitting element 3 means whether or not the light emitting element 3 can emit light with a constant brightness for a long period of time.
  • the reliability of the light emitting element 3 can be evaluated as, for example, a time-series change in the brightness of the light emitted by the light emitting element 3.
  • the film thickness of the hole transport layer 5 is, for example, a value in the range of 1 nm or more and 50 nm or less.
  • the light emitting layer 6 is provided between the anode 4 and the cathode 8, and more specifically, between the hole transport layer 5 and the electron transport layer 7.
  • the light emitting layer 6 contains quantum dots 61 (semiconductor nanoparticles), and has a configuration in which one or more quantum dots 61 are laminated.
  • the light emitting layer 6 can be formed from a dispersion liquid in which quantum dots 61 are dispersed in a solvent such as hexane or toluene by a spin coating method, an inkjet method, or the like. A dispersion material such as thiol or amine may be mixed with the dispersion.
  • the thickness (thickness) of the light emitting layer 6 is preferably 5 nm or more and 50 nm or less from the viewpoint of being able to form a uniform film and obtaining efficient light emission.
  • the quantum dot 61 is a light emitting material that emits light by recombination of holes in the valence band level and electrons in the conduction band level. Since the light emitted from the quantum dots 61 has a narrow spectrum due to the quantum confinement effect, it is possible to obtain light emission with a relatively deep chromaticity.
  • the quantum dot 61 is, for example, a semiconductor nanoparticle having a core / shell structure and having CdSe in the core and ZnS in the shell.
  • the quantum dots 61 may be semiconductor nanoparticles having a core / shell structure such as CdSe / CdS, InP / ZnS, ZnSe / ZnS, or CIGS / ZnS.
  • a ligand composed of an inorganic substance or an organic substance is coordinate-bonded to the outer peripheral portion of the shell in order to inactivate the defects on the surface of the shell and for the dispersibility in the coating solvent.
  • the particle size of the quantum dots 61 is about 3 nm to 15 nm.
  • the wavelength of light emitted from the quantum dots 61 can be controlled by the particle size of the quantum dots 61. Therefore, by controlling the particle size of the quantum dots 61, the wavelength of the light emitted by the light emitting device 100 can be controlled.
  • the electron transport layer 7 is provided on the light emitting layer 6 and transports electrons injected from the cathode 8 to the light emitting layer 6.
  • the electron transport layer 7 may contain at least one of ZnO, ZnMgO, TiO 2 , Ta 2 O 3 , and SrTiO 3 , which can be made into nanoparticles.
  • the electron transport layer 7 contains ZnO or ZnMgO.
  • the cathode 8 is provided on the electron transport layer 7 and is electrically connected to the electron transport layer 7.
  • the cathode 8 can be made of, for example, a metal thinned to such an extent that it has light transmission, or a transparent material.
  • the metal constituting the cathode 8 include metals containing Al, Ag, Mg and the like.
  • the transparent material constituting the cathode 8 include ITO, IZO, ZnO, AZO, and BZO.
  • the cathode 8 can be formed by, for example, a sputtering method or a thin-film deposition method.
  • the holes injected from the anode 4 (arrow h + in FIG. 1) are transported to the light emitting layer 6 via the hole transport layer 5.
  • the electrons injected from the cathode 8 (arrows e ⁇ in FIG. 1) are transported to the light emitting layer 6 via the electron transport layer 7.
  • the holes and electrons transported to the light emitting layer 6 recombine in the quantum dots 61 to generate excitons.
  • the excitons return from the excited state to the ground state, the quantum dots 61 emit light.
  • FIG. 1 illustrates a top emission type light emitting device 100 in which the light emitted from the light emitting layer 6 is taken out from the side opposite to the array substrate 2 (upper side in FIG. 1).
  • the light emitting device 100 may be a bottom emission type that extracts light from the array substrate 2 side (lower side in FIG. 1).
  • the cathode 8 is a reflective electrode and the anode 4 is a transparent electrode.
  • the light emitting device 100 has a configuration in which an anode 4, a hole transport layer 5, a light emitting layer 6, an electron transport layer 7, and a cathode 8 are laminated in this order on an array substrate 2. .
  • the light emitting device 100 may have a so-called invert configuration in which the cathode 8, the electron transport layer 7, the light emitting layer 6, the hole transport layer 5, and the anode 4 are laminated in this order on the array substrate 2. ..
  • the material constituting the hole transport layer 5 is preferably an inorganic material from the viewpoint of reliability of the light emitting element 3.
  • a hole transport layer containing an organic material hereinafter referred to as an organic HTL
  • a hole transport layer containing an inorganic material hereinafter referred to as an inorganic HTL
  • a hole transport layer containing a combination of an inorganic and an organic material hereinafter referred to as an organic HTL.
  • Inorganic and organic HTL were used to evaluate the reliability of the light emitting element.
  • a light emitting device in which the anode is ITO, the cathode is Al, and the electron transport layer is ZnO, the hole transport layer is an organic HTL, and the hole transport layer is an inorganic HTL (inorganic).
  • An HTL light emitting device) and a light emitting device (inorganic / organic HTL light emitting device) in which the hole transport layer is an inorganic / organic HTL were prepared.
  • FIG. 2 is a graph showing the effectiveness of the hole transport layer containing an inorganic material in the light emitting device 3 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows a time-series change in the brightness of light emitted by a light emitting element when organic HTL, inorganic HTL, and inorganic / organic HTL are used as materials constituting the hole transport layer.
  • the ratio of the luminance value when the luminance value at the start of emission of each light emitting element is 100% is shown.
  • the horizontal axis shows the passage of time from the start of light emission.
  • the organic HTL contains a mixture of a polythiophene-based conductive polymer (PEDOT / PSS) and polyvinylcarbazole (PVK).
  • Inorganic HTL contains nickel oxide (NiO).
  • Inorganic / organic HTL also contains a mixture of NiO and PVK.
  • the decrease rate of the luminance value immediately after the start of emission is small, but after that, the luminance value decreases with the passage of time.
  • the luminance value of the inorganic / organic HTL light emitting element decreases to about 60% of the time when the light emission starts, and then the luminance value gradually decreases as compared with the organic HTL with the passage of time.
  • the brightness value decreases to about 60% at the time of disclosure of the light emission immediately after the start of light emission, but the brightness value does not change until 100 hours have passed, and the brightness is about 100 hours after that. The value drops.
  • the time required for the ratio of the brightness value of the light emitted by the light emitting element to reach a predetermined percentage is shorter in the order of the organic HTL light emitting element, the inorganic / organic HTL light emitting element, and the inorganic HTL light emitting element. It turned out to be.
  • the hole transport layer 5 is made of an inorganic material from the viewpoint of reliability.
  • FIG. 3 is an energy diagram showing the relationship between electron affinity and ionization potential in each layer of the light emitting device 3 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 shows a state in which no voltage is applied from the outside and each of the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, and the electron transport layer 7 is isolated.
  • the anode 4 As shown in FIG. 3, from left to right, the anode 4, the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, the electron transport layer 7 (first electron transport layer 7a, the second electron transport layer 7b), and the cathode 8 Is arranged.
  • the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, and the electron transport layer 7 are referred to as HTL, EML, and ETL (ETL1, ETL2), respectively, in the drawings.
  • the anode 4 and the cathode 8 are shown by work functions.
  • the lower ends of each of the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, and the electron transport layer 7 correspond to the uppermost part (VBM) of the valence band, and indicate the ionization potential of each layer with respect to the vacuum level 10. ..
  • the VBM corresponds to the highest occupied orbital (HOMO) in the case of a molecule.
  • each of the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, and the electron transport layer 7 correspond to the bottommost portion (CBM) of the lower end of the conduction band, and the electrons in each layer are based on the vacuum level 10. Shows affinity.
  • the CBM corresponds to the lowest unoccupied orbital (LUMO) in the case of a molecule.
  • the hole transport layer 5 is made of an inorganic material.
  • the inorganic material constituting the hole transport layer 5 is a semiconductor material of at least one of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5 , and ReO 3 . It is preferable to include.
  • the CBM of the hole transport layer 5 containing the above-mentioned semiconductor material is larger than the work function of the anode 4.
  • the Fermi level of the hole transport layer 5 and the work function of the anode 4 are shifted to match.
  • the electron affinity of the hole transport layer 5 is larger than the work function of the anode 4
  • the electron affinity of the hole transport layer 5 is applied.
  • holes are generated.
  • the electrons extracted from the valence band of the light emitting layer 6 flow to the anode 4 side.
  • the light emitting device having the hole transport layer 5 containing at least one of the semiconductor materials of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5 , and ReO 3 has a light emitting layer more efficiently than the conventional structure. Holes can be injected into 6, and the carrier balance between holes and electrons in the light emitting layer 6 can be improved.
  • the electron affinity of the hole transport layer 5 is larger than the ionization potential of the light emitting layer 6. That is, the CBM of the hole transport layer 5 is deeper than the VBM of the light emitting layer 6.
  • the CBM (electron affinity) of the hole transport layer 5 and the VBM (ionization potential) of the light emitting layer 6 are smaller than the case where the CBM of the hole transport layer 5 is shallower than the VBM of the light emitting layer 6. Can be brought closer. Then, by applying a voltage to the light emitting element 3, the VBM of the light emitting layer 6 and the CBM of the hole transport layer 5 are coupled by a resonance tunnel, and electrons are efficiently transferred from the VBM of the light emitting layer 6 to the hole transport layer 5 side. Can be pulled out well.
  • the hole transport layer 5 containing these semiconductor materials generates carrier electrons due to oxygen deficiency.
  • the oxygen deficiency density of the hole transport layer 5 can be freely controlled by, for example, the oxygen concentration of the supply gas when the hole transport layer 5 is formed by a sputtering method.
  • the oxygen concentration of the supply gas is made smaller than usual, the oxygen defect density of the hole transport layer 5 can be increased and the electron density can also be increased.
  • the Fermi level of the hole transport layer 5 has a value close to that of the CBM.
  • the hole transport layer 5 is formed by the sputtering method, if the oxygen concentration of the supply gas is made larger than usual, the oxygen defect density of the hole transport layer 5 can be reduced and the electron density can also be reduced. can. In this case, the Fermi level of the hole transport layer 5 is close to the authenticity (middle of the band gap).
  • the electron density of the hole transport layer 5 can be controlled by changing the oxygen concentration of the supply gas at the time of film formation of the hole transport layer 5.
  • the Fermi level of the hole transport layer 5 can be controlled. Therefore, by controlling the Fermi level at the time of film formation of the hole transport layer 5, it is possible to control the shift amount of the energy band and the bending of the energy band with other layers in contact with the hole transport layer 5. ..
  • the light emitting element 3 can control the barrier when electrons are extracted from the light emitting layer 6 to the hole transport layer 5 side by changing the oxygen concentration of the supply gas. .. Then, the hole transport layer 5 can have a structure suitable for improving the hole injection into the light emitting layer 6.
  • the oxygen deficiency density of the hole transport layer 5 is smaller than 10 16 cm -3 , the Fermi level of the hole transport layer 5 becomes close to authenticity, and the amount of band shift with the light emitting layer 6 cannot be increased.
  • the oxygen deficiency density of the hole transport layer 5 is larger than 8 ⁇ 10 19 cm -3 , the quality of the hole transport layer 5 deteriorates and the carrier transport to the light emitting layer 6 is hindered. Etc. will increase.
  • the film thickness of the hole transport layer 5 is preferably 1 nm or more and 50 nm or less. If the film thickness of the hole transport layer 5 is smaller than 1 nm, it may not be a continuous film when the hole transport layer 5 is formed by vapor deposition or sputtering. Further, when the film thickness of the hole transport layer 5 is larger than 50 nm, the bond with the light emitting layer 6 becomes thick, so that the wave function is attenuated and the resonance tunnel effect may not be obtained.
  • the light emitting element 3 may further include a hole injection layer.
  • the hole injection layer is formed of a material having a deep CBM like the hole transport layer 5.
  • the hole injection layer is formed of a material having a CBM between the work function of the anode 4 and the CBM of the hole transport layer 5.
  • the hole transport layer 5 and the hole injection layer are subjected to UV-O 3 treatment, annealing treatment, O 2 plasma treatment, etc. after film formation, and the valences of the metal elements of the hole transport layer 5 and the hole injection layer. May be stabilized.
  • the light emitting element 3 is provided with NiO or the like on the surface of the hole transport layer 5 on the side in contact with the light emitting layer 6.
  • the P-type semiconductor may be formed into a film.
  • the light emitting element 3 may be configured by providing a layer made of Al 2 O 3 as a passivation layer between the hole transport layer 5 and the light emitting layer 6.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the depth of the CBM of the electron transport layer and the time course of the brightness of the light emitted by the light emitting device in the light emitting device 3 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 shows a time-series change in the brightness of light emitted by a plurality of light emitting devices provided with electron transport layers having different CBM depths.
  • a light emitting device having an electron transport layer containing ZnMgO and a light emitting element having an electron transport layer containing ZnO were prepared. Then, the time-series changes in the brightness of the light emitted by these light emitting elements were investigated.
  • the CBM of ZnMgO is shallower than that of ZnO. In other words, ZnMgO has a smaller electron affinity than ZnO.
  • the vertical axis shows a value obtained by normalizing the brightness value of the light emitted by the light emitting element (normalized brightness), and the horizontal axis shows the elapsed time from the start of light emission.
  • the light emitting device having the electron transport layer made of ZnO suppresses the decrease in brightness more than the light emitting device having the electron transport layer made of ZnMgO. This is because ZnMgO has a shallower CBM than ZnO and the amount of electrons injected into the light emitting layer is larger. Therefore, the light emitting device having the electron transport layer made of ZnMgO has an excess of electrons as compared with the light emitting device having the electron transport layer made of ZnO. Therefore, it is considered that the deterioration of the anode 4 and the hole transport layer 5 is accelerated, and as a result, the decrease in brightness with the passage of time is large.
  • the electron transport layer 7 contains a material having a deep CBM. Further, in the light emitting device 100 according to the first embodiment, the electron transport layer 7 has the following configuration in order to appropriately suppress the electron injection into the light emitting layer 6.
  • FIG. 5 is an energy diagram showing the relationship between electron affinity and ionization potential in each layer of the light emitting device 3 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 shows the relationship between the electron affinity and the ionization potential in each layer of the light emitting element 3 when a voltage is applied to the light emitting device 100 according to the first embodiment from the outside.
  • electrons are indicated by “ ⁇ ”
  • holes are indicated by “+”
  • the moving directions of electrons and holes are indicated by arrows.
  • photons are indicated by "hv”.
  • the electron transport layer 7 has a region in which the electron affinity is larger than that of the surroundings. In other words, it has a potential well, which is a region where the CBM is deeper than the surroundings.
  • the light emitting element 3 has a potential well in the first electron transport layer 7a.
  • the electron transport layer 7 includes a first electron transport layer 7a and a second electron transport layer 7b.
  • the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b are arranged adjacent to each other in this order from the light emitting layer 6 toward the cathode 8.
  • the CBM of the first electron transport layer 7a is arranged around the first electron transport layer 7a. It is deeper than the CBM of each of the layer 7b and the light emitting layer 6. As a result, the light emitting device 3 can have a potential well in the electron transport layer 7.
  • the light emitting device 3 When the light emitting device 3 has a potential well in the electron transport layer 7 as described above, the electrons injected from the cathode 8 fall into the potential well as shown in FIG. 5, and the electron injection rate into the light emitting layer 6 decreases. do. That is, when the electron falls into the potential well, the energy of the electron becomes low. Then, in order to inject the electrons that have fallen into the potential well into the CBM of the light emitting layer 6, it is necessary to excite the electrons to a high energy state again. Therefore, the light emitting device 3 having the potential well in the electron transport layer 7 can suppress the injection of electrons into the light emitting layer 6.
  • the light emitting element 3 according to the first embodiment can suppress the injection of electrons into the light emitting layer 6 and improve the carrier balance. In addition, deterioration of the anode 4 and the hole transport layer 5 caused by the electrons overflowing from the light emitting layer 6 can be suppressed.
  • the effective state density of electrons in the first electron transport layer 7a in which the potential well is formed is sufficiently higher than the density of electrons injected from the cathode 8 when the light emitting device 100 is driven (injection carrier density). .. Therefore, the electrons that have fallen into the potential well do not overflow.
  • a potential well can be formed in the electron transport layer 7 as follows.
  • first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b are laminated on the light emitting layer 6 to form the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b.
  • the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b can be formed, for example, by applying a colloidal solution in which ZnO nanoparticles are dispersed on the light emitting layer 6.
  • the ZnO nanoparticles forming the first electron transport layer 7a have a larger average particle size than the ZnO nanoparticles forming the second electron transport layer 7b.
  • the electron affinity due to the quantum effect is the first electron transport as shown in FIG.
  • the layer 7a is larger than the second electron transport layer 7b.
  • the first electron transport layer 7a has a higher electron affinity than the light emitting layer 6. That is, the first electron transport layer 7a has a higher electron affinity than any of the adjacent light emitting layer 6 and the second electron transport layer 7b. In other words, the first electron transport layer 7a has a deeper CBM than any of the adjacent light emitting layer 6 and the second electron transport layer 7b.
  • the light emitting device 3 provides a potential well in the first electron transport layer 7a. It has a configuration.
  • VBM the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b are almost the same.
  • the particle size difference between the average particle size of the ZnO nanoparticles constituting the first electron transport layer 7a and the average particle size of the ZnO nanoparticles constituting the second electron transport layer 7b may be 1 nm or more. Suitable. When the difference in particle size between the two is 1 nm or more, the difference between the electron affinity of the first electron transport layer 7a and the electron affinity of the second electron transport layer 7b can be made an appropriate magnitude. That is, the depth of the potential well can be set to an appropriate depth.
  • the material forming the electron transport layer 7 is not limited to the above-mentioned ZnO nanoparticles.
  • the material forming the electron transport layer 7 may be a material such as ZnMgO that can be made into nanoparticles.
  • each of the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b can be a value in the range of 1 nm or more and 100 nm or less, particularly preferably a value in the range of 5 nm or more and 100 nm or less.
  • the film thickness of the first electron transport layer 7a is smaller than 1 nm, the electrons transported from the second electron transport layer 7b to the first electron transport layer 7a pass through the potential well formed by the first electron transport layer 7a. This will increase the probability of being injected into the light emitting layer 6. Therefore, the suppression of electron injection into the light emitting layer 6 becomes insufficient.
  • the film thickness of the first electron transport layer 7a is larger than 100 nm, the width of the potential well becomes wider. Therefore, electron injection into the light emitting layer 6 is suppressed more than necessary. Therefore, the carrier balance in the light emitting layer 6 is tilted excessively with holes, which lowers the luminous efficiency.
  • the light emitting element 3 has a configuration in which the electron transport layer 7 has a potential well. Therefore, it is possible to suppress the transport of electrons injected from the cathode 8 and toward the light emitting layer 6.
  • the light emitting element 3 includes a hole transport layer 5 including at least one of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5 , and ReO 3 . Is. Therefore, in the light emitting device 100, the chemical stability of the hole transport layer 5 can be enhanced. Therefore, the light emitting device 100 according to the first embodiment can improve the reliability. Further, the light emitting device 100 can efficiently inject holes into the light emitting layer 6 and efficiently release the electrons extracted from the valence band of the light emitting layer 6 to the anode 4. Therefore, the light emitting device 100 can further improve the carrier balance between holes and electrons in the light emitting layer 6.
  • the following examples can be given as a suitable combination of materials of each layer constituting the light emitting element 3. That is, in the light emitting element 3, the light emitting layer 6 contains quantum dots.
  • the anode 4 contains ITO
  • the hole transport layer 5 contains MoO 3
  • the first electron transport layer 7a on which the potential well is formed contains ZnO
  • the second electron transport layer 7b contains ZnMgO. It is preferable that the cathode 8 contains Al.
  • the light emitting device 100 according to the first modification of the first embodiment differs from the configuration of the light emitting device 100 of the first embodiment in that the configurations of the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b are as follows. Other than that, it has the same configuration.
  • the electron transport layer 7 of the light emitting element 3 is composed of two layers, a first electron transport layer 7a and a second electron transport layer 7b. Then, by making the average particle size of the nanoparticles contained in the first electron transport layer 7a larger than the average particle size of the nanoparticles contained in the second electron transport layer 7b, the first electron transport layer 7a It was configured to form a potential well.
  • the light emitting element 3 of the light emitting device 100 contains ZnO nanoparticles having the same average particle size in each of the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b.
  • the ligand that coordinates and binds to ZnO contained in the first electron transport layer 7a has a longer ligand length than the ligand that coordinates and binds to ZnO contained in the second electron transport layer 7b.
  • the longer the ligand length the greater the electron affinity of ZnO.
  • the longer the ligand length the deeper the CBM of ZnO. Therefore, in the light emitting element 3 according to the first modification of the first embodiment, the ligand that coordinates and binds to ZnO contained in the first electron transport layer 7a coordinates to ZnO contained in the second electron transport layer 7b.
  • the ligand length should be longer than the ligand.
  • the light emitting device 100 according to the second modification of the first embodiment differs from the configuration of the light emitting device 100 of the first embodiment in that the configurations of the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b are as follows. Other than that, it has the same configuration.
  • the electron transport layer 7 of the light emitting element 3 is composed of two layers, a first electron transport layer 7a and a second electron transport layer 7b. Then, by making the average particle size of the nanoparticles contained in the first electron transport layer 7a larger than the average particle size of the nanoparticles contained in the second electron transport layer 7b, the first electron transport layer 7a It was configured to form a potential well.
  • the light emitting element 3 of the light emitting device 100 according to the second modification of the first embodiment contains ZnMgO nanoparticles having the same average particle size in each of the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b. include.
  • the difference is that the composition ratio of Mg in ZnMgO contained in the first electron transport layer 7a is smaller than the composition ratio of Mg in ZnMgO contained in the second electron transport layer 7b. That is, when the material contained in the first electron transport layer 7a is Zn 1-x1 Mg x1 O and the material contained in the second electron transport layer 7b is Zn 1-x2 Mg x2 O, the relationship of x1 ⁇ x2 is established. Fulfill.
  • ZnMgO is a mixed crystal material of ZnO and MgO, and as the value of the composition ratio of Mg in ZnMgO decreases, the electron affinity of ZnMgO increases, that is, the CBM becomes deeper. Therefore, the first electron transport layer 7a has a higher electron affinity than the second electron transport layer 7b. As a result, the light emitting device 3 according to the second modification of the first embodiment can be configured to have a potential well in the electron transport layer 7.
  • FIG. 6 is an energy diagram showing the relationship between electron affinity and ionization potential in each layer of the light emitting device 3 according to the third modification of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 shows a case where no voltage is applied from the outside and each of the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, and the electron transport layer 7 is isolated.
  • the light emitting device 100 according to the third modification of the first embodiment differs from the configuration of the light emitting device 100 of the first embodiment in that the configurations of the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b are as follows. Other than that, it has the same configuration.
  • the electron transport layer 7 of the light emitting element 3 is composed of two layers, a first electron transport layer 7a and a second electron transport layer 7b. Then, by making the average particle size of the nanoparticles contained in the first electron transport layer 7a larger than the average particle size of the nanoparticles contained in the second electron transport layer 7b, the first electron transport layer 7a It was configured to form a potential well.
  • the composition of the material contained in the first electron transport layer 7a and the composition of the material contained in the second electron transport layer 7b are obtained. Form a potential well by making them different.
  • the material contained in the first electron transport layer 7a has a deeper CBM than the material contained in the second electron transport layer 7b, in other words.
  • the material contained in the first electron transport layer 7a is a material having a CBM having a depth similar to that of the hole transport layer 5, in other words, an electron affinity equal to the electron affinity of the hole transport layer 5. It is used as a material.
  • the material contained in the first electron transport layer 7a is replaced with the material contained in the hole transport layer 5 (MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5 , and At least one of ReO 3 ).
  • the material contained in the second electron transport layer 7b is, for example, ZnO having a shallower CBM than the first electron transport layer 7a, that is, having a smaller electron affinity.
  • the material contained in the first electron transport layer 7a is made a material having a deeper CBM than the material contained in the second electron transport layer 7b.
  • the electron transport layer 7 can be configured to have a potential well.
  • the electron transport layer 7 is composed of a first electron transport layer 7a and a second electron transport layer 7b.
  • the light emitting device 100 according to the first embodiment may be configured to include an electron injection layer 9 instead of the second electron transport layer 7b as shown in FIG. 7.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the light emitting device 100 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the electron injection layer 9 By further providing the electron injection layer 9 in the light emitting device 100 in this way, the following effects can be obtained. That is, even when the electron transport layer 7 has low electron mobility and cannot be increased in thickness, the electron injection layer 9 provides a constant thickness between the light emitting layer 6 and the cathode 8. be able to. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the light emitting layer 6 and the cathode 8.
  • the light emitting element 3 When the light emitting element 3 includes the electron injection layer 9, the light emitting element 3 has a potential well in at least one of the electron transport layer 7 and the electron injection layer 9.
  • the light emitting element 3 may be configured to have a potential well in the electron transport layer 7 between the light emitting layer 6 and the electron injection layer 9.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the light emitting device 101 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is an energy diagram showing the relationship between the electron affinity and the ionization potential in each layer of the light emitting device 3 included in the light emitting device 101 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 shows a case where no voltage is applied from the outside and each of the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, and the electron transport layer 7 is isolated.
  • the electron transport layer 7 of the light emitting element 3 is composed of two layers, a first electron transport layer 7a and a second electron transport layer 7b.
  • the electron transport layer 7 of the light emitting element 3 is added to the first electron transport layer 7a and the second electron transport layer 7b, and further, the third electron transport layer 7c. It differs in that it is composed of three layers. That is, as shown in FIG. 9, in the light emitting device 101 according to the second embodiment, the light emitting element 3 has an anode 4, a hole transport layer 5, a light emitting layer 6, and an electron transport layer 7 (third electron) from left to right.
  • the transport layer 7c, the first electron transport layer 7a, the second electron transport layer 7b), and the cathode 8 are arranged. Then, a potential well is formed in the first electron transport layer 7a.
  • the electron transport layer 7 is composed of three layers, and the first electron transport layer 7a on which the potential well is formed is the second electron transport layer 7b and the third electron transport layer. It is the same as the light emitting device 1 according to the first embodiment except that it is arranged between the 7c and the light emitting device 1. Therefore, similar members are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the electron transport layer 7 is placed between the light emitting layer 6 and the first electron transport layer 7a. Further, a third electron transport layer 7c is included.
  • the electron affinity of the third electron transport layer 7c is larger than the electron affinity of the light emitting layer 6 and smaller than the electron affinity of the first electron transport layer 7a.
  • the CBM of the third electron transport layer 7c is deeper than the CBM of the light emitting layer 6 and shallower than the CBM of the first electron transport layer 7a.
  • the magnitude of the ionization potential of the third electron transport layer 7c is equal to the magnitude of the ionization potential of the second electron transport layer 7b.
  • the VBM of the third electron transport layer 7c has the same depth as the VBM of the second electron transport layer 7b. That is, the third electron transport layer 7c is composed of nanoparticles having the same composition as the second electron transport layer 7b.
  • the first electron transport layer 7a contains nanoparticles having the same composition as the second electron transport layer 7b and the third electron transport layer 7c, but the average particle size of the nanoparticles contained in the first electron transport layer 7a is It is 1 nm or more larger than the average particle size of the nanoparticles contained in each of the second electron transport layer 7b and the third electron transport layer 7c.
  • the first electron transport layer 7a has a sufficiently higher electron affinity than the second electron transport layer 7b and the third electron transport layer 7c. Therefore, in the light emitting device 101 according to the second embodiment, the light emitting element 3 has a configuration in which a potential well is formed in the first electron transport layer 7a between the third electron transport layer 7c and the second electron transport layer 7b. Become.
  • the light emitting element 3 can improve the carrier balance in the light emitting layer 6 and improve the light emitting efficiency. Further, since the excess electrons in the light emitting layer 6 can be reduced, deterioration of the hole transport layer 5 and the anode 4 can be suppressed. Therefore, the light emitting device 101 according to the second embodiment can improve the reliability.
  • the following examples can be given as a suitable combination of materials of each layer constituting the light emitting element 3. That is, in the light emitting element 3, the light emitting layer 6 contains quantum dots.
  • the anode 4 contains ITO
  • the hole transport layer 5 contains MoO 3
  • the first electron transport layer 7a on which the potential well is formed contains ZnO
  • the first electron transport motion 7a is sandwiched.
  • the second electron transport layer 7b and the third electron transport layer 7c contain ZnMgO and the cathode 8 contains Al.
  • the first electron transport layer 7a, the second electron transport layer 7b, and the third electron transport layer 7c are each composed of nanoparticles having the same composition, and the nanoparticles are formed.
  • a potential well was formed.
  • the configuration is not limited to this.
  • a potential well may be formed in the first electron transport layer 7a.
  • the first electron transport layer 7a, the second electron transport layer 7b, and the third electron transport layer 7c contain ZnO nanoparticles having the same average particle size.
  • the ligand that coordinates with ZnO contained in the first electron transport layer 7a has a longer ligand length than the ligand that coordinates with ZnO contained in each of the second electron transport layer 7b and the third electron transport layer 7c. It may be configured as follows.
  • first electron transport layer 7a, the second electron transport layer 7b, and the third electron transport layer 7c contain ZnMgO nanoparticles having the same average particle size.
  • the composition ratio of Mg in ZnMgO contained in the first electron transport layer 7a may be smaller than the composition ratio of Mg in ZnMgO contained in each of the second electron transport layer 7b and the third electron transport layer 7c. ..
  • the material contained in the first electron transport layer 7a may be a material having a deeper CBM than the material contained in each of the second electron transport layer 7b and the third electron transport layer 7c.
  • the material contained in each of the second electron transport layer 7b and the third electron transport layer 7c is ZnO nanoparticles, and the material contained in the first electron transport layer 7a constitutes the hole transport layer 5. It can be at least one nanoparticle of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5 , and ReO 3 .
  • FIG. 10 is an energy diagram showing the relationship between the electron affinity and the ionization potential in each layer of the light emitting device 3 according to the first modification of the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 shows a case where no voltage is applied from the outside and each of the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, and the electron transport layer 7 is isolated.
  • the electron transport layer 7 of the light emitting element 3 is composed of three layers of a first electron transport layer 7a, a second electron transport layer 7b, and a third electron transport layer 7c.
  • the electron transport layer 7 of the light emitting element 3 is provided with the first electron transport layer 7a, the second electron transport layer 7b, and the third electron transport layer 7c.
  • the fourth electron transport layer 7d, and the fifth electron transport layer 7e are different in that they are composed of five layers. That is, as shown in FIG.
  • the light emitting element 3 has an anode 4, a hole transport layer 5, a light emitting layer 6, and an electron transport layer 7 from left to right.
  • hird electron transport layer 7c, first electron transport layer 7a, second electron transport layer 7b, fourth electron transport layer 7d, fifth electron transport layer 7e), and a cathode 8 are arranged.
  • the light emitting element 3 has one potential well in the electron transport layer 7.
  • the light emitting element 3 is different in that the electron transport layer 7 has two potential wells.
  • the light emitting device 101 uses the materials contained in the first electron transport layer 7a and the fourth electron transport layer 7d as the second electron transport layer 7b, the third electron transport layer 7c, and the third electron transport layer 7d.
  • the CBM is deeper than that of the material contained in the fifth electron transport layer 7e, in other words, the electron affinity is increased.
  • the materials contained in the first electron transport layer 7a, the second electron transport layer 7b, the third electron transport layer 7c, the fourth electron transport layer 7d, and the fifth electron transport layer 7e are materials having the same composition. And. Then, the average particle size of the material contained in the first electron transport layer 7a and the fourth electron transport layer 7d is that of the material contained in the second electron transport layer 7b, the third electron transport layer 7c, and the fifth electron transport layer 7e. Make it larger than the average particle size by 1 nm or more.
  • the first electron transport layer 7a, the second electron transport layer 7b, the third electron transport layer 7c, the fourth electron transport layer 7d, and the fifth electron transport layer 7e each contain ZnO nanoparticles.
  • the ligands coordinated and bound to ZnO contained in the first electron transport layer 7a and the fourth electron transport layer 7d are the second electron transport layer 7b, the third electron transport layer 7c, and the fifth electron transport layer 7e, respectively.
  • the ligand length may be longer than that of the ligand that coordinates with ZnO contained in.
  • the first electron transport layer 7a, the second electron transport layer 7b, the third electron transport layer 7c, the fourth electron transport layer 7d, and the fifth electron transport layer 7e each contain ZnMgO nanoparticles.
  • the composition ratio of Mg in ZnMgO contained in the first electron transport layer 7a and the fourth electron transport layer 7d is contained in the second electron transport layer 7b, the third electron transport layer 7c, and the fifth electron transport layer 7e, respectively. It may be made smaller than the composition ratio of Mg in ZnMgO.
  • the first electron transport layer 7a and the fourth electron transport layer 7d are composed of at least one nanoparticles of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5 , and ReO 3 .
  • the second electron transport layer 7b, the third electron transport layer 7c, and the fifth electron transport layer 7e may be composed of, for example, ZnO nanoparticles.
  • the light emitting device 101 according to the first modification of the second embodiment can have a configuration having a plurality of potential wells in the electron transport layer 7, the electron transport from the cathode 8 to the light emitting layer 6 can be further carried out. It can be effectively suppressed.
  • the light emitting device 101 according to the first modification of the second embodiment can improve the carrier balance in the light emitting layer 6 and improve the light emitting efficiency. Further, since the excess electrons in the light emitting layer 6 can be reduced, deterioration of the hole transport layer 5 and the anode 4 can be suppressed. Therefore, the light emitting device 101 according to the first modification of the second embodiment can improve the reliability.
  • the light emitting element 3 is provided with an electron transport layer 7 composed of five layers, and the electron transport layer 7 has two potential wells.
  • the number of potential wells included in the light emitting device 101 according to the first modification of the second embodiment is not limited to two, and may be more than two. Further, the number of layers constituting the electron transport layer 7 may be increased according to the number of potential wells formed.
  • the light emitting device 101 according to the second embodiment may be configured to further include an electron injection layer 9 between the electron transport layer 7 and the cathode 8 in the same manner as the light emitting device 100 according to the first embodiment.
  • the light emitting element 3 provided with the light emitting layer 6 including the quantum dots 61 has been described as an example.
  • the light emitting layer 6 included in the light emitting element 3 may be configured not to include quantum dots.
  • the light emitting layer 6 can be composed of, for example, an organic fluorescent material or a phosphorescent material.
  • Light emitting device 2 Array substrate 3 Light emitting element 4 Anode 5 Hole transport layer 6 Light emitting layer 7 Electron transport layer 7a 1st electron transport layer 7b 2nd electron transport layer 7c 3rd electron transport layer 7d 4th electron transport layer 7e 5th Electron transport layer 8 cathode 9 electron injection layer 10 vacuum level 61 quantum dots 100 light emitting device 101 light emitting device

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Abstract

発光素子は、カソードと、アノードと、カソードとアノードとの間に設けられた発光層と、カソードと発光層との間に設けられた電子輸送層と、を備え、カソードと発光層との間において電子親和力が周囲よりも大きくなる領域であるポテンシャル井戸を有する。

Description

発光素子および発光デバイス
　本開示は、発光素子および発光デバイスに関する。
　特許文献１には、一対の電極間に複数の層を挟持した構成を有する発光素子が開示されている。特許文献１に開示された発光素子は、酸化モリブデン等の導電性無機化合物である正孔注入材料と、有機化合物である正孔輸送材料との複合材料を用いる構成が提案されている。この構成により発光素子は、発光層への正孔の輸送性を改善することができる。
特開２００５－２９０９９８号公報
　上述した特許文献１に開示された発光素子は、発光層への正孔の輸送性を改善することができる。しかしながら、特許文献１に開示された発光素子は、正孔の注入状態に応じて、発光層に注入される電子を抑制することができる構成ではない。このため、発光層におけるキャリアバランスは、電子過剰となり、外部量子効率（ＥＱＥ：external quantum efficiency）を十分に改善できないという問題がある。
　本開示の目的は、発光層におけるキャリアバランスを向上させることができる発光素子および発光デバイスを提供する。
　本開示の一態様に係る発光素子は、カソードと、アノードと、前記カソードと前記アノードとの間に設けられた発光層と、前記カソードと前記発光層との間に設けられた電子輸送層と、を備え、前記カソードと前記発光層との間において電子親和力が周囲よりも大きくなる領域であるポテンシャル井戸を有する。
　また、本開示の一態様に係る発光デバイスは、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと電気的に接続された、カソードと、アノードと、前記カソードと前記アノードとの間に設けられた発光層と、前記カソードと前記発光層との間に設けられた電子輸送層と、を備え、前記カソードと前記発光層との間において電子親和力が周囲よりも大きくなる領域であるポテンシャル井戸を有する発光素子と、を備える。
本開示の実施形態１に係る発光デバイスの概略断面図である。 本開示の実施形態１に係る発光素子において無機材料を含む正孔輸送層の有効性を示すグラフである。 本開示の実施形態１に係る発光素子の各層における、電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。 本開示の実施形態１に係る発光素子において、電子輸送層のＣＢＭの深さと発光素子で発する光の輝度の時間経過との関係を示すグラフである。 本開示の実施形態１に係る発光素子の各層における電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。 本開示の実施形態１の変形例１に係る発光素子の各層における電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。 本開示の実施形態１に係る発光デバイスの概略断面図である。 本開示の実施形態２に係る発光デバイスの概略断面図である。 本開示の実施形態２に係る発光デバイスが備える発光素子の各層における電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。 本開示の実施形態２の変形例１に係る発光素子の各層における電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
　［実施形態１］
　図１は、本開示の実施形態１に係る発光デバイス１００の概略断面図である。図１において発光デバイス１００のアレイ基板２から発光素子３へ向かう方向を「上」として記載し、その反対方向を「下」と記載する場合がある。
　発光デバイス１００は、例えば、テレビまたはスマートフォン等のディスプレイに用いることができる装置である。図１に示すように、発光デバイス１００は、アレイ基板２および発光素子３を有する。アレイ基板２は、発光素子３を駆動させるための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（図示を省略）が形成されたガラス基板である。発光デバイス１００は、アレイ基板２上に、発光素子３の各層が積層され、アレイ基板２のＴＦＴと発光素子３とが電気的に接続される。
　発光素子３は、アノード４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、およびカソード８を備える。発光素子３は、アレイ基板２上に、アノード４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、およびカソード８を下から順番に積層させて構成することができる。
　（アノード）
　アノード４は、アレイ基板２上に形成され、アレイ基板２に設けられたＴＦＴと電気的に接続される。アノード４は、例えば、反射層として機能する、光反射率の高いＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇ等を含む金属と、透明電極として機能する、光透過性を有するＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、またはＢＺＯ等の透明導電膜とを積層させて構成することができる。アノード４は、例えば、スパッタ法や蒸着法等を利用してアレイ基板２上に以下のようにして形成する。
　まず、スパッタ法により、アレイ基板２上に反射層を積層させ、ポリイミド等の絶縁層を介して透明電極を積層させる。そして、透明電極とＴＦＴとを電気的に接続する配線を通すために、反射層と絶縁層とにコンタクトホールが形成される。このコンタクトホールは例えば、フォトリソグラフィによるパターニングによって形成することができる。なお、アノード４の膜厚は１００ｎｍ以下とする。
　（正孔輸送層）
　正孔輸送層５は、アノード４から注入された正孔を発光層６へと輸送する。正孔輸送層５は、アノード４上に形成され、アノード４と電気的に接続されている。正孔輸送層５は、例えば、金属酸化物を含む材料により構成することができる。
　正孔輸送層５に含まれる金属酸化物は、例えば、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化タングステン（ＷＯ３）、および酸化レニウム（ＲｅＯ３）のうちの少なくともいずれか１つとすることができる。正孔輸送層５は、その他、ＮｉＯ等の金属酸化物を用いることもできる。また、正孔輸送層５は、上記した無機材料以外にも導電性ポリマなどの有機材料、有機材料と無機材料との混合物も利用可能である。
　しかしながら、発光素子３の信頼性の観点から正孔輸送層５は、無機材料を用いることが好適である。また、正孔を発光層６に効率よく注入させるという観点から、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、およびＲｅＯ３のうちの少なくともいずれか１つの無機材料とすることが特に好ましい。なお、ここでいう発光素子３の信頼性とは、発光素子３が長時間にわたり一定の輝度で発光できるか否かということである。発光素子３の信頼性は、例えば、発光素子３で発された光の輝度の時系列変化として評価することができる。正孔輸送層５が含む無機材料としてＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、およびＲｅＯ３のうちの少なくともいずれか１つとすることがより好適である理由に関しては後述する。なお、正孔輸送層５の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の値とする。
　（発光層）
　発光層６は、アノード４とカソード８との間に、より具体的には、正孔輸送層５と電子輸送層７との間に設けられる。発光層６は、量子ドット６１（半導体ナノ粒子）を含んでおり、量子ドット６１が１層以上積層された構成となっている。発光層６は、ヘキサンまたはトルエン等の溶媒に量子ドット６１を分散させた分散液から、スピンコート法、またはインクジェット法等により形成することができる。分散液にはチオール、アミン等の分散材料を混合してもよい。発光層６の厚み（膜厚）は、均一な膜を形成でき、かつ、効率的な発光を得ることができるようにするという観点から、５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であることが好ましい。
　量子ドット６１は、価電子帯準位の正孔と伝導帯準位の電子との再結合により発光する発光材料である。量子ドット６１からの発光は、量子閉じ込め効果により狭いスペクトルを有するため、比較的深い色度の発光を得ることができる。
　量子ドット６１は、例えば、コアにＣｄＳｅ、シェルにＺｎＳを備えた、コア／シェル構造を有する半導体ナノ粒子である。この他、量子ドット６１は、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＺｎＳｅ／ＺｎＳまたはＣＩＧＳ／ＺｎＳ等のコア／シェル構造を有する半導体ナノ粒子であってもよい。また、シェルの外周部には、シェル表面の欠陥を不活性化するため、ならびに塗布溶媒への分散性のために無機物または有機物により構成される、リガンドが配位結合される。
　量子ドット６１の粒径は、３ｎｍから１５ｎｍ程度である。量子ドット６１からの発光の波長は、量子ドット６１の粒径により制御できる。このため、量子ドット６１の粒径を制御することにより、発光デバイス１００が発する光の波長を制御できる。
　（電子輸送層）
　電子輸送層７は、発光層６上に設けられており、カソード８から注入された電子を発光層６へと輸送する。電子輸送層７は、ナノ粒子化が可能な、例えば、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、およびＳｒＴｉＯ３のうちの少なくとも１つを含んでもよい。特に電子輸送層７は、ＺｎＯまたはＺｎＭｇＯを含む。
　ただし、電子輸送層７を通じて、電子が発光層６に過剰に輸送されてしまうと、この過剰に輸送された電子でアノード４と正孔輸送層５とが劣化し、発光素子３の信頼性の低下を招く。このため、発光層６に過剰に電子を輸送しないように、電子輸送層７の構成および電子輸送層７を構成する材料を工夫する必要がある。電子の輸送を抑制できる電子輸送層７の構成および材料に関する詳細は後述する。
　（カソード）
　カソード８は、電子輸送層７上に設けられ、電子輸送層７と電気的に接続される。カソード８は、例えば、光透過性を有する程度に薄膜化させた金属、または透明材料により構成することができる。カソード８を構成する金属としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ等を含む金属があげられる。また、カソード８を構成する透明材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、またはＢＺＯ等があげられる。カソード８は、例えば、スパッタ法や蒸着法により形成することができる。
　上記した構成を有する発光デバイス１００において、アノード４から注入された正孔（図１において矢印ｈ＋）は、正孔輸送層５を介して発光層６へ輸送される。また、カソード８から注入された電子（図１において矢印ｅ－）は、電子輸送層７を介して発光層６へと輸送される。そして、発光層６へ輸送された正孔および電子が、量子ドット６１内で再結合することで、励起子が生じる。そして、励起子が励起状態から基底状態へと戻ることにより、量子ドット６１は発光する。
　なお、図１では、発光層６から出射される光をアレイ基板２とは逆側（図１において上方）から取り出す、トップエミッション型の発光デバイス１００について例示している。しかしながら、発光デバイス１００は、光をアレイ基板２側（図１において下方）から取り出すボトムエミッション型であってもよい。発光デバイス１００をボトムエミッション型の構成とする場合、カソード８を反射電極とし、アノード４を透明電極とする。
　また、実施形態１に係る発光デバイス１００は、アレイ基板２上において、下から順に、アノード４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、およびカソード８が積層された構成である。しかしながら、発光デバイス１００は、アレイ基板２上において、下から順にカソード８、電子輸送層７、発光層６、正孔輸送層５、およびアノード４が積層された、いわゆるインバート構成であってもよい。
　（正孔輸送層を構成する材料）
　ここで、発光素子３の信頼性の観点から正孔輸送層５を構成する材料が無機材料であることが好適であることについて説明する。
　有機材料を含む正孔輸送層（以下、有機ＨＴＬと称する）、無機材料を含む正孔輸送層（以下、無機ＨＴＬと称する）、無機と有機とを組み合わせた材料を含む正孔輸送層（以下、無機・有機ＨＴＬと称する）それぞれを用いて発光素子の信頼性の評価実験を行った。
　まず、アノードをＩＴＯ、カソードをＡｌ、電子輸送層をＺｎＯで構成し、正孔輸送層を有機ＨＴＬとした発光素子（有機ＨＴＬ発光素子）、正孔輸送層を無機ＨＴＬとした発光素子（無機ＨＴＬ発光素子）、および正孔輸送層を無機・有機ＨＴＬとした発光素子（無機・有機ＨＴＬ発光素子）をそれぞれ準備した。
　そして、これらの発光素子について発光状態の時系列変化を調べた結果、図２に示すグラフを得た。図２は、本開示の実施形態１に係る発光素子３において無機材料を含む正孔輸送層の有効性を示すグラフである。図２では、正孔輸送層を構成する材料として有機ＨＴＬ、無機ＨＴＬ、および無機・有機ＨＴＬそれぞれを用いたときの、発光素子で発した光の輝度の時系列変化を示している。具体的には、図２では、縦軸において、各発光素子の発光開始時点の輝度値を１００％としたときの輝度値の割合を示す。また、横軸は発光開始時からの時間経過を示す。
　なお、有機ＨＴＬは、ポリチオフェン系導電性ポリマ（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）とポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）との混合物を含む。無機ＨＴＬは、酸化ニッケル（ＮｉＯ）を含む。また、無機・有機ＨＴＬは、ＮｉＯとＰＶＫとの混合物を含む。そして、アノードおよびカソードに所定の電圧を印加し、発光素子で発した光の輝度の時系列変化を調べた結果、図２に示すようになった。
　すなわち、有機ＨＴＬ発光素子は、発光開始直後の輝度値の減少率は小さいが、その後、時間経過に従って輝度値は低下していく。無機・有機ＨＴＬ発光素子は、発光開始直後に輝度値は発光開始時点の約６０％程度まで減少し、その後、時間経過に従って輝度値は有機ＨＴＬよりも緩やかに低下していく。一方、無機ＨＴＬ発光素子は、発光開始直後に輝度値は発光開示時点の約６０％程度まで減少するが、その後、１００時間経過するまでは輝度値にほぼ変化なく、１００時間経過後あたりから輝度値が低下する。また、発光素子で発した光の輝度値の割合が所定のパーセンテージ（例えば、２０％）に達するまでにかかる時間は、有機ＨＴＬ発光素子、無機・有機ＨＴＬ発光素子、無機ＨＴＬ発光素子の順に短くなることが分かった。
　この結果から、正孔輸送層において有機材料を含むか否かが発光素子で発した光の輝度値の低下に大きく影響することが分かった。つまり、正孔輸送層では、発光層でオーバーフローした電子の影響により、陽極酸化と同様な反応がおこると推測される。そして、有機材料は無機材料よりも化学的安定性に劣るため、この陽極酸化の影響を無機材料よりも大きく受けるものと考えられる。そこで、実施形態１に係る発光素子３は、信頼性の観点から正孔輸送層５を無機材料により構成する。
　次に、図３を参照して、正孔輸送層５と発光層６とのエネルギーの関係について説明する。図３は、本開示の実施形態１に係る発光素子３の各層における、電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。図３は、外部から電圧が印加されておらず、正孔輸送層５、発光層６、および電子輸送層７それぞれの層が孤立している状態を示している。
　なお、図３に示すように、左から右にかけて、アノード４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７（第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ）、およびカソード８が配されている。本明細書では、図面において、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７を、それぞれ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、およびＥＴＬ（ＥＴＬ１、ＥＴＬ２）と示す。
　また、エネルギー図では、アノード４およびカソード８は仕事関数で示す。正孔輸送層５、発光層６、および電子輸送層７それぞれの下端は、価電子帯の最上部（ＶＢＭ）に相当し、真空準位１０を基準とした、それぞれの層のイオン化ポテンシャルを示す。なお、ＶＢＭは、分子の場合の最高占有軌道（ＨＯＭＯ）に相当する。
　また、正孔輸送層５、発光層６、および電子輸送層７それぞれの上端は、伝導帯の下端の最底部（ＣＢＭ）に相当し、真空準位１０を基準とした、それぞれの層の電子親和力を示す。なお、ＣＢＭは、分子の場合の最低非占有軌道（ＬＵＭＯ）に相当する。
　以下において、単にイオン化ポテンシャルまたは電子親和力を説明する場合、何れも、真空準位１０を基準としたものとして説明を行う。
　実施形態１に係る発光素子３では、上記したように、正孔輸送層５は、無機材料により構成されている。正孔を発光層６に効率よく注入させる観点から、正孔輸送層５を構成する無機材料は、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、およびＲｅＯ３のうちの少なくともいずれか１つの半導体材料を含むことが好適である。
　すなわち、図３に示すように、上記した半導体材料を含む正孔輸送層５のＣＢＭは、アノード４の仕事関数よりも大きくなる。ここで、正孔輸送層５とアノード４とが結合された結合状態では、正孔輸送層５のフェルミ準位とアノード４の仕事関数とが一致するようにシフトする。実施形態１に係る発光素子３は、正孔輸送層５の電子親和力がアノード４の仕事関数よりも大きくなっているため、結合状態で電圧が印加されると、正孔輸送層５の電子親和力はアノード４側に向かって大きくなり、発光層６の価電子帯から電子が引き抜かれた結果、正孔を生じる。発光層６の価電子帯から引き抜かれた電子はアノード４側に流れる。
　その結果、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、およびＲｅＯ３のうちの少なくともいずれか１つの半導体材料を含む正孔輸送層５を有する発光素子は、従来の構造に比べて効率よく発光層６に正孔を注入することができ、発光層６における正孔と電子のキャリアバランスの向上を図ることができる。
　また、実施の形態に係る発光素子３は、正孔輸送層５の電子親和力が発光層６のイオン化ポテンシャルよりも大きくなっている。つまり、正孔輸送層５のＣＢＭは、発光層６のＶＢＭよりも深くなる。
　このため、正孔輸送層５のＣＢＭが発光層６のＶＢＭより浅い場合と比較して、より小さい印加電圧で正孔輸送層５のＣＢＭ（電子親和力）と発光層６のＶＢＭ（イオン化ポテンシャル）とを近づけることができる。そして、発光素子３に電圧を印加することで、発光層６のＶＢＭと正孔輸送層５のＣＢＭとが共鳴トンネルにより結合し、発光層６のＶＢＭから電子を正孔輸送層５側に効率よく引き出すことができる。
　つまり、電圧の印加により発光層６のＶＢＭと正孔輸送層５のＣＢＭとのそれぞれの準位が一致することで、電子の波動関数が一致する。そして、発光層６の一部の電子が正孔輸送層５へ染み出し、正孔輸送層５よりもさらに準位の深いアノード４へ引き抜かれる。このように発光素子３では、発光層６から電子が引き出されたことにより発光層６のＶＢＭに正孔を生じさせることができる。
　また、これら半導体材料を含む正孔輸送層５は、酸素欠損によりキャリア電子を生じる。ここで正孔輸送層５の酸素欠損密度は、例えば、正孔輸送層５をスパッタ法により成膜する際、供給ガスの酸素濃度によって自由に制御することができる。例えば、スパッタ法により成膜する際、供給ガスの酸素濃度を通常よりも小さくすれば、正孔輸送層５の酸素欠損密度を増加させるとともに電子密度も増加させることができる。この場合、正孔輸送層５のフェルミ準位は、ＣＢＭに接近した値となる。逆に、正孔輸送層５をスパッタ法により成膜する際、供給ガスの酸素濃度を通常よりも大きくすれば、正孔輸送層５の酸素欠損密度を低減させるとともに電子密度も低減させることができる。この場合、正孔輸送層５のフェルミ準位は、真正（バンドギャップの真ん中）近くとなる。
　このように、正孔輸送層５の成膜時において、供給ガスの酸素濃度を変更させることによって正孔輸送層５の電子密度を制御することができる。換言すると正孔輸送層５のフェルミ準位を制御することができる。このため、正孔輸送層５の成膜時においてフェルミ準位を制御することで、正孔輸送層５と接する他の層とのエネルギーバンドのシフト量およびエネルギーバンドの曲がりを制御することができる。
　したがって、実施形態１に係る発光デバイス１００において、発光素子３は、供給ガスの酸素濃度を変更させることによって発光層６から正孔輸送層５側に電子を引き抜く際の障壁を制御することができる。そして、正孔輸送層５を、発光層６への正孔注入の向上に適した構造とすることができる。
　また、発光層６のフェルミ準位と正孔輸送層５のフェルミ準位との差が大きくなればなるほど、また、正孔輸送層５の膜厚が薄くなればなるほど上記した共鳴トンネルの効果が大きくなる。そこで、正孔輸送層５の酸素欠損密度は１０１６ｃｍ－３以上、８×１０１９ｃｍ－３以下となることが望ましい。正孔輸送層５の酸素欠損密度が１０１６ｃｍ－３より小さい場合、正孔輸送層５のフェルミ準位が真正に近くなり発光層６とのバンドのシフト量を大きくすることができない。また、逆に、正孔輸送層５の酸素欠損密度が８×１０１９ｃｍ－３より大きくなる場合、正孔輸送層５としての品質が悪化して、発光層６へのキャリア輸送を妨げる欠陥等を増大させてしまう。
　また、発光層６のＶＢＭと正孔輸送層５のＣＢＭとが共鳴トンネルにより結合するためには、正孔輸送層５の膜厚は１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下となることが好適である。正孔輸送層５の膜厚が１ｎｍより小さくなると、正孔輸送層５を蒸着またはスパッタ法を用いて形成するときに連続膜とならない場合がある。また正孔輸送層５の膜厚が５０ｎｍより大きくなると、発光層６との接合が厚くなるため波動関数が減衰して共鳴トンネル効果が得られない場合がある。
　なお、図３において特に図示していないが、発光素子３は、正孔注入層をさらに備えてもよい。発光素子３が正孔注入層を備える構成の場合、正孔注入層は、正孔輸送層５と同様に深いＣＢＭをもつ材料で形成する。特に、正孔注入層は、アノード４の仕事関数と正孔輸送層５のＣＢＭとの間のＣＢＭをもつ材料で形成する。
　なお、正孔輸送層５および正孔注入層は、成膜後にＵＶ－Ｏ３処理、アニール処理、Ｏ２プラズマ処理等を施し、正孔輸送層５および正孔注入層の金属元素の価数を安定化させてもよい。
　また、発光層６から過剰な電子が正孔輸送層５側に流出してくることを防ぐために、発光素子３は、正孔輸送層５の、発光層６と接する側の面上にＮｉＯ等のＰ型半導体を成膜した構成としてもよい。あるいは、発光素子３は、正孔輸送層５と発光層６との間にパッシベーション層としてＡｌ２Ｏ３からなる層を設けた構成としてもよい。
　（電子輸送層を構成する材料）
　次に電子輸送層７を構成する材料について説明する。
　まず、電子輸送層７を構成する材料のＣＢＭの深さ、換言すると電子親和力の大きさと、電子の輸送性との関係について検討した。すなわちアノードをＩＴＯ、カソードをＡｌ、正孔輸送層をＮｉＯで構成した発光素子において、電子輸送層にＣＢＭが異なる材料をそれぞれ用いた複数の発光素子を準備した。そして、これら複数の発光素子の信頼性を調べたところ図４に示すグラフを得た。図４は、本開示の実施形態１に係る発光素子３において、電子輸送層のＣＢＭの深さと発光素子で発する光の輝度の時間経過との関係を示すグラフである。図４では、ＣＢＭの深さが異なる電子輸送層を備えた複数の発光素子で発した光の輝度の時系列変化を示している。
　具体的には、ＺｎＭｇＯを含む電子輸送層を備えた発光素子、ＺｎＯを含む電子輸送層を備えた発光素子をそれぞれ準備した。そして、これらの発光素子で発した光について輝度の時系列変化を調べた。なお、ＺｎＭｇＯは、ＺｎＯよりＣＢＭが浅くなっている。換言すると、ＺｎＭｇＯは、電子親和力が、ＺｎＯよりも小さくなっている。
　図４では、縦軸は、発光素子で発された光の輝度値を正規化した値（規格化輝度）を示しており、横軸は、発光開始からの経過時間を示している。図４に示すように、電子輸送層をＺｎＭｇＯで構成した発光素子よりも、電子輸送層をＺｎＯで構成した発光素子の方が輝度の低下が抑制されることが分かった。これは、ＺｎＭｇＯは、ＺｎＯよりもＣＢＭが浅く発光層への電子注入量がより多くなる。このため、電子輸送層をＺｎＭｇＯで構成した発光素子は、電子輸送層をＺｎＯで構成した発光素子よりも電子が過剰となる。それゆえ、アノード４および正孔輸送層５の劣化が早くなり、結果として時間経過に伴う輝度の低下が大きくなったものと考えられる。
　したがって、実施形態１に係る発光デバイス１００では、電子輸送層７は、ＣＢＭが深くなる材料を含むことが好適である。さらに実施形態１に係る発光デバイス１００では、発光層６への電子注入を適切に抑制するために、電子輸送層７は、以下に示す構成を有する。
　（電子輸送層の構成）
　上記した図３に加えて、図５を参照して発光素子３が備える電子輸送層７の構成について説明する。図５は本開示の実施形態１に係る発光素子３の各層における電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。図５では、実施形態１に係る発光デバイス１００に外部から電圧を印加したときの発光素子３の各層における電子親和力、およびイオン化ポテンシャルの関係を示す。なお、図５において電子を「－」で示し、正孔を「＋」で示し、電子および正孔の移動方向を矢印で示している。また、光子を「ｈｖ」で示す。
　実施形態１に係る発光素子３は、発光層６への電子の注入を抑制するために、図３および図５に示すように、電子輸送層７において電子親和力が周囲よりも大きくなっている領域、換言するとＣＢＭが周囲よりも深くなっている領域であるポテンシャル井戸を有した構成となっている。実施形態１に係る発光デバイス１００では、発光素子３は、第１電子輸送層７ａにポテンシャル井戸を有している。
　すなわち、電子輸送層７は、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂを備える。そして、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂは、発光層６からカソード８に向かってこの順に隣接して配置されている。このように隣接して配置された第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂのうち第１電子輸送層７ａのＣＢＭが、第１電子輸送層７ａの周囲に配置された第２電子輸送層７ｂおよび発光層６それぞれのＣＢＭよりも深くなっている。これにより、発光素子３は、電子輸送層７にポテンシャル井戸を有することができる。
　このように発光素子３が電子輸送層７にポテンシャル井戸を有する場合、図５に示すようにカソード８から注入された電子が、このポテンシャル井戸に落ち込んで発光層６への電子の注入レートが低下する。つまり、電子がポテンシャル井戸に落ち込むと、電子のエネルギーは低い状態となる。そして、ポテンシャル井戸に落ち込んだ電子を発光層６のＣＢＭに注入するためには、この電子を、再度、高いエネルギー状態へと励起させる必要がある。それゆえ、電子輸送層７にポテンシャル井戸を有した発光素子３では、発光層６への電子の注入を抑制することができる。
　したがって、実施形態１に係る発光素子３は、発光層６への電子の注入を抑制してキャリアバランスを向上させることができる。また、発光層６からオーバーフローした電子に起因して生じるアノード４および正孔輸送層５の劣化を抑制することができる。
　なお、ポテンシャル井戸が形成された第１電子輸送層７ａにおける電子の有効状態密度は、発光デバイス１００の駆動時にカソード８から注入される電子の密度（注入キャリア密度）よりも十分に大きくなっている。このため、ポテンシャル井戸に落ち込んだ電子があふれることはない。
　実施形態１に係る発光デバイス１００では、以下のようにして、電子輸送層７にポテンシャル井戸を形成することができる。
　すなわち、発光層６上に平均粒径が異なるナノ粒子（例えばＺｎＯのナノ粒子）を２層積層して第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂを形成する。第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂは、例えば、ＺｎＯのナノ粒子を分散したコロイド溶液を発光層６上に塗布することで形成することができる。このとき、第１電子輸送層７ａを形成するＺｎＯのナノ粒子は、第２電子輸送層７ｂを形成するＺｎＯのナノ粒子よりも平均粒径が大きくなる。
　このように、第１電子輸送層７ａは、第２電子輸送層７ｂよりも平均粒径の大きなＺｎＯのナノ粒子を含むため、量子効果による電子親和力は、図３に示すように第１電子輸送層７ａの方が第２電子輸送層７ｂよりも大きくなる。さらにまた、第１電子輸送層７aは、発光層６よりも電子親和力が大きくなる。つまり、第１電子輸送層７ａは隣接する発光層６および第２電子輸送層７ｂのいずれよりも電子親和力が大きくなる。換言すると第１電子輸送層７ａは、隣接する発光層６および第２電子輸送層７ｂのいずれよりもＣＢＭが深くなる。
　このように、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂそれぞれを、平均粒径の異なるＺｎＯのナノ粒子により形成することで、発光素子３は、第１電子輸送層７ａにポテンシャル井戸を有した構成となる。一方、ＶＢＭについては、第１電子輸送層７ａと第２電子輸送層７ｂとは、ほぼ同じとなっている。
　なお、第１電子輸送層７ａを構成するＺｎＯのナノ粒子の平均粒径と第２電子輸送層７ｂを構成するＺｎＯのナノ粒子の平均粒径との粒径差は、１ｎｍ以上となることが好適である。両者の粒径差が１ｎｍ以上あれば、第１電子輸送層７ａの電子親和力と第２電子輸送層７ｂの電子親和力との差を適切な大きさとすることができる。つまり、ポテンシャル井戸の深さを適切な深さとすることができる。
　また、電子輸送層７を形成する材料は、上記したＺｎＯのナノ粒子に限定されるものではない。例えば、電子輸送層７を形成する材料は、ＺｎＭｇＯ等のナノ粒子化が可能な材料であってもよい。
　また、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂそれぞれの膜厚は、１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲の値、特に好ましくは５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲の値とすることができる。
　第１電子輸送層７ａの膜厚が１ｎｍよりも小さい場合、第２電子輸送層７ｂから第１電子輸送層７ａに輸送された電子が第１電子輸送層７ａによって形成されているポテンシャル井戸を透過してしまい発光層６に注入される確率が増加する。このため、発光層６への電子注入の抑制が不十分になってしまう。
　一方、第１電子輸送層７ａの膜厚が１００ｎｍよりも大きくなるとポテンシャル井戸の幅が広くなる。このため、発光層６への電子注入が必要以上に抑制される。このため、発光層６におけるキャリアバランスが正孔過剰に傾いてしまい発光効率を低下させてしまう。
　以上のように、実施形態１に係る発光デバイス１００では、発光素子３は、電子輸送層７にポテンシャル井戸を有する構成である。このため、カソード８から注入され発光層６に向かう電子の輸送を抑制することができる。
　また、実施形態１に係る発光デバイス１００では、発光素子３は、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、およびＲｅＯ３のうちの少なくともいずれか１つを含む正孔輸送層５を備えた構成である。このため、発光デバイス１００では、正孔輸送層５の化学的安定性を高めることができる。したがって、実施形態１に係る発光デバイス１００は信頼性を高めることができる。また、発光デバイス１００は、正孔を発光層６に効率よく注入させるとともに、その際、発光層６の価電子帯から引き抜かれた電子をアノード４に効率よく逃がすことができる。このため、発光デバイス１００は、発光層６における正孔と電子のキャリアバランスをより一層、向上させることができる。
　なお、実施形態１に係る発光デバイス１００では、発光素子３を構成する各層の材料の好適な組み合わせとして以下の例を挙げることができる。すなわち、発光素子３は、発光層６が量子ドットを含んでいる。そして、発光素子３は、アノード４がＩＴＯを含み、正孔輸送層５がＭｏＯ３を含み、ポテンシャル井戸が形成される第１電子輸送層７ａがＺｎＯを含み、第２電子輸送層７ｂがＺｎＭｇＯを含み、カソード８がＡｌを含む構成とすることが好適である。
　（変形例１）
　次に、実施形態１の変形例１に係る発光デバイス１００について説明する。実施形態１の変形例１に係る発光デバイス１００は、実施形態１の発光デバイス１００の構成と比較して、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂの構成が以下の点で異なり、それ以外は、同様な構成となる。
　すなわち、実施形態１に係る発光デバイス１００は、発光素子３の電子輸送層７を、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂの２層で構成した。そして、第１電子輸送層７ａに含まれるナノ粒子の平均粒径が、第２電子輸送層７ｂに含まれるナノ粒子の平均粒径よりも大きくなるようにすることで、第１電子輸送層７ａにポテンシャル井戸を形成する構成であった。
　これに対して、実施形態１の変形例１に係る発光デバイス１００の発光素子３は、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂそれぞれが同様な平均粒径となるＺｎＯのナノ粒子を含む。そして、第１電子輸送層７ａに含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドが、第２電子輸送層７ｂに含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドよりもリガンド長が長くなる。
　つまり、ＺｎＯに配位結合するリガンドについて、リガンド長が長いほどＺｎＯの電子親和力が大きくなる。換言すると、リガンド長が長いほどＺｎＯのＣＢＭが深くなる。そこで、実施形態１の変形例１に係る発光素子３では、第１電子輸送層７ａに含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドの方が第２電子輸送層７ｂに含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドよりもリガンド長が長くなるようにする。これにより実施形態１の変形例１に係る発光素子３は、電子輸送層７にポテンシャル井戸を有した構成とすることができる。
　（変形例２）
　次に、実施形態１の変形例２に係る発光デバイス１００について説明する。実施形態１の変形例２に係る発光デバイス１００は、実施形態１の発光デバイス１００の構成と比較して、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂの構成が以下の点で異なり、それ以外は、同様な構成となる。
　すなわち、実施形態１に係る発光デバイス１００は、発光素子３の電子輸送層７を、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂの２層で構成した。そして、第１電子輸送層７ａに含まれるナノ粒子の平均粒径が、第２電子輸送層７ｂに含まれるナノ粒子の平均粒径よりも大きくなるようにすることで、第１電子輸送層７ａにポテンシャル井戸を形成する構成であった。
　これに対して、実施形態１の変形例２に係る発光デバイス１００の発光素子３は、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂそれぞれが同様な平均粒径となるＺｎＭｇＯのナノ粒子を含む。そして、第１電子輸送層７ａに含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比が、第２電子輸送層７ｂに含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比よりも小さくなっている点で相違する。すなわち、第１電子輸送層７ａに含まれる材料をＺｎ１－ｘ１Ｍｇｘ１Ｏとし、第２電子輸送層７ｂに含まれる材料をＺｎ１－ｘ２Ｍｇｘ２Ｏとしたとき、ｘ１＜ｘ２の関係を満たす。
　ここでＺｎＭｇＯは、ＺｎＯとＭｇＯとの混晶材料であり、ＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比の値が小さくなるにしたがって、ＺｎＭｇＯは電子親和力が大きくなる、つまりＣＢＭが深くなる。このため、第１電子輸送層７ａは、第２電子輸送層７ｂよりも電子親和力が大きくなる。これにより実施形態１の変形例２に係る発光素子３は、電子輸送層７にポテンシャル井戸を有した構成とすることができる。
　（変形例３）
　次に、図６を参照して、実施形態１の変形例３に係る発光デバイス１００について説明する。図６は、本開示の実施形態１の変形例３に係る発光素子３の各層における電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。図６は、外部から電圧が印加されておらず、正孔輸送層５、発光層６、および電子輸送層７それぞれの層が孤立している場合を示している。
　実施形態１の変形例３に係る発光デバイス１００は、実施形態１の発光デバイス１００の構成と比較して、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂの構成が以下の点で異なり、それ以外は、同様な構成となる。
　すなわち、実施形態１に係る発光デバイス１００は、発光素子３の電子輸送層７を、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂの２層で構成した。そして、第１電子輸送層７ａに含まれるナノ粒子の平均粒径が、第２電子輸送層７ｂに含まれるナノ粒子の平均粒径よりも大きくなるようにすることで、第１電子輸送層７ａにポテンシャル井戸を形成する構成であった。
　これに対して、実施形態１の変形例３に係る発光デバイス１００の発光素子３では、第１電子輸送層７ａに含まれる材料の組成と第２電子輸送層７ｂに含まれる材料の組成とを異ならせてポテンシャル井戸を形成する。
　より具体的には、実施形態１の変形例３に係る発光素子３では、第１電子輸送層７ａに含まれる材料を、第２電子輸送層７ｂに含まれる材料よりもＣＢＭが深い、換言すると電子親和力が大きい材料とする。図６に示す例では、第１電子輸送層７ａに含まれる材料を、正孔輸送層５と同様の深さのＣＢＭを有する材料、換言すると正孔輸送層５の電子親和力と等しい電子親和力となる材料とする。例えば、実施形態１の変形例３に係る発光素子３では、第１電子輸送層７ａに含まれる材料を、正孔輸送層５に含まれる材料（ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、およびＲｅＯ３のうちの少なくとも１つ）とする。一方、第２電子輸送層７ｂに含まれる材料を、第１電子輸送層７ａよりもＣＢＭが浅い、つまり電子親和力が小さい、例えば、ＺｎＯとする。
　このように、実施形態１の変形例３に係る発光素子３は、第１電子輸送層７ａに含まれる材料を、第２電子輸送層７ｂに含まれる材料よりもＣＢＭの深い材料とすることで、電子輸送層７にポテンシャル井戸を有した構成とすることができる。
　なお、実施形態１に係る発光デバイス１００では、電子輸送層７を第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂにより構成した。しかしながら、実施形態１に係る発光デバイス１００は、図７に示すように第２電子輸送層７ｂの代わりに電子注入層９を備えた構成としてもよい。図７は、本開示の実施形態１に係る発光デバイス１００の概略断面図である。
　このように発光デバイス１００が電子注入層９をさらに備えることで、以下の効果を得ることができる。すなわち、電子輸送層７が電子の移動度が小さく厚さを大きくできないような場合であっても、電子注入層９を設けることで、発光層６とカソード８との間に一定の厚みを設けることができる。このため、発光層６とカソード８との短絡の発生を防ぐことができる。
　なお、発光素子３が電子注入層９を備える構成の場合、発光素子３は、電子輸送層７および電子注入層９のうち少なくともいずれか１つにポテンシャル井戸を有する。例えば、発光素子３は、発光層６と電子注入層９との間にある電子輸送層７にポテンシャル井戸を有した構成としてもよい。
　［実施形態２］
　次に、図８、９を参照して、実施形態２に係る発光デバイス１０１について説明する。図８は、本開示の実施形態２に係る発光デバイス１０１の概略断面図である。図９は、本開示の実施形態２に係る発光デバイス１０１が備える発光素子３の各層における電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。図９は、外部から電圧が印加されておらず、正孔輸送層５、発光層６、および電子輸送層７それぞれの層が孤立している場合を示している。
　上記した実施形態１に係る発光デバイス１００は、発光素子３の電子輸送層７を、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂの２層で構成した。これに対して、実施形態２に係る発光デバイス１０１は、発光素子３の電子輸送層７を、第１電子輸送層７ａおよび第２電子輸送層７ｂに加えて、さらに第３電子輸送層７ｃの３層で構成した点で相違する。すなわち、図９に示すように、実施形態２に係る発光デバイス１０１では、発光素子３は、左から右にかけて、アノード４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７（第３電子輸送層７ｃ、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ）、およびカソード８が配されている。そして、第１電子輸送層７ａにポテンシャル井戸が形成されている。
　このように、実施形態２に係る発光デバイス１０１は、電子輸送層７が３層から構成され、ポテンシャル井戸が形成される第１電子輸送層７ａが第２電子輸送層７ｂと第３電子輸送層７ｃとの間に配置されている点を除き、実施形態１に係る発光デバイス１と同様となる。このため、同様な部材には同じ符号を付してその説明については省略する。
　具体的には、実施形態２に係る発光デバイス１０１は、上記した実施形態１に係る発光デバイス１００の構成において、電子輸送層７は、発光層６と第１電子輸送層７ａとの間に、さらに第３電子輸送層７ｃを含む。そして、この第３電子輸送層７ｃの電子親和力は、発光層６の電子親和力よりも大きく、かつ第１電子輸送層７ａの電子親和力よりも小さくなっている。換言すると、第３電子輸送層７ｃのＣＢＭは、発光層６のＣＢＭよりも深く、かつ第１電子輸送層７ａのＣＢＭよりも浅くなっている。
　また、第３電子輸送層７ｃのイオン化ポテンシャルの大きさは、第２電子輸送層７ｂのイオン化ポテンシャルの大きさと等しくなっている。換言すると第３電子輸送層７ｃのＶＢＭは、第２電子輸送層７ｂのＶＢＭと同じ深さとなっている。つまり、第３電子輸送層７ｃは、第２電子輸送層７ｂと同じ組成のナノ粒子によって構成されている。
　一方、第１電子輸送層７ａは、第２電子輸送層７ｂおよび第３電子輸送層７ｃと同じ組成のナノ粒子を含むが、第１電子輸送層７ａに含まれるナノ粒子の平均粒径は、第２電子輸送層７ｂおよび第３電子輸送層７ｃそれぞれに含まれるナノ粒子の平均粒径よりも１ｎｍ以上、大きくなる。
　このため、第１電子輸送層７ａの方が第２電子輸送層７ｂおよび第３電子輸送層７ｃよりも電子親和力が十分に大きくなる。したがって、実施形態２に係る発光デバイス１０１では、発光素子３は、第３電子輸送層７ｃと第２電子輸送層７ｂとの間にある第１電子輸送層７ａにポテンシャル井戸が形成された構成となる。
　したがって、実施形態２に係る発光デバイス１０１では、発光素子３は、発光層６におけるキャリアバランスを改善させて、発光効率を向上させることができる。また、発光層６において過剰となる電子を減少させることができるため、正孔輸送層５およびアノード４の劣化を抑制することができる。したがって、実施形態２に係る発光デバイス１０１は信頼性を高めることができる。
　なお、実施形態２に係る発光デバイス１０１では、発光素子３を構成する各層の材料の好適な組み合わせとして以下の例を挙げることができる。すなわち、発光素子３は、発光層６が量子ドットを含んでいる。そして、発光素子３は、アノード４がＩＴＯを含み、正孔輸送層５がＭｏＯ３を含み、ポテンシャル井戸が形成される第１電子輸送層７ａがＺｎＯを含み、第１電子輸送動７ａを挟み込む第２電子輸送層７ｂおよび第３電子輸送層７ｃがＺｎＭｇＯを含み、カソード８がＡｌを含む構成とすることが好適である。
　上記したように、実施形態２に係る発光デバイス１０１では、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ、および第３電子輸送層７ｃそれぞれを同じ組成のナノ粒子で構成し、このナノ粒子の平均粒径の大きさを制御することで第１電子輸送層７ａにポテンシャル井戸を形成する構成であった。しかしながらこの構成に限定されるものではない。例えば、以下の構成として第１電子輸送層７ａにポテンシャル井戸を形成する構成としてもよい。
　すなわち、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ、および第３電子輸送層７ｃは、同じ平均粒径のＺｎＯのナノ粒子を含む。そして、第１電子輸送層７ａに含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドが、第２電子輸送層７ｂおよび第３電子輸送層７ｃそれぞれに含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドよりもリガンド長が長くなる構成としてもよい。
　また、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ、および第３電子輸送層７ｃは、同じ平均粒径のＺｎＭｇＯナノ粒子を含む。そして、第１電子輸送層７ａに含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比は、第２電子輸送層７ｂおよび第３電子輸送層７ｃそれぞれに含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比よりも小さくなる構成としてもよい。
　あるいは、第１電子輸送層７ａに含まれる材料は、第２電子輸送層７ｂおよび第３電子輸送層７ｃそれぞれに含まれる材料よりもＣＢＭが深い材料であってもよい。例えば、第２電子輸送層７ｂおよび第３電子輸送層７ｃそれぞれに含まれる材料をＺｎＯのナノ粒子とし、第１電子輸送層７ａに含まれる材料を、正孔輸送層５を構成している、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、およびＲｅＯ３のうちの少なくとも１つのナノ粒子とすることができる。
　（変形例１）
　次に図１０を参照して、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１について説明する。図１０は、本開示の実施形態２の変形例１に係る発光素子３の各層における電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。図１０は、外部から電圧が印加されておらず、正孔輸送層５、発光層６、および電子輸送層７それぞれの層が孤立している場合を示している。
　上記した実施形態２に係る発光デバイス１０１では、発光素子３の電子輸送層７を、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ、および第３電子輸送層７ｃの３層で構成した。これに対して、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１は、発光素子３の電子輸送層７を、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ、および第３電子輸送層７ｃ、第４電子輸送層７ｄ、および第５電子輸送層７ｅの５層で構成する点で相違する。すなわち、図１０に示すように、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１では、発光素子３は、左から右にかけて、アノード４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７（第３電子輸送層７ｃ、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ、第４電子輸送層７ｄ、第５電子輸送層７ｅ）、およびカソード８が配されている。
　また、実施形態２に係る発光デバイス１０１では、発光素子３は、電子輸送層７において１つのポテンシャル井戸を有していた。これに対して、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１では、発光素子３は、電子輸送層７において２つのポテンシャル井戸を有する点で相違する。
　そして、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１は、第１電子輸送層７ａおよび第４電子輸送層７ｄに含まれる材料を、第２電子輸送層７ｂ、第３電子輸送層７ｃ、および第５電子輸送層７ｅに含まれる材料よりもＣＢＭが深くなる、換言すると電子親和力が大きくなるようにする。
　例えば、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ、第３電子輸送層７ｃ、第４電子輸送層７ｄ、および第５電子輸送層７ｅそれぞれに含まれる材料は、同様の組成を有する材料とする。そして、第１電子輸送層７ａおよび第４電子輸送層７ｄに含まれる材料の平均粒径が第２電子輸送層７ｂ、第３電子輸送層７ｃ、および第５電子輸送層７ｅに含まれる材料の平均粒径よりも１ｎｍ以上、大きくなるようにする。
　あるいは、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ、第３電子輸送層７ｃ、第４電子輸送層７ｄ、および第５電子輸送層７ｅそれぞれがＺｎＯのナノ粒子を含む構成とする。そして、第１電子輸送層７ａおよび第４電子輸送層７ｄそれぞれに含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドが、第２電子輸送層７ｂ、第３電子輸送層７ｃ、および第５電子輸送層７ｅそれぞれに含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドよりもリガンド長が長くなるようにしてもよい。
　あるいは、第１電子輸送層７ａ、第２電子輸送層７ｂ、第３電子輸送層７ｃ、第４電子輸送層７ｄ、および第５電子輸送層７ｅそれぞれがＺｎＭｇＯのナノ粒子を含む構成とする。そして、第１電子輸送層７ａおよび第４電子輸送層７ｄに含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比が、第２電子輸送層７ｂ、第３電子輸送層７ｃ、および第５電子輸送層７ｅそれぞれに含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比よりも小さくなるようにしてもよい。
　あるいは、第１電子輸送層７ａおよび第４電子輸送層７ｄが、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、およびＲｅＯ３のうちの少なくとも１つのナノ粒子により構成される。一方、第２電子輸送層７ｂ、第３電子輸送層７ｃ、および第５電子輸送層７ｅが、例えば、ＺｎＯのナノ粒子により構成されてもよい。
　このように、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１は、電子輸送層７において複数のポテンシャル井戸を有する構成とすることができるため、カソード８から発光層６への電子の輸送をより効果的に抑制することができる。
　したがって、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１は、発光層６におけるキャリアバランスを改善させて、発光効率を向上させることができる。また、発光層６において過剰となる電子を減少させることができるため、正孔輸送層５およびアノード４の劣化を抑制することができる。したがって、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１は信頼性を高めることができる。
　なお、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１では、発光素子３は、５層からなる電子輸送層７を備え、この電子輸送層７において２つのポテンシャル井戸を有する構成であった。しかしながら、実施形態２の変形例１に係る発光デバイス１０１が有するポテンシャル井戸の個数は２つに限定されるものではなく、２つよりも多くてもよい。また、形成されるポテンシャル井戸の個数に応じて、電子輸送層７構成する層数を増やしてもよい。
　また、実施形態２に係る発光デバイス１０１は、上記した実施形態１に係る発光デバイス１００と同様に、電子輸送層７とカソード８との間に電子注入層９をさらに備えた構成としてもよい。
　また、上記した実施形態１および実施形態２では、量子ドット６１を含む発光層６を備えた発光素子３を例に挙げて説明した。しかしながら、発光素子３が備える発光層６は、量子ドットを含まない構成としてもよい。この構成の場合、発光層６を、例えば、有機の蛍光材料や燐光材料により構成することができる。
　また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
　　１　　発光デバイス
　　２　　アレイ基板
　　３　　発光素子
　　４　　アノード
　　５　　正孔輸送層
　　６　　発光層
　　７　　電子輸送層
　　７ａ　第１電子輸送層
　　７ｂ　第２電子輸送層
　　７ｃ　第３電子輸送層
　　７ｄ　第４電子輸送層
　　７ｅ　第５電子輸送層
　　８　　カソード
　　９　　電子注入層
　１０　　真空準位
　６１　　量子ドット
１００　　発光デバイス
１０１　　発光デバイス

Claims (22)

  1. 　カソードと、
    　アノードと、
    　前記カソードと前記アノードとの間に設けられた発光層と、
    　前記カソードと前記発光層との間に設けられた電子輸送層と、を備え、
    　前記カソードと前記発光層との間において電子親和力が周囲よりも大きくなる領域であるポテンシャル井戸を有する発光素子。
  2. 　前記電子輸送層と前記カソードとの間に設けられた電子注入層を備え、
    　前記電子輸送層および前記電子注入層の少なくともいずれか１つにポテンシャル井戸を有する請求項１に記載の発光素子。
  3. 　前記電子輸送層は、前記発光層から前記カソードに向かって順に隣接して配置される、前記ポテンシャル井戸が形成される第１電子輸送層と、第２電子輸送層とを含み、
    　前記第１電子輸送層の電子親和力は、前記発光層の電子親和力および前記第２電子輸送層の電子親和力よりも大きくなる請求項１または２に記載の発光素子。
  4. 　前記第１電子輸送層のイオン化ポテンシャルの大きさは、前記第２電子輸送層のイオン化ポテンシャルの大きさと等しくなる請求項３に記載の発光素子。
  5. 　前記第１電子輸送層と前記第２電子輸送層とは同じ組成のナノ粒子を含み、
    　前記第１電子輸送層に含まれるナノ粒子の平均粒径は、前記第２電子輸送層に含まれるナノ粒子の平均粒径よりも大きい請求項４に記載の発光素子。
  6. 　前記第１電子輸送層に含まれるナノ粒子の平均粒径と、前記第２電子輸送層に含まれるナノ粒子の平均粒径とは１ｎｍ以上異なる請求項５に記載の発光素子。
  7. 　前記第１電子輸送層および前記第２電子輸送層は、ＺｎＯのナノ粒子を含み、
    　前記第１電子輸送層に含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドは、前記第２電子輸送層に含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドよりもリガンド長が長い、請求項３に記載の発光素子。
  8. 　前記第１電子輸送層および前記第２電子輸送層は、ＺｎＭｇＯのナノ粒子を含み、
    　前記第１電子輸送層に含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比は、前記第２電子輸送層に含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比よりも小さい、請求項３に記載の発光素子。
  9. 　前記電子輸送層は、前記発光層と前記第１電子輸送層との間に、さらに第３電子輸送層を含み、
    　前記第３電子輸送層の電子親和力は、前記発光層の電子親和力よりも大きく、かつ前記第１電子輸送層の電子親和力よりも小さい、請求項３に記載の発光素子。
  10. 　前記第３電子輸送層のイオン化ポテンシャルの大きさは、前記第１電子輸送層のイオン化ポテンシャルおよび前記第２電子輸送層のイオン化ポテンシャルの大きさと等しくなる請求項９に記載の発光素子。
  11. 　前記第３電子輸送層は、前記第１電子輸送層および前記第２電子輸送層と同じ組成のナノ粒子を含み、
    　前記第１電子輸送層に含まれるナノ粒子の平均粒径は、前記第２電子輸送層および前記第３電子輸送層に含まれるナノ粒子の平均粒径よりも大きい請求項９または１０に記載の発光素子。
  12. 　前記第１電子輸送層に含まれるナノ粒子の平均粒径と、前記第２電子輸送層および前記第３電子輸送層に含まれるナノ粒子の平均粒径とは１ｎｍ以上異なる請求項１１に記載の発光素子。
  13. 　前記第１電子輸送層、前記第２電子輸送層、および前記第３電子輸送層は、ＺｎＯのナノ粒子を含み、
    　前記第１電子輸送層に含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドは、前記第２電子輸送層および前記第３電子輸送層に含まれるＺｎＯに配位結合するリガンドよりもリガンド長が長い、請求項９または１０に記載の発光素子。
  14. 　前記第１電子輸送層、前記第２電子輸送層、および前記第３電子輸送層は、ＺｎＭｇＯのナノ粒子を含み、
    　前記第１電子輸送層に含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比は、前記第２電子輸送層および前記第３電子輸送層に含まれるＺｎＭｇＯにおけるＭｇの組成比よりも小さい、請求項９または１０に記載の発光素子。
  15. 　前記第１電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲の値となる、請求項３から１４のうちのいずれか１項に記載の発光素子。
  16. 　前記アノードと前記発光層との間に、前記アノードから注入された正孔を前記発光層に輸送する正孔輸送層を備え、
    　前記正孔輸送層の電子親和力が前記アノードの仕事関数よりも大きくなる請求項３から１５のうちのいずれか１項に記載の発光素子。
  17. 　前記正孔輸送層の電子親和力が前記発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きくなる請求項１６に記載の発光素子。
  18. 　前記第１電子輸送層の電子親和力と前記正孔輸送層の電子親和力とが等しい請求項１６または１７に記載の発光素子。
  19. 　前記第１電子輸送層が含む材料は、前記正孔輸送層が含む材料と同じである請求項１８に記載の発光素子。
  20. 　前記正孔輸送層は、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、および酸化レニウムのうちの少なくともいずれか１つを含む請求項１９に記載の発光素子。
  21. 　前記発光層は、量子ドットを含む請求項１から２０のうちのいずれか1項に記載の発光素子。
  22. 　薄膜トランジスタと、
    　前記薄膜トランジスタと電気的に接続された、請求項１から２１のうちいずれか１項に記載の発光素子と、
    を備える発光デバイス。
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