WO2023073783A1 - 発光素子、発光素子の製造方法、表示装置 - Google Patents

発光素子、発光素子の製造方法、表示装置 Download PDF

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WO2023073783A1
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quantum dot
light
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halogen element
core
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PCT/JP2021/039359
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吉裕 上田
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シャープディスプレイテクノロジー株式会社
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode

Definitions

  • the present invention relates to light-emitting elements and the like.
  • Patent Document 1 discloses a method of adding fluoride anions to the surface of quantum dots.
  • a light-emitting element includes a first electrode and a second electrode, a light-emitting layer disposed between the first electrode and the second electrode, and a light-emitting layer between the light-emitting layer and the second electrode.
  • a functional layer disposed thereon, wherein the light-emitting layer includes a first quantum dot section including first quantum dots; and a second quantum dot disposed between the first quantum dot section and the functional layer. and a second quantum dot portion containing, one of the first quantum dot portion and the second quantum dot portion contains a predetermined concentration of a halogen element, and the other does not contain a halogen element, or the predetermined concentration Contains a lower concentration of halogen elements than
  • the luminous efficiency of the light emitting element is enhanced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a light-emitting element according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structural example of a 1st quantum dot and a 2nd quantum dot.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light-emitting element according to Example 1;
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the depth of the light-emitting layer (distance from the ETL) and the halogen element concentration.
  • 3 is a band diagram of the light emitting device of Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing another configuration example of the light emitting device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing another configuration example of the light emitting device according to the first embodiment;
  • FIG. 2 is a band diagram showing examples of band gaps of respective parts of a light-emitting element;
  • FIG. 4 is a band diagram showing an example combination of a first quantum dot and HTL and an example combination of a second quantum dot and ETL;
  • FIG. 4 is a band diagram showing an example of a combination of first quantum dots, second quantum dots, HTL and ETL;
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration X1 of FIG. 14;
  • FIG. 16 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 15;
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration X2 of FIG. 14;
  • FIG. 18 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 17;
  • 15 is a cross-sectional view showing the configuration X3 of FIG. 14;
  • FIG. FIG. 20 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 19;
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration X4 of FIG. 14;
  • FIG. 22 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 21;
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration X5 of FIG. 14;
  • FIG. 24 is a band diagram of the light emitting element of FIG. 23; 6 is a flow chart showing a method for manufacturing a quantum dot material according to Example 2.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a method for manufacturing a quantum dot material according to Example 2.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of a light-emitting element of Example 3;
  • FIG. 28 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 27;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of a light-emitting element of Example 4;
  • FIG. 30 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 29;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display device according to a second embodiment;
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a light-emitting device according to Embodiment 1.
  • the light-emitting element 10 according to the first embodiment includes a first electrode D1 and a second electrode D2, a light-emitting layer (active layer) EM disposed between the first electrode D1 and the second electrode D2, the first electrode D1 and It has a functional layer T1 arranged between the light emitting layers EM and a functional layer T2 arranged between the light emitting layers EM and the second electrode D2.
  • the planar direction of the first and second electrodes D1 and D2 is the x direction, and the direction perpendicular to the x direction is the y direction (layer thickness direction).
  • the second electrode D2 is positioned above the first electrode D1. That is, the second electrode D2 is formed in a later step than the first electrode D1. For example, the second electrode D2 is arranged at a position farther in the y direction than the first electrode D1 with respect to a pixel circuit substrate (described later) including a thin film transistor.
  • the first electrode D1 may be an anode
  • the second electrode D2 may be a cathode
  • the functional layer T1 may be a hole transport layer (HTL)
  • the functional layer T2 may be an electron transport layer (ETL).
  • a hole injection layer may be provided between the anode (D1) and the hole transport layer (T1)
  • an electron injection layer may be provided between the cathode (D2) and the electron transport layer (T2).
  • the light-emitting layer EM includes a first quantum dot portion Q1 including a first quantum dot QF and a second quantum dot QS, and a second quantum dot portion Q1 disposed between the first quantum dot portion Q1 and the functional layer T2 (ETL). and a dot portion Q2.
  • One of the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 contains a halogen element at a predetermined concentration, and the other does not contain a halogen element or contains a halogen element at a concentration lower than the predetermined concentration.
  • the predetermined concentration may be, for example, a concentration arbitrarily selected from the range of 10 15 particles/cm 3 to 10 23 particles/cm 3 .
  • the second quantum dot portion Q2 does not contain a halogen element or has a concentration lower than 10 18 /cm 3 It may contain a halogen element.
  • the first quantum dot portion Q1 may contain a predetermined concentration of a halogen element, and the first quantum dot portion Q1 may be arranged at a position closer to the anode (for example, D1) than the second quantum dot portion Q2.
  • the anode may be located in a lower layer than the cathode (forward structure) or may be located in an upper layer (reverse structure).
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 do not necessarily need to be laminated in contact with each other, and even if another layer is interposed between them, the same effect (a range in which the explanation of the effect is not inconsistent) is shown.
  • a third quantum dot portion is arranged between the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2, and the halogen element concentration of the third quantum dot portion is the same as the halogen element concentration of the first quantum dot portion Q1. It may be a value between the halogen element concentration of the two-quantum dot portion Q2 (a value larger than one and smaller than the other).
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 do not necessarily have to be formed in a layer shape, a film shape, or a state having a uniform film thickness, and are formed in an island shape or a shape having unevenness. Also, similar effects (in a range where the description of the effects is consistent) are exhibited at least where the first quantum dot portion Q1 or the second quantum dot portion Q2 is formed. However, if the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in layers or films, it is preferable because the effects of the present disclosure are exhibited over a wide range facing each other in layers or films. Moreover, if the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in a state of having a uniform film thickness, the degree of effect is the same in the portions having a uniform film thickness, which is more desirable.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the first quantum dot and the second quantum dot.
  • a core-shell quantum dot includes a core and a shell formed on at least a portion of the surface of the core. A shell may cover the entire core.
  • the first quantum dot QF may contain a core C1, a shell S1, and a ligand L, and may contain a halogen element h in at least one of the core C1 and the shell S1.
  • the halogen element h may be fluorine (F), or any one of chlorine (Cl), bromine (Br), and iodine (I).
  • the halogen element h may deactivate the surface defects k of the core C1 or the shell S1, and the ligand L may deactivate the surface defects k of the shell S1. Surface defects that are not deactivated can be non-radiative centers, carrier traps.
  • the halogen element h acquires and stabilizes electrons of the surface defect k, thereby inactivating the surface defect k
  • the second quantum dot QS may comprise a core C2, a shell S2, and a ligand L At least one of the core C2 and the shell S2 may contain a halogen element h.
  • the halogen element h may be fluorine (F), or any one of chlorine (Cl), bromine (Br), and iodine (I). Halogen element h may deactivate surface defects k of core C2 or shell S2, and ligand L may deactivate surface defects k of shell S2.
  • Semiconductor nanoparticles can be used as the first and second quantum dots QF/QS.
  • semiconductor nanoparticles is meant particles with a maximum width of 100 nm or less.
  • the shape of the semiconductor nanoparticles is not particularly limited as long as it satisfies the above maximum width, and is not limited to a spherical three-dimensional shape (circular cross-sectional shape).
  • a polygonal cross-sectional shape, a rod-like three-dimensional shape, a branch-like three-dimensional shape, a three-dimensional shape having an uneven surface, or a combination thereof may be used.
  • Semiconductor nanoparticles include semiconductors.
  • a semiconductor as used herein means a material that has a certain bandgap and can emit light, and includes at least the following materials.
  • the semiconductor here includes, for example, at least one selected from the group consisting of II-VI group compounds, III-V group compounds, chalcogenides and perovskite compounds.
  • the group II-VI compound means a compound containing a group II element and a group VI element
  • the group III-V compound means a compound containing a group III element and a group V element.
  • Group II elements include Group 2 elements and Group 12 elements
  • Group III elements include Group 3 elements and Group 13 elements
  • Group V elements include Group 5 elements and Group 15 elements
  • Group VI elements include Group 6 and 16 elements may be included.
  • Group II-VI compounds include, for example, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe and HgTe.
  • the Group III-V compound includes, for example, at least one selected from the group consisting of GaAs, GaP, InN, InAs, InP and InSb.
  • a chalcogenide is a compound containing a Group VIA (16) element, and includes, for example, CdS or CdSe. A chalcogenide may contain these mixed crystals.
  • the perovskite compound has, for example, a composition represented by the general formula CsPbX3.
  • the constituent element X contains at least one selected from the group consisting of Cl, Br and I, for example.
  • Semiconductor nanocrystal particles may emit light at a wavelength corresponding to the bandgap as electroluminescence.
  • the bandgap varies with the size and composition of the semiconductor nanocrystalline particles.
  • the particle size of the semiconductor nanocrystal particles is, for example, 0.5 [nm] to 100 [nm], and may be 1.0 [nm] to 10 [nm].
  • the shape of the semiconductor nanocrystal particles is not limited to a spherical shape, and may be, for example, an ellipsoidal shape, a polyhedral shape, a rod shape, a three-dimensional branched shape, or a three-dimensional shape having surface irregularities, or a combination of these three-dimensional shapes. .
  • Semiconductor nanocrystal particles include, for example, Cd (cadmium), S (sulfur), Te (tellurium), Se (selenium), Zn (zinc), In (indium), N (nitrogen), P (phosphorus), As ( arsenic), Sb (antimony), Al (aluminum), Ga (gallium), Pb (lead), Si (silicon), Ge (germanium), and Mg (magnesium). It may also include a semiconducting material of construction. Specific examples of semiconductor materials include CdSe (cadmium selenide), InP (indium phosphide), and ZnSe (zinc selenide).
  • the first quantum dots QF and the second quantum dots QS may be made of the same material, or may be made of different materials.
  • the first quantum dots QF and the second quantum dots QS may be core-shell type or shellless type in which the core is exposed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light-emitting device according to Example 1.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in this order on the functional layer T1 (HTL), and the first quantum dot portion Q1 contains a halogen element at a predetermined concentration.
  • the second quantum dot portion Q2 does not contain a halogen element.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 may be layered.
  • the halogen element concentration (predetermined concentration: the number of halogen elements per unit volume) of the first quantum dot portion Q1 may be in the range of 10 15 /cm 3 to 10 23 /cm 3 , and may be 10 15 /cm 3 to 10 19 /cm 3 (average concentration).
  • the first quantum dot QF includes a core C1 containing no halogen element, a shell S1 containing a halogen element, and a ligand L.
  • the surface defects k of the shell S1 may be inactivated by the halogen element h.
  • Surface defects k of shell S1 may be inactivated by ligands L.
  • the second quantum dot QS includes a core C2 that does not contain a halogen element, a shell S2 that does not contain a halogen element, and ligands L. Surface defects k of shell S2 may be inactivated by ligand L.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the depth of the light-emitting layer (distance from the ETL) and the halogen element concentration. From FIG. 4 , the halogen element concentration is almost 0 up to a predetermined depth (up to the upper end of the first quantum dot portion Q1), and after the predetermined depth (below the upper end of the first quantum dot portion Q1), the halogen element concentration is rises to a predetermined concentration. Such a profile can be evaluated and confirmed by, for example, SIMS, AES, etc. after forming the light-emitting layer EM.
  • FIG. 5 is a band diagram of the light emitting device of Embodiment 1.
  • FIG. The gap between the conduction band bottom (CBM) and the valence band top (VBM) is the bandgap.
  • CBM and VBM are negative values (unit: eV) with the vacuum level as the reference (0). is the ionization energy.
  • the gap may indicate the existence of the gap itself, or may indicate the size of the gap on the band diagram.
  • the CBM of the second quantum dot QS may be the shallower one (closer to the vacuum level) of the CBM of the core C2 and the CBM of the shell S2.
  • the VBM of the first quantum dot QF may be the deeper one (farther from the vacuum level) than the VBM of the core C1 and the VBM of the shell S1.
  • deep or “low” for CBM or VBM means “corresponding electron affinity or ionization energy is large”
  • shallow or “high” for CBM or VBM means “corresponding It means that the electron affinity and ionization energy for
  • the CBM of the second quantum dot QS (the CBM of S2) is shallower than the CBM of the first quantum dot QF (the CBM of S1). Further, the gap between the VBM of the hole transport layer HTL and the VBM of the first quantum dots QF (VBM of S1) is greater than the gap between the CBM of the second quantum dots QS (CBM of S2) and the CBM of the electron transport layer ETL. is also small.
  • a light-emitting element generally has low hole mobility, and most of the holes injected into the light-emitting layer EM from the first electrode D1 (anode) through the functional layer T1 (HTL) are distributed in a region close to the HTL. There is a high probability that radiative recombination will occur in that region.
  • the halogen element concentration in the first quantum dot portion Q1 near the HTL is high, and the surface defect k of the shell S1 of the first quantum dot QF is inactivated by the halogen element h and the ligand L. Quantum efficiency is enhanced.
  • a halogen element has the effect of deepening the CBM, but since the second quantum dot portion Q2 near the ETL does not contain a halogen element, as shown in FIG. gap with CBM) does not decrease.
  • the shell S2 of the second quantum dots QS has surface defects k that are not inactivated, electron injection is suppressed. As a result, the carrier balance can be enhanced in a quantum dot light-emitting device that generally has an excess of electrons.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency.
  • the concentration of halogen arranged on the shell surface decreases from the HTL side to the ETL side (g1)
  • the light-emitting layer does not contain a halogen element (g3)
  • the external quantum efficiency (EQE) is higher than the case (g2) where the concentration of halogen arranged on the shell surface does not change in the layer thickness direction, and the luminous efficiency is excellent.
  • the thickness of the first quantum dot portion Q1 may be smaller than that of the second quantum dot portion Q2.
  • the probability of recombination of electrons and holes in the first quantum dots QF increases.
  • hole injection into the first quantum dots QF is improved, the luminous efficiency in the first quantum dot portions Q1 is increased.
  • the core C1 and the core C2 may be the same material, the shell S1 and the shell S2 may be the same material, or the core C1 and the core C2 may be the same material.
  • the shell S1 and the shell S2 may be made of different materials, the core C1 and the core C2 may be made of different materials, and the shell S1 and the shell S2 may be made of the same material, or the core C1 and the core C2 may be made of different materials. In terms of materials, shell S1 and shell S2 may also be of different materials.
  • the inclusion of the ligand material (decorative compound) in the first quantum dot portion Q1 may be regarded as the first quantum dot QF having a ligand.
  • the fact that the second quantum dot portion Q2 contains the ligand material may be regarded as having a ligand in the second quantum dot QS.
  • the ligand material may contain an organic compound, may contain a halogen element, or may contain a metal element.
  • concentration of the ligand material in the first quantum dot portion Q1 may be lower than the concentration of the ligand material in the second quantum dot portion Q2.
  • the ligand material has n (n is a natural number) carbon atoms each bonded to a hydrogen atom, or n chain structures in which different elements are bonded to two coordinates of an element that can take 4 or more coordinations. and the mass ratio of the ligand material to the first quantum dots QF may be 5/(10 ⁇ n) or less. n may be 3 or more.
  • the ligand material may be an inorganic compound or an organic compound or a perfluoro compound having an n-chain structure.
  • FIG. 7 is a flow chart showing a method for manufacturing a quantum dot material according to Example 1.
  • the first electrode D1 is formed in step S1
  • the functional layer T1 (HTL) is formed in step S2
  • the first quantum dot portion Q1 is formed in step S3
  • the second quantum dot portion Q2 is formed in step S4.
  • the functional layer T2 (ETL) is formed in step S5
  • the second electrode D2 is formed in step S6.
  • the first electrode D1 which is a reflective electrode
  • the reflective electrode may be made of a light reflective material such as a metal such as Ag or Al (aluminum), an alloy containing these metals, or the like. (for example, a laminated structure such as ITO/Ag alloy/ITO, ITO/Ag/ITO, or Al/IZO).
  • step S2 for example, a solution in which poly-TPD, which is an HTL material, is dispersed in a chlorobenzene solvent is applied, and the solvent is removed.
  • a hole injection layer including HTL materials such as NiO, PEDOT:PSS, or MoO3 ) may be formed.
  • step S3 a first colloidal solution containing first quantum dots QF containing a halogen element on the surface and a solvent (eg, octane) is applied onto the functional layer T1, and the solvent is removed. Thereby, the first quantum dot portion Q1 is formed.
  • a ligand material may be contained in the first quantum dot portion Q1, and after the first quantum dot portion Q1 is formed, part (excess) of the ligand material may be discharged by applying a liquid.
  • step S4 a step of applying a second colloidal solution containing the second quantum dots QS that do not contain a halogen element and a solvent (for example, octane) onto the first quantum dot part Q1 and removing the solvent is performed. Thereby, the second quantum dot portion Q2 is formed.
  • a solvent for example, octane
  • step S5 for example, a solution (nanoparticle solution) in which ZnO nanoparticles, which are ETL materials, are dispersed in a solvent is applied onto the light-emitting layer EM, and the solvent is removed.
  • the second electrode D2 which is a translucent electrode, may be formed.
  • the translucent electrode is, for example, a translucent material such as ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), AgNW (silver nanowire), MgAg (magnesium-silver) alloy thin film, Ag (silver) thin film, etc. formed by ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), AgNW (silver nanowire), MgAg (magnesium-silver) alloy thin film, Ag (silver) thin film, etc. formed by ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), AgNW (silver nanowire), MgAg (magnesium-silver) alloy thin film, Ag (silver) thin film, etc. formed by ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), AgNW (silver nanowire), MgAg (magnesium-silver) alloy thin film
  • FIG. 8 is a flow chart showing a method for manufacturing the first quantum dot material.
  • FIG. 9 is a timing chart showing the temperature of the reactor over time.
  • step S101 raw material adjustment is performed.
  • step S102 solvent adjustment is performed.
  • step S103 a solvent is introduced into the reactor.
  • step S104 an inert gas (for example, argon) is enclosed.
  • step S105 the reactor is heated to 300° C. to liquefy the solvent.
  • a core raw material eg, diethyl Cd, powdered selenium Se
  • step S107 raw material decomposition and nucleation occur.
  • step S108 the temperature of the reactor is lowered to 200°C (400°C/min).
  • step S109 core C1 grows (10 nm/200 minutes) and diethyl Cd is consumed.
  • step S110 the temperature of the reactor is lowered to 100°C (30°C/sec).
  • step S111 heat treatment is performed for one hour.
  • step S112 the reactor is heated to 200°C.
  • step S113 shell raw materials (diethyl Zn, powdered sulfur S) are injected into the reactor.
  • step S114 shell S1 grows (10 nm/200 minutes) and diethyl Zn is consumed.
  • step S115 a halogen element material (fluoromethane, trifluoroacetic acid, etc.) is injected into the reactor and held for 1 to 5 minutes.
  • step S116 the temperature of the reactor is lowered to 100°C (30°C/sec).
  • step S117 heat treatment is performed for one hour.
  • step S118 ligand addition processing is performed. Thereby, a quantum dot material containing quantum dots having a core containing a halogen element, a shell containing a halogen element, and a ligand is obtained.
  • the molar ratio of group II raw materials (diethyl Cd, diethyl Zn), group VI raw materials (selenium Se, sulfur S), and halogen element raw materials (fluoromethane, etc.) is, for example, 10:9:0.01.
  • step S3 of FIG. 7 by dispersing the quantum dot material obtained in FIG. 8 in a solvent, a first colloidal solution containing the first quantum dots QF can be produced.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing another configuration example of the light-emitting element according to Embodiment 1.
  • FIG. The light emitting device 10 of FIG. 10 includes an insulating layer ZL arranged between the second quantum dot portion Q2 and the functional layer T2 (ETL). In this case, charge injection from the functional layer T2 (ETL) to the light-emitting layer EM is suppressed by the insulating layer ZL, improving carrier balance.
  • the insulating layer ZL may not have an island shape and may not have a uniform film thickness.
  • the insulating layer ZL may be amorphous and contain at least one of glass-based, tetrafluoroethylene-based, and silicone-based materials. From the viewpoint of light utilization efficiency, the insulating layer ZL preferably has a light transmittance of 80% or more in the visible light range.
  • the insulating layer ZL may contain an ether-based, perfluoro-based, or hydrocarbon-based solvent. This will reinforce the effect of suppressing electron injection.
  • the thickness of the insulating layer ZL is preferably 5 nm or less. By doing so, the tunnel current flowing through the second quantum dot portion Q2 is maintained.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing another configuration example of the light emitting element according to Embodiment 1.
  • the first electrode D1 which is an anode
  • the second electrode D2 which is a cathode (reverse structure).
  • D2 cathode
  • functional layer T2 ETL
  • second quantum dot portion Q2 first quantum dot portion Q1, functional layer T1 (HTL)
  • second electrode D2 anode
  • FIG. 12 is a band diagram showing an example of the bandgap of each part of the light emitting element.
  • the first quantum dot and the second quantum dot do not contain a halogen element
  • the bandgap of the core (C1) exists within the bandgap of the shell of the first quantum dot
  • the bandgap of the shell of the second quantum dot The model shows a case where the core (C2) bandgap may exist within the gap.
  • the bandgap of the HTL ⁇ the bandgap of the core C1 of the first quantum dot, and the VBM of the core C1 of the first quantum dot may be the same as the VBM of the HTL (M1), which is less than the VBM of the HTL. may be higher (M2 ⁇ M4) or lower than the HTL VBM (M3).
  • the bandgap of the HTL and the bandgap of the core C1 of the first quantum dot may overlap (M1 to M3) or may not overlap (M4).
  • the bandgap of HTL the bandgap of core C1 of the first quantum dot
  • the VBM of core C1 of the first quantum dot may be the same as the VBM of HTL (M5), which is less than the VBM of HTL. may be higher (M6, M8) or lower than the HTL VBM (M7).
  • the bandgap of the HTL and the bandgap of the core C1 of the first quantum dot may overlap (M5 to M7) or may not overlap (M8).
  • the bandgap of HTL > the bandgap of core C1 of the first quantum dot, and the VBM of core C1 of the first quantum dot may be the same as the VBM of HTL (M9), which is higher than the VBM of HTL. may be higher (M10 and M12) or lower than the HTL VBM (M11).
  • the bandgap of the HTL and the bandgap of the core C1 of the first quantum dot may overlap (M9 to M11) or may not overlap (M12).
  • Models M1 to M12 can be used, but models M5 to M7 and models M9 to M11 are often used.
  • the bandgap of the ETL ⁇ the bandgap of the core C2 of the second QD, and the CBM of the core C2 of the second QD is not the same as the CBM of the ETL, but the core of the second QD
  • the CBM of C2 may have the same configuration as the ETL.
  • the VBM of the core C2 of the second quantum dot and the VBM of the ETL may be the same or similar, and the CBM of the core C2 of the second quantum dot may be higher than the ETL (M13).
  • both the VBM and CBM of the core C2 of the second quantum dot may be higher than the VBM and CBM of the ETL, respectively (M14), the VBM of the ETL is higher than the VBM of the core C2 of the second quantum dot, and the second quantum dot
  • the dot core C2 CBM may be lower than the ETL CBM (M15). These may all be higher than the ETL CBM (M14) and lower than the ETL CBM (M15).
  • the bandgap of the ETL and the bandgap of the core C2 of the second quantum dot overlap (M13-M15).
  • the bandgap of ETL the bandgap of core C2 of the second quantum dot
  • the CBM of core C2 of the second quantum dot may be the same as the ETL CBM (M16), which is less than the ETL CBM.
  • VBM may also be higher than ETL (M17), lower than CBM of ETL and VBM may also be lower than ETL (M18).
  • the bandgap of ETL > the bandgap of core C2 of the second quantum dot, the CBM of core C2 of the second quantum dot is lower than the CBM of ETL, and the VBM is the same or similar to the VBM of ETL.
  • M19 higher than the ETL CBM
  • VBM may also be higher than the ETL VBM (M20), lower than the ETL CBM
  • VBM may also be lower than the ETL VBM (M21).
  • the bandgap of the ETL and the bandgap of the core C2 of the second quantum dot overlap (M19-M21).
  • Models M13 to M21 can be used, but models M16 to M21 are often used.
  • the Fermi level Ef of the HTL may be above the center (vacuum level side) of the bandgap HG, at the center, or below the center. (P-type semiconductor) is often used.
  • the Fermi levels Ef of the first and second quantum dots QF/QS are above the center (vacuum level side) of the bandgap QG, above the center, or below the center. Although it is good, there are many examples of using the center (intrinsic semiconductor).
  • the ETL Fermi level Ef may be above the center (vacuum level side) of the bandgap EG, at the center, or below the center. N-type semiconductors) are often used.
  • FIG. 13 is a band diagram showing an example combination of the first quantum dot and HTL and an example combination of the second quantum dot and ETL.
  • a P-type semiconductor is used for the HTL
  • an intrinsic semiconductor is used for the first and second quantum dots
  • an N-type semiconductor is used for the ETL.
  • the core C1 and shell S1 of the first quantum dots QF do not contain a halogen element.
  • the core C1 of the first quantum dots QF contains a halogen element, and the shell S1 does not contain a halogen element.
  • the core C1 of the first quantum dots QF does not contain a halogen element, and the shell S1 contains a halogen element.
  • the core C1 and shell S1 of the first quantum dots QF contain a halogen element. It can be seen from FIG. 13 that the hole injection barrier is small in the combination A2 and large in the combination A3. From the viewpoint of carrier balance, which assumes an excess of electrons, the hole injection barrier should be as small as possible.
  • the detection concentration of the halogen element in a portion of the shell surface is 10 15 If there are quantum dots (QF or QS) that are less than 1/cm 3 or less than the detection limit (undetected) of the measurement device, it may be considered that “the shell does not contain a halogen element”. Similarly, in one cross section of the quantum dot portion (Q1 or Q2) obtained by cutting the light emitting device 10 along a plane parallel to the arbitrary thickness direction (y direction), the detection concentration of the halogen element in a portion of the core surface is 10%. If there are quantum dots (QF or QS) that are less than 15 /cm 3 or less than the detection limit (undetected) of the measurement device, it may be considered that “the core does not contain a halogen element”.
  • the detection concentration of the halogen element at or near the shell surface is 10. If there are quantum dots (QF or QS) of 15 /cm 3 or more, it may be considered that “the shell contains a halogen element”.
  • the detection concentration of the halogen element at or near the core surface is If there are quantum dots (QF or QS) of 10 15 /cm 3 or more, it may be considered that “the core contains a halogen element”.
  • the core C2 and shell S2 of the second quantum dots QS do not contain halogen elements.
  • the core C2 of the second quantum dot QS contains a halogen element and the shell S2 does not contain a halogen element.
  • the core C2 of the second quantum dot QS does not contain a halogen element, and the shell S2 contains a halogen element.
  • the core C2 and shell S2 of the second quantum dots QS contain a halogen element. It can be seen from FIG. 13 that the electron injection barrier is small in the combination B3 and large in the combination B2. From the viewpoint of carrier balance, which assumes an excess of electrons, the electron injection barrier should be large.
  • FIG. 14 is a band diagram showing a combination example of the first quantum dot, the second quantum dot, and the HTL and ETL.
  • a configuration X4 using the combination A2 and a configuration X5 using the combination A2 and the combination B4 will be described.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing configuration X1 in FIG. 16 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 15.
  • FIG. 15 the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in this order on the functional layer T1 (HTL), and the first quantum dot portion Q1 contains a halogen element at a predetermined concentration.
  • the second quantum dot portion Q2 contains a halogen element at a concentration lower than a predetermined concentration.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 may be layered.
  • the first quantum dot QF includes a core C1 containing a halogen element, a shell S1 containing a halogen element, and a ligand L.
  • the surface defects k of the core C1 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defects k of the shell S1 may be deactivated by the halogen element h.
  • Surface defects k of shell S1 may be inactivated by ligands L.
  • the bandgap of the core C1 may exist within the bandgap of the shell S1 of the first quantum dot QF (the shell S1 has a shallower CBM and a deeper VBM than the core C1).
  • the second quantum dot QS includes a core C2 containing a halogen element, a shell S2 containing no halogen element, and a ligand L.
  • the surface defect k of the core C2 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defect k of the shell S2 may be deactivated by the ligand L.
  • the bandgap of the core C2 may exist within the bandgap of the shell S2 of the second quantum dot QS (the shell S2 has a shallower CBM and a deeper VBM than the core C2).
  • the second quantum dots QS have a portion inside the surface where the halogen element concentration is higher than the surface, so that the second quantum dots QS have a core C2 containing a halogen element and a shell S2 not containing a halogen element. It can be regarded as
  • the hole injection barrier is smaller and the electron injection barrier is larger than in the case where the concentration of halogen arranged on the shell surface does not change in the layer thickness direction (g2 in FIG. 6), so the carrier balance is improved. improves.
  • the EQE is increased in the configuration X1 shown in FIG.
  • the core C1 and the core C2 may be the same material, the shell S1 and the shell S2 may be the same material, or the core C1 and the core C2 may be the same material.
  • the shell S1 and the shell S2 may be made of different materials, the core C1 and the core C2 may be made of different materials, and the shell S1 and the shell S2 may be made of the same material, or the core C1 and the core C2 may be made of different materials.
  • shell S1 and shell S2 may also be of different materials.
  • the halogen element of the core C1, the halogen element of the shell S1, and the halogen element of the core C2 may be the same (one element) or different (two or three elements).
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing configuration X2 in FIG. 18 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 17.
  • FIG. 17 In the light emitting device 10 of FIG. 17, the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in this order on the functional layer T1 (HTL), and the first quantum dot portion Q1 contains a halogen element at a predetermined concentration. , the second quantum dot portion Q2 does not contain a halogen element.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 may be layered.
  • the first quantum dot QF includes a core C1 containing a halogen element, a shell S1 containing no halogen element, and a ligand L.
  • the surface defect k of the core C1 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defect k of the shell S1 may be deactivated by the ligand L.
  • the bandgap of the core C1 may exist within the bandgap of the shell S1 of the first quantum dot QF.
  • the first quantum dot QF has a portion inside the surface where the halogen element concentration is higher than the surface, so that the first quantum dot QF has a core C1 containing a halogen element and a shell S1 not containing a halogen element. It can be regarded as
  • the second quantum dot QS includes a core C2 containing no halogen element, a shell S2 containing no halogen element, and a ligand L. Surface defects k of shell S2 may be inactivated by ligand L.
  • the bandgap of the core C2 may exist within the bandgap of the shell S2 of the second quantum dot QS.
  • the hole injection barrier is smaller and the electron injection barrier is larger than in the case where the concentration of halogen arranged on the shell surface does not change in the layer thickness direction (g2 in FIG. 6), so the carrier balance is improved. improves. Moreover, since the surface defects of the core C1 of the first quantum dot QF near the HTL are inactivated, the probability of radiative recombination is high. Therefore, EQE is increased in the configuration X2 shown in FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing configuration X3 in FIG. 20 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 19.
  • FIG. 19 In the light emitting device 10 of FIG. 19, the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in this order on the functional layer T1 (HTL), and the first quantum dot portion Q1 contains a halogen element at a predetermined concentration.
  • the second quantum dot portion Q2 contains a halogen element at a concentration lower than a predetermined concentration.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 may be layered.
  • the first quantum dot QF includes a core C1 containing a halogen element, a shell S1 containing no halogen element, and a ligand L.
  • the surface defect k of the core C1 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defect k of the shell S1 may be deactivated by the ligand L.
  • the bandgap of the core C1 may exist within the bandgap of the shell S1 of the first quantum dot QF.
  • the first quantum dot QF has a portion inside the surface where the halogen element concentration is higher than the surface, so that the first quantum dot QF has a core C1 containing a halogen element and a shell S1 not containing a halogen element. It can be regarded as
  • the second quantum dot QS includes a core C2 containing a halogen element at a lower concentration than the core C1, a shell S2 containing no halogen element, and a ligand L.
  • the surface defect k of the core C2 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defect k of the shell S2 may be deactivated by the ligand L.
  • the bandgap of the core C2 may exist within the bandgap of the shell S2 of the second quantum dot QS.
  • the second quantum dots QS have a portion inside the surface where the halogen element concentration is higher than the surface, so that the second quantum dots QS have a core C2 containing a halogen element and a shell S2 not containing a halogen element. It can be regarded as
  • the hole injection barrier is smaller and the electron injection barrier is larger than in the case where the concentration of halogen arranged on the shell surface does not change in the layer thickness direction (g2 in FIG. 6), so the carrier balance is improved. improves. Moreover, since the surface defects of the core C1 of the first quantum dot QF near the HTL are inactivated, the probability of radiative recombination is high. Therefore, EQE is increased in the configuration X3 shown in FIG.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing the configuration X4 in FIG. 14.
  • FIG. FIG. 22 is a band diagram of the light emitting device of FIG.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in this order on the functional layer T1 (HTL), the first quantum dot portion Q1 does not contain a halogen element, and the first quantum dot portion Q1 does not contain a halogen element.
  • the two-quantum dot portion Q2 contains a halogen element at a predetermined concentration.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 may be layered.
  • the first quantum dot QF includes a core C1 containing no halogen element, a shell S1 containing no halogen element, and a ligand L. Surface defects k of shell S1 may be inactivated by ligands L.
  • the bandgap of the core C1 may exist within the bandgap of the shell S1 of the first quantum dot QF.
  • the second quantum dot QS includes a core C2 containing a halogen element, a shell S2 containing no halogen element, and a ligand L.
  • the surface defect k of the core C2 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defect k of the shell S2 may be deactivated by the ligand L.
  • the bandgap of the core C2 may exist within the bandgap of the shell S2 of the second quantum dot QS.
  • the second quantum dots QS have a portion inside the surface where the halogen element concentration is higher than the surface, so that the second quantum dots QS have a core C2 containing a halogen element and a shell S2 not containing a halogen element. It can be regarded as
  • the hole injection barrier is smaller and the electron injection barrier is larger than in the case where the concentration of halogen arranged on the shell surface does not change in the layer thickness direction (g2 in FIG. 6), so the carrier balance is improved. improves. Therefore, EQE is increased in the configuration X4 shown in FIG.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing the configuration X5 in FIG. 14.
  • FIG. 24 is a band diagram of the light emitting device of FIG. 23.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in this order on the functional layer T1 (HTL), and the second quantum dot portion Q2 contains a halogen element at a predetermined concentration.
  • the first quantum dot portion Q1 contains a halogen element at a concentration lower than a predetermined concentration.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 may be layered.
  • the first quantum dot QF includes a core C1 containing a halogen element, a shell S1 containing no halogen element, and a ligand L.
  • the surface defect k of the core C1 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defect k of the shell S1 may be deactivated by the ligand L.
  • the bandgap of the core C1 may exist within the bandgap of the shell S1 of the first quantum dot QF.
  • the first quantum dot QF has a portion inside the surface where the halogen element concentration is higher than the surface, so that the first quantum dot QF has a core C1 containing a halogen element and a shell S1 not containing a halogen element. It can be regarded as
  • the second quantum dot QS includes a core C2 containing a halogen element, a shell S2 containing a halogen element, and a ligand L.
  • the surface defects k of the core C2 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defects k of the shell S2 may be deactivated by the halogen element h.
  • Surface defects k of shell S2 may be inactivated by ligand L.
  • the bandgap of the core C2 may exist within the bandgap of the shell S2 of the second quantum dot QS.
  • the hole injection barrier is smaller and the electron injection barrier is larger than in the case where the concentration of halogen arranged on the shell surface does not change in the layer thickness direction (g2 in FIG. 6), so the carrier balance is improved. improves. Moreover, since the surface defects of the core C1 of the first quantum dot QF near the HTL are inactivated, the probability of radiative recombination is high. Therefore, the EQE is increased in the configuration X5 shown in FIG.
  • FIG. 25 is a flow chart showing a method for manufacturing a quantum dot material according to Example 2.
  • step SH is added between step S109 and step S110 to the manufacturing method of FIG.
  • a halogen element material fluoromethane, trifluoroacetic acid, etc.
  • a quantum dot material containing quantum dots having a core containing a halogen element, a shell containing a halogen element, and a ligand is obtained.
  • FIG. 26 is a flowchart showing a method for manufacturing a quantum dot material according to Example 2.
  • step SH is added between step S109 and step S110 to the manufacturing method of FIG. 8, and step S115 is skipped (not performed).
  • a halogen element material fluoromethane, trifluoroacetic acid, etc.
  • a quantum dot material containing quantum dots having a core containing a halogen element, a shell not containing a halogen element, and a ligand is obtained.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing the configuration of a light-emitting element of Example 3.
  • FIG. FIG. 28 is a band diagram of the light emitting device of FIG.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in this order on the functional layer T1 (HTL), and the first quantum dot portion Q1 contains a halogen element at a predetermined concentration.
  • the second quantum dot portion Q2 does not contain a halogen element.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 may be layered.
  • the first quantum dot QF is shellless and includes a core C1 containing a halogen element and a ligand L.
  • the surface defect k of the core C1 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defect k of the core C1 may be deactivated by the ligand L.
  • the second quantum dot QS is shellless and contains a core C2 and a ligand L that do not contain a halogen element.
  • Surface defect k of core C2 may be inactivated by ligand L.
  • the hole injection barrier is smaller and the electron injection barrier is larger than in the case where the concentration of halogen arranged on the shell surface does not change in the layer thickness direction (g2 in FIG. 6), so the carrier balance is improved. improves. Moreover, since the surface defects of the core C1 of the first quantum dot QF near the HTL are inactivated, the probability of radiative recombination is high. Therefore, the EQE of the light-emitting device 10 of Example 3 is increased.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view showing the configuration of a light-emitting element of Example 4.
  • FIG. FIG. 30 is a band diagram of the light emitting device of FIG.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are formed in this order on the functional layer T1 (HTL), and the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 are respectively formed on the functional layer T1 (HTL). contains a predetermined concentration of the halogen element.
  • the first quantum dot portion Q1 and the second quantum dot portion Q2 may be layered.
  • the first quantum dot QF includes a core C1 containing a halogen element, a shell S1 containing no halogen element, and a ligand L.
  • the surface defect k of the core C1 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defect k of the shell S1 may be deactivated by the ligand L.
  • the bandgap of the core C1 may exist within the bandgap of the shell S1 of the first quantum dot QF.
  • the first quantum dot QF has a portion inside the surface where the halogen element concentration is higher than the surface, so that the first quantum dot QF has a core C1 containing a halogen element and a shell S1 not containing a halogen element. It can be regarded as
  • the second quantum dot QS includes a core C2 containing a halogen element at the same concentration as the core C1, a shell S2 containing no halogen element, and a ligand L.
  • the surface defect k of the core C2 may be deactivated by the halogen element h, and the surface defect k of the shell S2 may be deactivated by the ligand L.
  • the bandgap of the core C2 may exist within the bandgap of the shell S2 of the second quantum dot QS.
  • the second quantum dots QS have a portion inside the surface where the halogen element concentration is higher than the surface, so that the second quantum dots QS have a core C2 containing a halogen element and a shell S2 not containing a halogen element. It can be regarded as
  • the hole injection barrier is smaller and the electron injection barrier is larger than in the case where the concentration of halogen arranged on the shell surface does not change in the layer thickness direction (g2 in FIG. 6), so the carrier balance is improved. improves. Moreover, since the surface defects of the core C1 of the first quantum dot QF near the HTL are inactivated, the probability of radiative recombination is high. Therefore, the EQE of the light-emitting device 10 of Example 4 is increased.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a display device according to a second embodiment; FIG.
  • the display device 20 includes a red light emitting element 10r, a green light emitting element 10g, and a blue light emitting element 10b.
  • the light emitting elements 10r, 10g, and 10b are formed on a drive substrate 7 (for example, a pixel circuit substrate including TFTs) and partitioned by an insulating partition wall 8.
  • the driving substrate 7 is provided with pixel circuits PC corresponding to the light emitting elements 10r, 10g, and 10b, respectively.
  • the quantum dot QDs of the light-emitting elements 10r, 10g, and 10b may have different core particle sizes and different core materials.
  • the bandgap of the quantum dot QD of the light emitting element 10r ⁇ the bandgap of the quantum dot QD of the light emitting element 10g ⁇ the quantum dot QD of the light emitting element 10b may be satisfied.

Landscapes

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Abstract

発光素子（１０）は、第１電極（Ｄ１）および第２電極（Ｄ２）と、第１電極および前記第２電極の間に配された発光層（ＥＭ）と、発光層および第２電極の間に配された機能層（Ｔ２）とを備え、発光層は、第１量子ドット（ＱＦ）を含む第１量子ドット部（Ｑ１）と、第２量子ドット（ＱＳ）を含み、第１量子ドット部および機能層の間に配された第２量子ドット部（Ｑ２）と、を有し、第１量子ドット部および第２量子ドット部の一方が所定濃度のハロゲン元素（ｈ）を含み、他方が、ハロゲン元素を含まないか、あるいは前記所定濃度よりも低濃度のハロゲン元素（ｈ）を含む。

Description

発光素子、発光素子の製造方法、表示装置
　本発明は、発光素子等に関する。
　特許文献１には、量子ドット表面にフッ化物アニオンを付加する手法が開示されている。
日本国公開特許公報「特表２０２０－１８０２７８号」
　量子ドットを含む発光素子の発光効率を高める。
　本発明の一態様に係る発光素子は、第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配された発光層と、前記発光層および前記第２電極の間に配された機能層とを備え、前記発光層は、第１量子ドットを含む第１量子ドット部と、前記第１量子ドット部と前記機能層との間に配された、第２量子ドットを含む第２量子ドット部と、を有し、前記第１量子ドット部および前記第２量子ドット部の一方が所定濃度のハロゲン元素を含み、他方が、ハロゲン元素を含まないか、あるいは前記所定濃度よりも低濃度のハロゲン元素を含む。
　本発明の一態様によれば、発光素子の発光効率が高められる。
実施形態１にかかる発光素子の構成例を示す模式図である。 第１量子ドットおよび第２量子ドットの構成例を示す模式図である。 実施例１にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。 発光層の深さ（ＥＴＬからの距離）とハロゲン元素濃度との関係を示すグラフである。 実施形態１の発光素子のバンド図である。 電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。 実施例１にかかる量子ドット材の製造方法を示すフローチャートである。 第１量子ドット材の製造方法を示すフローチャートである。 反応炉の温度の時間経過を示すタイミングチャートである。 実施形態１にかかる発光素子の別構成例を示す模式図である。 実施形態１にかかる発光素子の別構成例を示す模式図である。 発光素子の各部のバンドギャップの例を示すバンド図である。 第１量子ドットおよびＨＴＬの組み合わせ例と、第２量子ドットおよびＥＴＬの組み合わせ例とを示すバンド図である。 第１量子ドットおよび第２量子ドット並びにＨＴＬおよびＥＴＬの組み合わせ例を示すバンド図である。 図１４の構成Ｘ１を示す断面図である。 図１５の発光素子のバンド図である。 図１４の構成Ｘ２を示す断面図である。 図１７の発光素子のバンド図である。 図１４の構成Ｘ３を示す断面図である。 図１９の発光素子のバンド図である。 図１４の構成Ｘ４を示す断面図である。 図２１の発光素子のバンド図である。 図１４の構成Ｘ５を示す断面図である。 図２３の発光素子のバンド図である。 実施例２にかかる量子ドット材の製造方法を示すフローチャートである。 実施例２にかかる量子ドット材の製造方法を示すフローチャートである。 実施例３の発光素子の構成を示す断面図である。 図２７の発光素子のバンド図である。 実施例４の発光素子の構成を示す断面図である。 図２９の発光素子のバンド図である。 実施形態２にかかる表示装置の構成例を示す断面図である。
　〔実施形態１〕
　図１は実施形態１にかかる発光素子の構成例を示す模式図である。実施形態１にかかる発光素子１０は、第１電極Ｄ１および第２電極Ｄ２と、第１電極Ｄ１および第２電極Ｄ２の間に配された発光層（活性層）ＥＭと、第１電極Ｄ１および発光層ＥＭの間に配された機能層Ｔ１と、発光層ＥＭおよび第２電極Ｄ２の間に配された機能層Ｔ２とを備える。第１および第２電極Ｄ１・Ｄ２の面方向をｘ方向、ｘ方向に垂直な方向をｙ方向（層厚方向）とする。
　第２電極Ｄ２は、第１電極Ｄ１よりも上層に位置する。すなわち、第２電極Ｄ２は、第１電極Ｄ１よりも時間的に後の工程で形成される。例えば、第２電極Ｄ２は、薄膜トランジスタを含む画素回路基板（後述）に対して、第１電極Ｄ１よりもｙ方向に関して遠い位置に配される。
　第１電極Ｄ１がアノード、第２電極Ｄ２がカソード、機能層Ｔ１が正孔輸送層（ＨＴＬ）、機能層Ｔ２が電子輸送層（ＥＴＬ）であってもよい。アノード（Ｄ１）と正孔輸送層（Ｔ１）との間に正孔注入層を備えてもよく、カソード（Ｄ２）と電子輸送層（Ｔ２）との間に電子注入層を備えてもよい。
　発光層ＥＭは、第１量子ドットＱＦを含む第１量子ドット部Ｑ１と、第２量子ドットＱＳを含み、第１量子ドット部Ｑ１および機能層Ｔ２（ＥＴＬ）の間に配された第２量子ドット部Ｑ２とを有する。第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２の一方が所定濃度のハロゲン元素を含み、他方が、ハロゲン元素を含まないか、あるいは所定濃度よりも低濃度のハロゲン元素を含む。所定濃度とは、例えば１０１５個／ｃｍ３～１０２３個／ｃｍ３の範囲から任意に選択される濃度であってもよい。例えば、第１量子ドット部Ｑ１が１０１８個／ｃｍ３の濃度のハロゲン元素を含む場合に、第２量子ドット部Ｑ２はハロゲン元素を含まないかあるいは１０１８個／ｃｍ３よりも低濃度のハロゲン元素を含んでもよい。第１量子ドット部Ｑ１が所定濃度のハロゲン元素を含み、第１量子ドット部Ｑ１が、第２量子ドット部Ｑ２よりもアノード（例えば、Ｄ１）に近い位置に配されていてもよい。なお、アノードは、カソードよりも下層に位置してもよいし（順構造）、上層に位置してもよい（逆構造）。
　第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２は、必ずしも接して積層される必要はなく、それらの間に他の層が介在しても、同様の効果（効果の説明が矛盾しない範囲）を示すものである。例えば、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２の間に第３量子ドット部が配され、第３量子ドット部のハロゲン元素濃度が、第１量子ドット部Ｑ１のハロゲン元素濃度と第２量子ドット部Ｑ２のハロゲン元素濃度との間の値（一方よりも大きく他方よりも小さい値）であってもよい。
　また、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２は、必ずしも層状、膜状または均一な膜厚を有する状態で形成される必要はなく、島状または凹凸を有する形状で形成されていてもよく、少なくとも第１量子ドット部Ｑ１または第２量子ドット部Ｑ２が形成されているところで同様の効果（効果の説明が矛盾しない範囲）を示すものである。ただし、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が、層状または膜状に形成されていれば、互いに層状または膜状に向かい合う広い範囲で本開示の効果を示すので望ましい。また、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が、均一な膜厚を有する状態で形成されていれば、効果の度合いが均一な膜厚を有する部位で等しくなるので、さらに望ましい。
　図２は、第１量子ドットおよび第２量子ドットの構成例を示す模式図である。コアシェル型の量子ドットは、コアと、コア表面の少なくとも一部に形成されたシェルとを含む。シェルがコア全体を被覆していてもよい。
　図２に示すように、第１量子ドットＱＦは、コアＣ１、シェルＳ１、およびリガンドＬを含んでいてもよく、コアＣ１およびシェルＳ１の少なくとも一方にハロゲン元素ｈを含んでいてもよい。ハロゲン元素ｈがフッ素（Ｆ）であってもよいし、塩素（Ｃｌ），臭素（Ｂｒ），およびヨウ素（Ｉ）のいずれか１つであってもよい。ハロゲン元素ｈがコアＣ１あるいはシェルＳ１の表面欠陥ｋを不活性化していてもよく、リガンドＬがシェルＳ１の表面欠陥ｋを不活性化していてもよい。不活性化されない表面欠陥は、非発光センター、キャリアトラップとなりうる。ハロゲン元素ｈは、表面欠陥ｋの電子を獲得して安定化する結果として表面欠陥ｋを不活性化する
　第２量子ドットＱＳは、コアＣ２、シェルＳ２、およびリガンドＬを含んでいてもよく、コアＣ２およびシェルＳ２の少なくとも一方にハロゲン元素ｈを含んでいてもよい。ハロゲン元素ｈがフッ素（Ｆ）であってもよいし、塩素（Ｃｌ），臭素（Ｂｒ），およびヨウ素（Ｉ）のいずれか１つであってもよい。ハロゲン元素ｈがコアＣ２あるいはシェルＳ２の表面欠陥ｋを不活性化していてもよく、リガンドＬがシェルＳ２の表面欠陥ｋを不活性化していてもよい。
　第１および第２量子ドットＱＦ・ＱＳとして、半導体ナノ粒子を用いることができる。半導体ナノ粒子とは、最大幅が１００ｎｍ以下の粒子を意味する。半導体ナノ粒子の形状は、上記最大幅を満たす範囲であればよく、特に制約されず、球状の立体形状（円状の断面形状）に限定されるものではない。例えば、多角形状の断面形状、棒状の立体形状、枝状の立体形状、表面に凹凸を有す立体形状でもよく、または、それらの組合せでもよい。半導体ナノ粒子は、半導体を含む。ここでいう半導体は、一定のバンドギャップを有し光を発することができる材料を意味し、少なくとも次の材料を含む。ここでいう半導体は、例えば、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、カルコゲナイド及びペロブスカイト化合物からなる群より選択される少なくとも１種を含む。なお、ＩＩ－ＶＩ族化合物とはＩＩ族元素とＶＩ族元素を含む化合物を意味し、ＩＩＩ－Ｖ族化合物はＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む化合物を意味する。また、ＩＩ族元素とは２族元素および１２族元素を含み、ＩＩＩ族元素とは３族元素および１３族元素を含み、Ｖ族元素は５族元素および１５族元素を含み、ＶＩ族元素は６族元素および１６族元素を含み得る。なお、ローマ数字を用いた元素の族の番号表記は旧ＩＵＰＡＣ方式または旧ＣＡＳ方式に基づく表記で、アラビア数字を用いた元素の族の番号表記は現ＩＵＰＡＣ方式に基づく表記である。また、ＩＩ－ＶＩ族化合物は、例えば、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ及びＨｇＴｅからなる群より選択される少なくとも１種を含む。また、ＩＩＩ－Ｖ族化合物は、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ及びＩｎＳｂからなる群より選択される少なくとも１種を含む。また、カルコゲナイドは、ＶＩ Ａ（１６）族元素を含む化合物であり、例えば、ＣｄＳ又はＣｄＳｅを含む。カルコゲナイドが、これらの混晶を含んでもよい。また、ペロブスカイト化合物は、例えば、一般式ＣｓＰｂＸ３で表される組成を有する。構成元素Ｘは、例えば、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群より選択される少なくとも１種を含む。半導体ナノ結晶粒子が、エレクトロルミネセンスとしてバンドギャップに対応する波長の光を放出してもよい。バンドギャップは、半導体ナノ結晶粒子の粒径および組成に応じて変化する。半導体ナノ結晶粒子の粒径は、例えば、０．５〔ｎｍ〕～１００〔ｎｍ〕であり、１．０〔ｎｍ〕～１０〔ｎｍ〕であってもよい。半導体ナノ結晶粒子の形状は、球状に限定されず、例えば、楕円球状、多面体状、ロッド状、分岐立体形状、あるいは表面凹凸を有する立体形状であってもよく、これら立体を組み合わせた形状でもよい。
　半導体ナノ結晶粒子が、例えば、Ｃｄ（カドミウム）、Ｓ（硫黄）、Ｔｅ（テルル）、Ｓｅ（セレン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｉｎ（インジウム）、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｐｂ（鉛）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、およびＭｇ（マグネシウム）の群から選択される少なくとも１種の元素で構成されている半導体材料を含んでもよい。半導体材料の具体例として、例えば、ＣｄＳｅ（セレン化カドミウム）、ＩｎＰ（リン化インジウム）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）等を挙げることができる。第１量子ドットＱＦおよび第２量子ドットＱＳは、同材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。第１量子ドットＱＦおよび第２量子ドットＱＳは、コアシェル型であってもよいし、コアが露出するシェルレス型であってもよい。
　〔実施例１〕
　図３は実施例１にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。図３の発光素子１０では、機能層Ｔ１（ＨＴＬ）上に、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２がこの順に形成され、第１量子ドット部Ｑ１が所定濃度のハロゲン元素を含み、第２量子ドット部Ｑ２がハロゲン元素を含まない。第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が層状であってもよい。第１量子ドット部Ｑ１のハロゲン元素濃度（所定濃度：単位体積当たりのハロゲン元素の個数）は、１０１５個／ｃｍ３～１０２３個／ｃｍ３の範囲に含まれてもよく、１０１５個／ｃｍ３～１０１９個／ｃｍ３の範囲の任意の濃度（平均濃度）であってもよい。
　第１量子ドットＱＦは、ハロゲン元素を含まないコアＣ１、ハロゲン元素を含むシェルＳ１、およびリガンドＬを含む。シェルＳ１の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよい。シェルＳ１の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第２量子ドットＱＳは、ハロゲン元素を含まないコアＣ２、ハロゲン元素を含まないシェルＳ２、およびリガンドＬを含む。シェルＳ２の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。
　図４は、発光層の深さ（ＥＴＬからの距離）とハロゲン元素濃度との関係を示すグラフである。図４から、所定深さまで（第１量子ドット部Ｑ１の上端まで）は、ハロゲン元素濃度はほぼ０であり、所定深さ以降（第１量子ドット部Ｑ１の上端より下側）ではハロゲン元素濃度が所定濃度に上がることがわかる。このようなプロファイルは、発光層ＥＭの形成後に、例えばＳＩＭＳ、ＡＥＳ等により評価および確認することができる。
　図５は実施形態１の発光素子のバンド図である。伝導帯下端（ＣＢＭ）および価電子帯上端（ＶＢＭ）とのギャップがバンドギャップである。ＣＢＭおよびＶＢＭは、真空準位を基準（０）とする負の値（単位：ｅＶ）であり、例えば、ＣＢＭと真空準位とのギャップが電子親和力であり、ＶＢＭと真空準位とのギャップがイオン化エネルギーである。なお、ここでギャップとはギャップの存在そのもののことを示す場合もあり、またギャップのバンド図上の大きさのことを示す場合もある。第２量子ドットＱＳのＣＢＭは、コアＣ２のＣＢＭおよびシェルＳ２のＣＢＭの浅い方（真空準位に近い方）であってもよい。第１量子ドットＱＦのＶＢＭは、コアＣ１のＶＢＭおよびシェルＳ１のＶＢＭの深い方（真空準位から遠い方）であってもよい。なお、本開示において、ＣＢＭやＶＢＭについて「深い」または「低い」とは「対応する電子親和力やイオン化エネルギーが大きい」ことを意味し、ＣＢＭやＶＢＭについて「浅い」または「高い」とは「対応する電子親和力やイオン化エネルギーが小さい」ことを意味する。
　図５では、第２量子ドットＱＳのＣＢＭ（Ｓ２のＣＢＭ）は、第１量子ドットＱＦのＣＢＭ（Ｓ１のＣＢＭ）よりも浅い。また、正孔輸送層ＨＴＬのＶＢＭと第１量子ドットＱＦのＶＢＭ（Ｓ１のＶＢＭ）とのギャップは、第２量子ドットＱＳのＣＢＭ（Ｓ２のＣＢＭ）と電子輸送層ＥＴＬのＣＢＭとのギャップよりも小さい。
　発光素子では一般に正孔の移動度が低く、第１電極Ｄ１（アノード）から機能層Ｔ１（ＨＴＬ）を介して発光層ＥＭに注入された正孔の多くは、ＨＴＬに近い領域に分布し、その領域で発光再結合が起こる確率が高い。実施形態１では、ＨＴＬに近い第１量子ドット部Ｑ１のハロゲン元素濃度が高く、第１量子ドットＱＦのシェルＳ１の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈおよびリガンドＬによって不活性化されているため、外部量子効率が高められる。
　ハロゲン元素にはＣＢＭを深くする作用があるが、ＥＴＬに近い第２量子ドット部Ｑ２にはハロゲン元素が含まれないため、図４に示すように、電子注入障壁（ＥＴＬのＣＢＭとシェルＳ２のＣＢＭとのギャップ）が低くならない。また、第２量子ドットＱＳのシェルＳ２には不活性化されていない表面欠陥ｋがあるため、電子注入が抑制される。これにより、一般に電子過多となる量子ドット発光素子においてキャリアバランスを高めることができる。
　図６は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。実施形態１の発光層ＥＭのように、シェル表面に配されるハロゲンの濃度をＨＴＬ側からＥＴＬ側に向けて小さくした場合（ｇ１）は、発光層にハロゲン元素が含まれない場合（ｇ３）、シェル表面に配されるハロゲンの濃度が層厚方向に変化しない場合（ｇ２）よりも外部量子効率（ＥＱＥ）が高く、発光効率に優れる。
　実施例１では、第１量子ドット部Ｑ１が、第２量子ドット部Ｑ２よりも厚みが小さくてもよい。この場合、ハロゲン元素濃度が高い第１量子ドットＱＦのバンドシフトにより、電子と正孔が第１量子ドットＱＦで再結合する確率が高くなる。また、第１量子ドットＱＦへの正孔注入が向上するため、第１量子ドット部Ｑ１での発光効率が高まる。
　第１量子ドットＱＦおよび第２量子ドットＱＳを構成する材料については、コアＣ１およびコアＣ２が同材料で、シェルＳ１およびシェルＳ２も同材料であってもよいし、コアＣ１およびコアＣ２が同材料で、シェルＳ１およびシェルＳ２が別材料であってもよいし、コアＣ１およびコアＣ２が別材料で、シェルＳ１およびシェルＳ２が同材料であってもよいし、コアＣ１およびコアＣ２が別材料で、シェルＳ１およびシェルＳ２も別材料であってもよい。
　実施形態１では、第１量子ドット部Ｑ１にリガンド材料（装飾化合物）が含まれることをもって、第１量子ドットＱＦがリガンドを有するとみなしてもよい。同様に、第２量子ドット部Ｑ２にリガンド材料が含まれることをもって、第２量子ドットＱＳがリガンドを有するとみなしてもよい。
　リガンド材料は、有機化合物を含んでもよく、ハロゲン元素を含んでもよく、金属元素を含んでもよい。第１量子ドット部Ｑ１のリガンド材料の濃度が、第２量子ドット部Ｑ２のリガンド材料の濃度よりも小さくてもよい。
　リガンド材料は、それぞれが水素原子と結合するｎ個（ｎは自然数）の炭素原子、または４以上の配位を取りうる元素の２つの配位に異種元素が結合したｎ個の鎖状構造を有し、第１量子ドットＱＦに対するリガンド材料の質量比が、５／（１０×ｎ）以下であってもよい。ｎが３以上であってもよい。リガンド材料は、ｎ個の鎖状構造をもつ、無機化合物あるいは有機化合物またはパーフロロ化合物であってもよい。
　図７は、実施例１にかかる量子ドット材の製造方法を示すフローチャートである。図７では、ステップＳ１で第１電極Ｄ１を形成し、ステップＳ２で機能層Ｔ１（ＨＴＬ）を形成し、ステップＳ３で第１量子ドット部Ｑ１を形成し、ステップＳ４で第２量子ドット部Ｑ２を形成し、ステップＳ５で機能層Ｔ２（ＥＴＬ）を形成し、ステップＳ６で第２電極Ｄ２を形成する。
　ステップＳ１において、反射電極である第１電極Ｄ１を形成してもよい。反射電極は、例えば、Ａｇ、Ａｌ（アルミニウム）等の金属、それら金属を含む合金、等の光反射性材料で形成されていてもよく、透光性材料と光反射性材料とを積層することで反射電極としてもよい（例えば、ＩＴＯ／Ａｇ合金／ＩＴＯ、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ、あるいは、Ａｌ／ＩＺＯ等の積層構造とする）。
　ステップＳ２において、例えば、ＨＴＬ材料であるｐｏｌｙ－ＴＰＤをクロロベンゼン溶媒に分散させた溶液を塗布し、溶媒を除去する工程を行う。ステップＳ１とステップＳ２との間に、正孔注入層（ＨＴＬ材料として、例えば、ＮｉＯ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、あるいはＭｏＯ３を含む）を形成してもよい。
　ステップＳ３では、表面にハロゲン元素を含む第１量子ドットＱＦおよび溶媒（例えば、オクタン）を含む第１コロイド溶液を、機能層Ｔ１上に塗布し、溶媒を除去する工程を行う。これにより、第１量子ドット部Ｑ１が形成される。第１量子ドット部Ｑ１にリガンド材料が含まれ、第１量子ドット部Ｑ１を形成した後に、液体の塗布によってリガンド材料の一部（余剰分）を排出してもよい。
　ステップＳ４では、ハロゲン元素を含まない第２量子ドットＱＳおよび溶媒（例えば、オクタン）を含む第２コロイド溶液を、第１量子ドット部Ｑ１上に塗布し、溶媒を除去する工程を行う。これにより、第２量子ドット部Ｑ２が形成される。
　ステップＳ５では、例えば、ＥＴＬ材であるＺｎＯナノ粒子を溶媒に分散させた溶液（ナノ粒子溶液）を、発光層ＥＭ上に塗布し、溶媒を除去する工程を行う。
　ステップＳ６において、透光性電極である第２電極Ｄ２を形成してもよい。透光性電極は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＡｇＮＷ（銀ナノワイヤ）、ＭｇＡｇ（マグネシウム－銀）合金の薄膜、Ａｇ（銀）の薄膜等の透光性材料で形成される。
　図８は、第１量子ドット材の製造方法を示すフローチャートである。図９は、反応炉の温度の時間経過を示すタイミングチャートである。ステップＳ１０１では、原料調整を行う。ステップＳ１０２では、溶媒調整を行う。ステップＳ１０３では、反応炉へ溶媒を投入する。ステップＳ１０４では、不活性ガス(例えば、アルゴン)を封入する。ステップＳ１０５では、反応炉を３００℃に昇温し、溶媒を液化する。ステップＳ１０６では、高圧インジェクタを用いてコア原料（例えば、ジエチルＣｄ、粉末セレンＳｅ）を注入する。ステップＳ１０７では、原料分解および核生成が生じる。ステップＳ１０８では、反応炉を２００℃へ降温（４００℃／分）する。ステップＳ１０９では、コアＣ１が成長し（１０ｎｍ／２００分）、ジエチルＣｄが消費される。ステップＳ１１０では、反応炉を１００℃へ降温（３０℃／秒）する。ステップＳ１１１では、熱処理を１時間実行する。ステップＳ１１２では、反応炉を２００℃に昇温する。ステップＳ１１３では、シェル原料（ジエチルＺｎ、粉末硫黄Ｓ）を反応炉に注入する。ステップＳ１１４では、シェルＳ１が成長し（１０ｎｍ／２００分）、ジエチルＺｎが消費される。ステップＳ１１５では、反応炉にハロゲン元素材料（フルオロメタン、トリフルオロ酢酸等）を注入し、１～５分保持する。ステップＳ１１６では、反応炉を１００℃へ降温（３０℃／秒）する。ステップＳ１１７では、熱処理を１時間実行する。ステップＳ１１８では、リガンド付加処理を行う。これにより、ハロゲン元素を含むコア、ハロゲン元素を含むシェル、およびリガンドを有する量子ドットを含有する量子ドット材が得られる。ＩＩ族原料（ジエチルＣｄ、ジエチルＺｎ）、ＶＩ族原料（セレンＳｅ、硫黄Ｓ）、およびハロゲン元素原料（フルオロメタン等）のモル比は、例えば、１０：９：０．０１とする。図７のステップＳ３では、図８で得られる量子ドット材を溶媒に分散させることで、第１量子ドットＱＦを含む第１コロイド溶液を作製することができる。
　図１０は実施形態１にかかる発光素子の別構成例を示す模式図である。図１０の発光素子１０は、第２量子ドット部Ｑ２と機能層Ｔ２（ＥＴＬ）との間に配された絶縁層ＺＬを備える。この場合、機能層Ｔ２（ＥＴＬ）から発光層ＥＭへの電荷注入が絶縁層ＺＬにより抑制され、キャリアバランスが向上する。絶縁層ＺＬは、島状でなくてもよく、均一な膜厚でなくてもよい。
　絶縁層ＺＬは、アモルファス状であって、ガラス系、テトラフルオロエチレン系、およびシリコーン系の材料のうちの少なくとも１つを含んでもよい。光の利用効率の観点から、絶縁層ＺＬは、可視光域で８０％以上の光透過率を有することが好ましい。絶縁層ＺＬは、エーテル系あるいはパーフルオロ系または炭化水素系の溶媒を含んでもよい。こうすれば電子注入抑制効果が補強される。絶縁層ＺＬの厚さは５ｎｍ以下であることが好ましい。こうすれば、第２量子ドット部Ｑ２に流れるトンネル電流が維持される。
　図１１は実施形態１にかかる発光素子の別構成例を示す模式図である。図１１の発光素子１０では、アノードである第１電極Ｄ１が、カソードである第２電極Ｄ２よりも上層に位置しており（逆構造）、画素回路基板（後述）側から順に、第２電極Ｄ２（カソード）、機能層Ｔ２（ＥＴＬ）、第２量子ドット部Ｑ２、第１量子ドット部Ｑ１、機能層Ｔ１（ＨＴＬ）、および第２電極Ｄ２（アノード）が配されている。
　〔実施例２〕
　図１２は、発光素子の各部のバンドギャップの例を示すバンド図である。図１２では、第１量子ドットおよび第２量子ドットにハロゲン元素が含まれず、第１量子ドットのシェルのバンドギャップ内にコア（Ｃ１）のバンドギャップが存在し、第２量子ドットのシェルのバンドギャップ内にコア（Ｃ２）のバンドギャップが存在してもよい場合をモデルとして示している。
　モデルＭ１～Ｍ４では、ＨＴＬのバンドギャップ＜第１量子ドットのコアＣ１のバンドギャップであり、第１量子ドットのコアＣ１のＶＢＭは、ＨＴＬのＶＢＭと同じでもよく（Ｍ１）、ＨＴＬのＶＢＭよりも高くてもよく（Ｍ２・Ｍ４）、ＨＴＬのＶＢＭよりも低くてもよい（Ｍ３）。ＨＴＬのバンドギャップと、第１量子ドットのコアＣ１のバンドギャップとが重なってもよく（Ｍ１～Ｍ３）、重ならなくてもよい（Ｍ４）。
　モデルＭ５～Ｍ８では、ＨＴＬのバンドギャップ＝第１量子ドットのコアＣ１のバンドギャップであり、第１量子ドットのコアＣ１のＶＢＭは、ＨＴＬのＶＢＭと同じでもよく（Ｍ５）、ＨＴＬのＶＢＭよりも高くてもよく（Ｍ６・Ｍ８）、ＨＴＬのＶＢＭよりも低くてもよい（Ｍ７）。ＨＴＬのバンドギャップと、第１量子ドットのコアＣ１のバンドギャップとが重なってもよく（Ｍ５～Ｍ７）、重ならなくてもよい（Ｍ８）。
　モデルＭ９～Ｍ１２では、ＨＴＬのバンドギャップ＞第１量子ドットのコアＣ１のバンドギャップであり、第１量子ドットのコアＣ１のＶＢＭは、ＨＴＬのＶＢＭと同じでもよく（Ｍ９）、ＨＴＬのＶＢＭよりも高くてもよく（Ｍ１０・Ｍ１２）、ＨＴＬのＶＢＭよりも低くてもよい（Ｍ１１）。ＨＴＬのバンドギャップと、第１量子ドットのコアＣ１のバンドギャップとが重なってもよく（Ｍ９～Ｍ１１）、重ならなくてもよい（Ｍ１２）。
　モデルＭ１～Ｍ１２の使用が可能であるが、使用例が多いのは、モデルＭ５～Ｍ７およびモデルＭ９～Ｍ１１である。
　モデルＭ１３～Ｍ１５では、ＥＴＬのバンドギャップ＜第２量子ドットのコアＣ２のバンドギャップであり、第２量子ドットのコアＣ２のＣＢＭは、ＥＴＬのＣＢＭと同じではないが、第２量子ドットのコアＣ２のＣＢＭはＥＴＬと同じ構成でも良い。具体的には、第２量子ドットのコアＣ２のＶＢＭとＥＴＬのＶＢＭが同じまたは同程度で、第２量子ドットのコアＣ２のＣＢＭがＥＴＬより高くて良い（Ｍ１３）。また、第２量子ドットのコアＣ２のＶＢＭ及びＣＢＭが共にＥＴＬのＶＢＭおよびＣＢＭよりもそれぞれ高くてもよく（Ｍ１４）、第２量子ドットのコアＣ２のＶＢＭよりＥＴＬのＶＢＭが高く、第２量子ドットのコアＣ２のＣＢＭがＥＴＬのＣＢＭよりも低くてもよい（Ｍ１５）。これらは全てＥＴＬのＣＢＭよりも高くてもよく（Ｍ１４）、ＥＴＬのＣＢＭよりも低くてもよい（Ｍ１５）。ＥＴＬのバンドギャップと、第２量子ドットのコアＣ２のバンドギャップとが重なる（Ｍ１３～Ｍ１５）。
　モデルＭ１６～Ｍ１８では、ＥＴＬのバンドギャップ＝第２量子ドットのコアＣ２のバンドギャップであり、第２量子ドットのコアＣ２のＣＢＭは、ＥＴＬのＣＢＭと同じでもよく（Ｍ１６）、ＥＴＬのＣＢＭよりも高く、ＶＢＭもＥＴＬより高くてもよく（Ｍ１７）、ＥＴＬのＣＢＭよりも低く、ＶＢＭもＥＴＬより低くてもよい（Ｍ１８）。これらは、ＥＴＬのバンドギャップと、第２量子ドットのコアＣ２のバンドギャップとが重なる（Ｍ１６～Ｍ１８）。
　モデルＭ１９～Ｍ２１では、ＥＴＬのバンドギャップ＞第２量子ドットのコアＣ２のバンドギャップであり、第２量子ドットのコアＣ２のＣＢＭは、ＥＴＬのＣＢＭより低く、ＶＢＭはＥＴＬのＶＢＭと同じまたは同程度でもよく（Ｍ１９）、ＥＴＬのＣＢＭよりも高く、ＶＢＭもＥＴＬのＶＢＭより高くてもよく（Ｍ２０）、ＥＴＬのＣＢＭよりも低く、ＶＢＭもＥＴＬのＶＢＭより低くてもよい（Ｍ２１）。ＥＴＬのバンドギャップと、第２量子ドットのコアＣ２のバンドギャップとが重なる（Ｍ１９～Ｍ２１）。
　モデルＭ１３～Ｍ２１の使用が可能であるが、使用例が多いのは、モデルＭ１６～Ｍ２１である。
　ＨＴＬのフェルミ準位Ｅｆは、バンドギャップＨＧの中央よりも上側（真空準位側）にあっても、中央にあっても、中央よりも下側にあってもよいが、中央よりも下側（Ｐ型半導体）の使用例が多い。
　第１および第２量子ドットＱＦ／ＱＳのフェルミ準位Ｅｆは、バンドギャップＱＧの中央よりも上側（真空準位側）にあっても、中央にあっても、中央よりも下側にあってもよいが、中央（真性半導体）の使用例が多い。
　ＥＴＬのフェルミ準位Ｅｆは、バンドギャップＥＧの中央よりも上側（真空準位側）にあっても、中央にあっても、中央よりも下側にあってもよいが、中央よりも上側（Ｎ型半導体）の使用例が多い。
　図１３は、第１量子ドットおよびＨＴＬの組み合わせ例と、第２量子ドットおよびＥＴＬの組み合わせ例とを示すバンド図である。ここでは、図１２のモデルＭ１１およびモデルＭ２０に基づいて、ＨＴＬにＰ型半導体、第１および第２量子ドットに真性半導体、ＥＴＬにＮ型半導体を用いている。
　組み合わせＡ１では、第１量子ドットＱＦのコアＣ１およびシェルＳ１がハロゲン元素を含まない。組み合わせＡ２では、第１量子ドットＱＦのコアＣ１がハロゲン元素を含み、シェルＳ１がハロゲン元素を含まない。組み合わせＡ３では、第１量子ドットＱＦのコアＣ１がハロゲン元素を含まず、シェルＳ１がハロゲン元素を含む。組み合わせＡ４では、第１量子ドットＱＦのコアＣ１およびシェルＳ１がハロゲン元素を含む。図１３から、正孔注入障壁は、組み合わせＡ２が小さく、組み合わせＡ３が大きいことがわかる。電子過多を前提とするキャリアバランスの観点からは、正孔注入障壁は小さい方がよい。
　なお、発光素子１０を任意の厚み方向（ｙ方向）に平行な平面で切断して得られる量子ドット部（Ｑ１またはＱ２）の一断面において、シェル表面の一部分のハロゲン元素の検出濃度が１０１５個／ｃｍ３未満または測定装置の検出限界未満（未検出）となる量子ドット（ＱＦまたはＱＳ）がある場合に「シェルにハロゲン元素を含まない」とみなしてもよい。同様に、発光素子１０を任意の厚み方向（ｙ方向）に平行な平面で切断して得られる量子ドット部（Ｑ１またはＱ２）の一断面において、コア表面の一部分のハロゲン元素の検出濃度が１０１５個／ｃｍ３未満または測定装置の検出限界未満（未検出）となる量子ドット（ＱＦまたはＱＳ）がある場合に「コアにハロゲン元素を含まない」とみなしてもよい。
　また、発光素子１０を任意の厚み方向（ｙ方向）に平行な平面で切断して得られる量子ドット部（Ｑ１またはＱ２）の一断面において、シェル表面またはその近傍のハロゲン元素の検出濃度が１０１５個／ｃｍ３以上となる量子ドット（ＱＦまたはＱＳ）がある場合に「シェルにハロゲン元素を含む」とみなしてもよい。同様に、発光素子１０を任意の厚み方向（ｙ方向）に平行な平面で切断して得られる量子ドット部（Ｑ１またはＱ２）の一断面において、コア表面またはその近傍のハロゲン元素の検出濃度が１０１５個／ｃｍ３以上となる量子ドット（ＱＦまたはＱＳ）がある場合に「コアにハロゲン元素を含む」とみなしてもよい。
　組み合わせＢ１では、第２量子ドットＱＳのコアＣ２およびシェルＳ２がハロゲン元素を含まない。組み合わせＢ２では、第２量子ドットＱＳのコアＣ２がハロゲン元素を含み、シェルＳ２がハロゲン元素を含まない。組み合わせＢ３では、第２量子ドットＱＳのコアＣ２がハロゲン元素を含まず、シェルＳ２がハロゲン元素を含む。組み合わせＢ４では、第２量子ドットＱＳのコアＣ２およびシェルＳ２がハロゲン元素を含む。図１３から、電子注入障壁は、組み合わせＢ３が小さく、組み合わせＢ２が大きいことがわかる。電子過多を前提とするキャリアバランスの観点からは、電子注入障壁は大きい方がよい。
　図１４は、第１量子ドットおよび第２量子ドット並びにＨＴＬおよびＥＴＬの組み合わせ例を示すバンド図である。実施例２では、図１４に示す、組み合わせＡ４と組み合わせＢ２とを用いた構成Ｘ１、組み合わせＡ２と組み合わせＢ１とを用いた構成Ｘ２、組み合わせＡ２と組み合わせＢ２とを用いた構成Ｘ３、組み合わせＡ１と組み合わせＢ２とを用いた構成Ｘ４、組み合わせＡ２と組み合わせＢ４とを用いた構成Ｘ５について説明する。
　図１５は、図１４の構成Ｘ１を示す断面図である。図１６は、図１５の発光素子のバンド図である。図１５の発光素子１０では、機能層Ｔ１（ＨＴＬ）上に、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２がこの順に形成され、第１量子ドット部Ｑ１が所定濃度のハロゲン元素を含み、第２量子ドット部Ｑ２が所定濃度よりも低濃度のハロゲン元素を含む。第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が層状であってもよい。
　第１量子ドットＱＦは、ハロゲン元素を含むコアＣ１、ハロゲン元素を含むシェルＳ１、およびリガンドＬを含む。コアＣ１の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ１の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよい。シェルＳ１の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第１量子ドットＱＦのシェルＳ１のバンドギャップ内にコアＣ１のバンドギャップが存在してもよい（シェルＳ１はコアＣ１と比較して、ＣＢＭが浅くＶＢＭが深い）。
　第２量子ドットＱＳは、ハロゲン元素を含むコアＣ２、ハロゲン元素を含まないシェルＳ２、およびリガンドＬを含む。コアＣ２の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ２の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第２量子ドットＱＳのシェルＳ２のバンドギャップ内にコアＣ２のバンドギャップが存在してもよい（シェルＳ２はコアＣ２と比較して、ＣＢＭが浅くＶＢＭが深い）。第２量子ドットＱＳが、表面よりも内側に、表面よりもハロゲン元素濃度の高い部分を有することをもって、第２量子ドットＱＳが、ハロゲン元素を含むコアＣ２とハロゲン元素を含まないシェルＳ２を有するとみなしてもよい。
　図１６より、シェル表面に配されたハロゲンの濃度が層厚方向で変化しない場合（図６のｇ２）と比較して、正孔注入障壁は小さく、電子注入障壁が大きくなるため、キャリアバランスが向上する。また、ＨＴＬ近傍の第１量子ドットＱＦのコアＣ１およびシェルＳ１の表面欠陥が不活性化されているため、発光再結合の確率が高い。よって、図１５に示す構成Ｘ１ではＥＱＥが高まる。
　第１量子ドットＱＦおよび第２量子ドットＱＳを構成する材料については、コアＣ１およびコアＣ２が同材料で、シェルＳ１およびシェルＳ２も同材料であってもよいし、コアＣ１およびコアＣ２が同材料で、シェルＳ１およびシェルＳ２が別材料であってもよいし、コアＣ１およびコアＣ２が別材料で、シェルＳ１およびシェルＳ２が同材料であってもよいし、コアＣ１およびコアＣ２が別材料で、シェルＳ１およびシェルＳ２も別材料であってもよい。また、コアＣ１のハロゲン元素、シェルＳ１のハロゲン元素、およびコアＣ２のハロゲン元素が同一（１種の元素）であってよいし、異なっていても（２種または３種の元素）よい。
　図１７は、図１４の構成Ｘ２を示す断面図である。図１８は、図１７の発光素子のバンド図である。図１７の発光素子１０では、機能層Ｔ１（ＨＴＬ）上に、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２がこの順に形成され、第１量子ドット部Ｑ１が所定濃度のハロゲン元素を含み、第２量子ドット部Ｑ２がハロゲン元素を含まない。第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が層状であってもよい。
　第１量子ドットＱＦは、ハロゲン元素を含むコアＣ１、ハロゲン元素を含まないシェルＳ１、およびリガンドＬを含む。コアＣ１の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ１の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第１量子ドットＱＦのシェルＳ１のバンドギャップ内にコアＣ１のバンドギャップが存在してもよい。第１量子ドットＱＦが、表面よりも内側に、表面よりもハロゲン元素濃度の高い部分を有することをもって、第１量子ドットＱＦが、ハロゲン元素を含むコアＣ１とハロゲン元素を含まないシェルＳ１を有するとみなしてもよい。
　第２量子ドットＱＳは、ハロゲン元素を含まないコアＣ２、ハロゲン元素を含まないシェルＳ２、およびリガンドＬを含む。シェルＳ２の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第２量子ドットＱＳのシェルＳ２のバンドギャップ内にコアＣ２のバンドギャップが存在してもよい。
　図１８より、シェル表面に配されたハロゲンの濃度が層厚方向で変化しない場合（図６のｇ２）と比較して、正孔注入障壁は小さく、電子注入障壁が大きくなるため、キャリアバランスが向上する。また、ＨＴＬ近傍の第１量子ドットＱＦのコアＣ１の表面欠陥が不活性化されているため、発光再結合の確率が高い。よって、図１７に示す構成Ｘ２ではＥＱＥが高まる。
　図１９は、図１４の構成Ｘ３を示す断面図である。図２０は、図１９の発光素子のバンド図である。図１９の発光素子１０では、機能層Ｔ１（ＨＴＬ）上に、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２がこの順に形成され、第１量子ドット部Ｑ１が所定濃度のハロゲン元素を含み、第２量子ドット部Ｑ２が所定濃度よりも低濃度のハロゲン元素を含む。第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が層状であってもよい。
　第１量子ドットＱＦは、ハロゲン元素を含むコアＣ１、ハロゲン元素を含まないシェルＳ１、およびリガンドＬを含む。コアＣ１の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ１の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第１量子ドットＱＦのシェルＳ１のバンドギャップ内にコアＣ１のバンドギャップが存在してもよい。第１量子ドットＱＦが、表面よりも内側に、表面よりもハロゲン元素濃度の高い部分を有することをもって、第１量子ドットＱＦが、ハロゲン元素を含むコアＣ１とハロゲン元素を含まないシェルＳ１を有するとみなしてもよい。
　第２量子ドットＱＳは、コアＣ１よりも低濃度のハロゲン元素を含むコアＣ２、ハロゲン元素を含まないシェルＳ２、およびリガンドＬを含む。コアＣ２の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ２の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第２量子ドットＱＳのシェルＳ２のバンドギャップ内にコアＣ２のバンドギャップが存在してもよい。第２量子ドットＱＳが、表面よりも内側に、表面よりもハロゲン元素濃度の高い部分を有することをもって、第２量子ドットＱＳが、ハロゲン元素を含むコアＣ２とハロゲン元素を含まないシェルＳ２を有するとみなしてもよい。
　図２０より、シェル表面に配されたハロゲンの濃度が層厚方向で変化しない場合（図６のｇ２）と比較して、正孔注入障壁は小さく、電子注入障壁が大きくなるため、キャリアバランスが向上する。また、ＨＴＬ近傍の第１量子ドットＱＦのコアＣ１の表面欠陥が不活性化されているため、発光再結合の確率が高い。よって、図１９に示す構成Ｘ３ではＥＱＥが高まる。
　図２１は、図１４の構成Ｘ４を示す断面図である。図２２は、図２１の発光素子のバンド図である。図２１の発光素子１０では、機能層Ｔ１（ＨＴＬ）上に、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２がこの順に形成され、第１量子ドット部Ｑ１がハロゲン元素を含まず、第２量子ドット部Ｑ２が所定濃度のハロゲン元素を含む。第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が層状であってもよい。
　第１量子ドットＱＦは、ハロゲン元素を含まないコアＣ１、ハロゲン元素を含まないシェルＳ１、およびリガンドＬを含む。シェルＳ１の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第１量子ドットＱＦのシェルＳ１のバンドギャップ内にコアＣ１のバンドギャップが存在してもよい。
　第２量子ドットＱＳは、ハロゲン元素を含むコアＣ２、ハロゲン元素を含まないシェルＳ２、およびリガンドＬを含む。コアＣ２の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ２の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第２量子ドットＱＳのシェルＳ２のバンドギャップ内にコアＣ２のバンドギャップが存在してもよい。第２量子ドットＱＳが、表面よりも内側に、表面よりもハロゲン元素濃度の高い部分を有することをもって、第２量子ドットＱＳが、ハロゲン元素を含むコアＣ２とハロゲン元素を含まないシェルＳ２を有するとみなしてもよい。
　図２２より、シェル表面に配されたハロゲンの濃度が層厚方向で変化しない場合（図６のｇ２）と比較して、正孔注入障壁は小さく、電子注入障壁が大きくなるため、キャリアバランスが向上する。よって、図２１に示す構成Ｘ４ではＥＱＥが高まる。
　図２３は、図１４の構成Ｘ５を示す断面図である。図２４は、図２３の発光素子のバンド図である。図２３の発光素子１０では、機能層Ｔ１（ＨＴＬ）上に、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２がこの順に形成され、第２量子ドット部Ｑ２が所定濃度のハロゲン元素を含み、第１量子ドット部Ｑ１が所定濃度よりも低濃度のハロゲン元素を含む。第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が層状であってもよい。
　第１量子ドットＱＦは、ハロゲン元素を含むコアＣ１、ハロゲン元素を含まないシェルＳ１、およびリガンドＬを含む。コアＣ１の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ１の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第１量子ドットＱＦのシェルＳ１のバンドギャップ内にコアＣ１のバンドギャップが存在してもよい。第１量子ドットＱＦが、表面よりも内側に、表面よりもハロゲン元素濃度の高い部分を有することをもって、第１量子ドットＱＦが、ハロゲン元素を含むコアＣ１とハロゲン元素を含まないシェルＳ１を有するとみなしてもよい。
　第２量子ドットＱＳは、ハロゲン元素を含むコアＣ２、ハロゲン元素を含むシェルＳ２、およびリガンドＬを含む。コアＣ２の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ２の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよい。シェルＳ２の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第２量子ドットＱＳのシェルＳ２のバンドギャップ内にコアＣ２のバンドギャップが存在してもよい。
　図２４より、シェル表面に配されたハロゲンの濃度が層厚方向で変化しない場合（図６のｇ２）と比較して、正孔注入障壁は小さく、電子注入障壁が大きくなるため、キャリアバランスが向上する。また、ＨＴＬ近傍の第１量子ドットＱＦのコアＣ１の表面欠陥が不活性化されているため、発光再結合の確率が高い。よって、図２３に示す構成Ｘ５ではＥＱＥが高まる。
　図２５は、実施例２にかかる量子ドット材の製造方法を示すフローチャートである。図２５では、図８の製造方法に対して、ステップ１０９とステップＳ１１０との間にステップＳＨを追加する。ステップＳＨでは、反応炉にハロゲン元素材料（フルオロメタン、トリフルオロ酢酸等）を注入し、１～５分保持する。図２５の製造方法によれば、ハロゲン元素を含むコア、ハロゲン元素を含むシェル、およびリガンドを有する量子ドットを含有する量子ドット材が得られる。
　図２６は、実施例２にかかる量子ドット材の製造方法を示すフローチャートである。図２５では、図８の製造方法に対して、ステップ１０９とステップＳ１１０との間にステップＳＨを追加し、ステップＳ１１５をスキップする（行わない）。ステップＳＨでは、反応炉にハロゲン元素材料（フルオロメタン、トリフルオロ酢酸等）を注入し、１～５分保持する。図２６の製造方法によれば、ハロゲン元素を含むコア、ハロゲン元素を含まないシェル、およびリガンドを有する量子ドットを含有する量子ドット材が得られる。
　〔実施例３〕
　図２７は、実施例３の発光素子の構成を示す断面図である。図２８は、図２７の発光素子のバンド図である。図２７の発光素子１０では、機能層Ｔ１（ＨＴＬ）上に、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２がこの順に形成され、第１量子ドット部Ｑ１が所定濃度のハロゲン元素を含み、第２量子ドット部Ｑ２がハロゲン元素を含まない。第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が層状であってもよい。
　第１量子ドットＱＦはシェルレス型であり、ハロゲン元素を含むコアＣ１およびリガンドＬを含む。コアＣ１の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、コアＣ１の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。
　第２量子ドットＱＳはシェルレス型であり、ハロゲン元素を含まないコアＣ２およびリガンドＬを含む。コアＣ２の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。
　図２８より、シェル表面に配されたハロゲンの濃度が層厚方向で変化しない場合（図６のｇ２）と比較して、正孔注入障壁は小さく、電子注入障壁が大きくなるため、キャリアバランスが向上する。また、ＨＴＬ近傍の第１量子ドットＱＦのコアＣ１の表面欠陥が不活性化されているため、発光再結合の確率が高い。よって、実施例３の発光素子１０ではＥＱＥが高まる。
　〔実施例４〕
　図２９は、実施例４の発光素子の構成を示す断面図である。図３０は、図２９の発光素子のバンド図である。図２９の発光素子１０では、機能層Ｔ１（ＨＴＬ）上に、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２がこの順に形成され、第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２それぞれが所定濃度のハロゲン元素を含む。第１量子ドット部Ｑ１および第２量子ドット部Ｑ２が層状であってもよい。
　第１量子ドットＱＦは、ハロゲン元素を含むコアＣ１、ハロゲン元素を含まないシェルＳ１、およびリガンドＬを含む。コアＣ１の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ１の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第１量子ドットＱＦのシェルＳ１のバンドギャップ内にコアＣ１のバンドギャップが存在してもよい。第１量子ドットＱＦが、表面よりも内側に、表面よりもハロゲン元素濃度の高い部分を有することをもって、第１量子ドットＱＦが、ハロゲン元素を含むコアＣ１とハロゲン元素を含まないシェルＳ１を有するとみなしてもよい。
　第２量子ドットＱＳは、コアＣ１と同程度濃度のハロゲン元素を含むコアＣ２、ハロゲン元素を含まないシェルＳ２、およびリガンドＬを含む。コアＣ２の表面欠陥ｋがハロゲン元素ｈにより不活性化されていてもよく、シェルＳ２の表面欠陥ｋがリガンドＬにより不活性化されていてもよい。第２量子ドットＱＳのシェルＳ２のバンドギャップ内にコアＣ２のバンドギャップが存在してもよい。第２量子ドットＱＳが、表面よりも内側に、表面よりもハロゲン元素濃度の高い部分を有することをもって、第２量子ドットＱＳが、ハロゲン元素を含むコアＣ２とハロゲン元素を含まないシェルＳ２を有するとみなしてもよい。
　図３０より、シェル表面に配されたハロゲンの濃度が層厚方向で変化しない場合（図６のｇ２）と比較して、正孔注入障壁は小さく、電子注入障壁が大きくなるため、キャリアバランスが向上する。また、ＨＴＬ近傍の第１量子ドットＱＦのコアＣ１の表面欠陥が不活性化されているため、発光再結合の確率が高い。よって、実施例４の発光素子１０ではＥＱＥが高まる。
　〔実施形態２〕
　図３１は、実施形態２にかかる表示装置の構成例を示す断面図である。図３１に示すように、表示装置２０は、赤色発光の発光素子１０ｒ、緑色発光の発光素子１０ｇ、青色発光の発光素子１０ｂを有する。発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂは、駆動基板７（例えば、ＴＦＴを含む画素回路基板）上に形成され、絶縁性の隔壁８で仕切られている。駆動基板７には、発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂそれぞれに対応する画素回路ＰＣが設けられている。
　発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂの量子ドットＱＤについては、コア粒径が異なっていてもよいし、コア材料が異なっていてもよい。発光素子１０ｒの量子ドットＱＤのバンドギャップ＜発光素子１０ｇの量子ドットＱＤのバンドギャップ＜発光素子１０ｂの量子ドットＱＤであってもよい。
　上述の各実施形態は、例示および説明を目的とするものであり、限定を目的とするものではない。これら例示および説明に基づけば、多くの変形形態が可能になることが、当業者には明らかである。
　１０　発光素子
　２０　表示装置
　Ｄ１　第１電極（アノード）
　Ｄ２　第２電極（カソード）
　Ｔ１・Ｔ２　機能層
　ＥＴＬ　電子輸送層
　ＨＴＬ　正孔輸送層
　ＥＭ　発光層
　ＱＦ　第１量子ドット
　ＱＳ　第２量子ドット
　Ｑ１　第１量子ドット部
　Ｑ２　第２量子ドット部
　Ｃ１・Ｃ２　コア
　Ｓ１・Ｓ２　シェル
　ｈ　ハロゲン
　ｋ　表面欠陥
　Ｌ　リガンド

 

Claims (39)

  1. 　第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配された発光層と、前記発光層および前記第２電極の間に配された機能層とを備え、
    　前記発光層は、第１量子ドットを含む第１量子ドット部と、前記第１量子ドット部と前記機能層との間に配された、第２量子ドットを含む第２量子ドット部と、を有し、
    　前記第１量子ドット部および前記第２量子ドット部の一方が所定濃度のハロゲン元素を含み、他方が、ハロゲン元素を含まないか、あるいは前記所定濃度よりも低濃度のハロゲン元素を含む、発光素子。
  2. 　第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配された発光層と、前記発光層および前記第２電極の間に配された機能層とを備え、
    　前記発光層は、第１量子ドットを含む第１量子ドット部と、前記第１量子ドット部と前記機能層との間に配された、第２量子ドットを含む第２量子ドット部と、を有し、
    　前記第１量子ドットおよび前記第２量子ドットから選択された一方は、前記選択された一方における量子ドットの表面よりも内側に位置し前記表面よりもハロゲン元素濃度の高い部分を有する、発光素子。
  3. 　前記第１量子ドットは、コアおよびシェルを有し、
    　前記第１量子ドットのコアにハロゲン元素が含まれ、前記第１量子ドットのシェルにハロゲン元素が含まれない、請求項１または２に記載の発光素子。
  4. 　前記第１量子ドットは、コアおよびシェルを有し、
    　前記第１量子ドットのコアおよびシェルそれぞれにハロゲン元素が含まれる、請求項１または２に記載の発光素子。
  5. 　前記第１量子ドットは、コアおよびシェルを有し、
    　前記第１量子ドットのコアおよびシェルそれぞれにハロゲン元素が含まれない、請求項１または２に記載の発光素子。
  6. 　前記第２量子ドットは、コアおよびシェルを有し、
    　前記第２量子ドットのコアおよびシェルそれぞれにハロゲン元素が含まれない、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光素子。
  7. 　前記第２量子ドットは、コアおよびシェルを有し、
    　前記第２量子ドットのコアにハロゲン元素が含まれ、前記第２量子ドットのシェルにハロゲン元素が含まれない、請求項１から５のいずれか１項に記載の発光素子。
  8. 　前記第２量子ドットは、コアおよびシェルを有し、
    　前記第２量子ドットのコアおよびシェルそれぞれにハロゲン元素が含まれる、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光素子。
  9. 　前記第１電極はアノードであり、前記機能層は電子輸送層である、請求項１～８のいずれか１項に記載の発光素子。
  10. 　前記第１量子ドット部はリガンド材料を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の発光素子。
  11. 　前記リガンド材料は有機化合物を含む、請求項１０に記載の発光素子。
  12. 　前記リガンド材料はハロゲン元素を含む、請求項１０または１１に記載の発光素子。
  13. 　前記リガンド材料は金属元素を含む、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の発光素子。
  14. 　前記第２量子ドット部はリガンド材料を含み、
    　前記第１量子ドット部のリガンド材料の濃度は、前記第２量子ドット部のリガンド材料の濃度よりも小さい、請求項１０に記載の発光素子。
  15. 　前記第１量子ドット部は、前記第２量子ドット部よりも厚みが小さい、請求項１～１４のいずれか１項に記載の発光素子。
  16. 　前記第２量子ドットのＣＢＭは、前記第１量子ドットのＣＢＭよりも浅い、請求項９に記載の発光素子。
  17. 　前記第１電極および前記第１量子ドット部の間に正孔輸送層が配されている、請求項９に記載の発光素子。
  18. 　前記第１量子ドット部および前記第２量子ドット部それぞれが層状に形成されている、請求項１～１７のいずれか１項に記載の発光素子。
  19. 　前記正孔輸送層のＶＢＭと前記第１量子ドットのＶＢＭとのギャップは、前記第２量子ドットのＣＢＭと前記電子輸送層のＣＢＭとのギャップよりも小さい、請求項１７に記載の発光素子。
  20. 　前記正孔輸送層のバンドギャップは、前記第１量子ドットのバンドギャップ以上である、請求項１７に記載の発光素子。
  21. 　前記電子輸送層のバンドギャップは、前記第２量子ドットのバンドギャップ以上である、請求項１７に記載の発光素子。
  22. 　前記第１量子ドットのコアのバンドギャップが、前記第１量子ドットのシェルのバンドギャップ内にある、請求項３～５のいずれか１項に記載の発光素子。
  23. 　前記第２量子ドットのコアのバンドギャップが、前記第２量子ドットのシェルのバンドギャップ内にある、請求項６～８のいずれか１項に記載の発光素子。
  24. 　ｎを自然数とし、前記リガンド材料は、それぞれが水素原子と結合するｎ個の炭素原子、または４以上の配位を取りうる元素の２つの配位に異種元素が結合したｎ個の鎖状構造を有し、
    　前記第１量子ドットに対する前記リガンド材料の質量比が、５／（１０×ｎ）以下である、請求項１０に記載の発光素子。
  25. 　ｎが３以上である、請求項２４に記載の発光素子。
  26. 　前記リガンド材料は、ｎ個の鎖状構造をもつ、無機化合物あるいは有機化合物またはパーフロロ化合物である、請求項２４または２５に記載の発光素子。
  27. 　前記ハロゲン元素がＦである、請求項１～２６のいずれか１項に記載の発光素子。
  28. 　前記ハロゲン元素がＣｌ，Ｂｒ，およびＩのいずれか１つである、請求項１～２６のいずれか１項に記載の発光素子。
  29. 　前記第２量子ドット部と前記電子輸送層との間に配された絶縁層を備える、請求項９に記載の発光素子。
  30. 　前記絶縁層は、アモルファス状であり、ガラス系あるいはテトラフルオロエチレン系またはシリコーン系の材料を含む、請求項２９に記載の発光素子。
  31. 　前記絶縁層は可視光に対して８０％以上の透過率を有する、請求項２９または３０に記載の発光素子。
  32. 　前記絶縁層に、エーテル系あるいはパーフルオロ系または炭化水素系の溶媒材料が含まれる、請求項２９～３１のいずれか１項に記載の発光素子。
  33. 　前記絶縁層の厚みが５ｎｍ以下である、請求項２９～３２のいずれか１項に記載の発光素子。
  34. 　前記所定濃度が、１０１５個／ｃｍ３～１０２３個／ｃｍ３の範囲に含まれる、請求項１に記載の発光素子。
  35. 　前記発光層は、前記第１電極よりも上層に形成される、請求項１～３４のいずれか１項に記載の発光素子。
  36. 　前記第１電極または前記第２電極がアノードであり、
    　前記第１量子ドット部が前記所定濃度のハロゲン元素を含み、
    　前記第１量子ドット部は、前記第２量子ドット部よりも前記アノードに近い位置に配されている、請求項１～３５のいずれか１項に記載の発光素子。
  37. 　機能層上に、第１量子ドットを含む第１コロイド溶液を用いて第１量子ドット部を形成する工程と、
    　第１量子ドット部上に、第２量子ドットを含む第２コロイド溶液を用いて第２量子ドット部を形成する工程とを含み、
    　前記第１コロイド溶液および前記第２コロイド溶液の一方が所定濃度のハロゲン元素を含み、他方が、ハロゲン元素を含まないか、あるいは前記所定濃度よりも低濃度のハロゲン元素を含む、発光素子の製造方法。
  38. 　前記第１量子ドット部にリガンド材料が含まれ、
    　前記機能層上に塗布された前記第１コロイド溶液を乾燥させて第１量子ドット部を形成した後に、液体の塗布によって前記リガンド材料の一部を排出する工程と、
    　前記液体を除去する工程とを含む、請求項３７に発光素子の製造方法。
  39. 　サブ画素を備え、
    　前記サブ画素は、請求項１～３６のいずれか１項に記載の発光素子を含む、表示装置。

     
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