WO2023238331A1 - 発光素子、発光デバイス、および発光素子の製造方法 - Google Patents

発光素子、発光デバイス、および発光素子の製造方法 Download PDF

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    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/311—Flexible OLED

Definitions

  • the present disclosure relates to a light emitting element, a light emitting device, and a method for manufacturing a light emitting element.
  • QLED quantum dot light emitting diode
  • nano LED light emitting diode
  • Such a light emitting element includes a layer with low thermal conductivity, such as an organic layer or a nanoparticle layer, between a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, has low thermal diffusivity, and has insufficient heat dissipation characteristics. For this reason, such a light emitting element accumulates heat when emitting high-intensity light. Heat accumulation leads to deterioration of the light emitting element.
  • Patent Document 1 describes an organic EL (electroluminescence) device in which an anode, a light-emitting layer, and a cathode are laminated in this order from the substrate side. It is disclosed that the cathode layer is formed of graphene or modified graphene. According to Patent Document 1, graphene and modified graphene have excellent heat dissipation properties and can improve the heat dissipation properties of the entire device. Moreover, since graphene and modified graphene have gas barrier properties, according to Patent Document 1, an organic EL device having gas barrier properties can be realized.
  • a light emitting element called QLED uses a nanoparticle layer called a quantum dot layer containing quantum dots as a light emitting layer.
  • the quantum dot layer currently accounts for most of the series resistance during electric field injection light emission driving, and the heat generated during driving is generated from the quantum dot layer. It is thought that this mainly occurs.
  • the quantum dot layer has a low thermal conductivity, and the organic layer or nanoparticle layer other than the quantum dot layer is provided between the quantum dot layer and the anode or between the quantum dot layer and the cathode. It also has low thermal conductivity.
  • Graphene has metallic conductivity. Therefore, if a layer containing graphene exists between the cathode and the anode, current will flow through the graphene, resulting in current leakage. In other words, a current leak path is formed.
  • graphene does not have very high chemical stability. For this reason, graphene has the disadvantage that it is oxidized or decomposed, for example, during the operation of a light emitting element, and cannot maintain thermal conductivity or the above-mentioned barrier performance.
  • a light-emitting device includes at least one light-emitting element described above according to one embodiment of the present disclosure.
  • a highly reliable light emitting element and device that has improved thermal diffusivity than before without increasing non-radiative recombination and exciton quenching;
  • a method for manufacturing a light emitting element can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a light emitting element according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram schematically showing the crystal structure of c-BN nanoparticles.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the crystal structure of h-BN nanoparticles.
  • 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the light emitting device shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating the accumulation of Joule heat due to the low thermal conductivity of each layer in a comparative light emitting element in which a layer containing the first material is not provided between the anode and the cathode. It is a graph which shows the relationship between the heating temperature of a quantum dot thin film, and PLQY.
  • FIG. 9 is a diagram showing an optical microscope image of the quantum dots used in FIG. 8 after element leakage occurs due to local heat accumulation.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating problems of a comparative light emitting element using graphene as a first material for comparison.
  • FIG. 11 is a diagram showing the energy bands of each layer of the comparative light emitting element shown in FIG. 10 together with the energy band of BN. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a light emitting element according to Embodiment 2.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method for forming a layer containing a first material in a light emitting device according to a second embodiment.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a problem with impurity migration in a comparative light emitting element in which a layer containing a first material is not provided between an anode and a cathode. It is a figure which shows the result of measuring the element contained in the quantum dot layer from the cathode of the light emitting element in which the layer containing the 1st material is not provided between the anode and the cathode by AES.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between evaporation rate, driving voltage, and luminance when a light-emitting element having the same configuration as the light-emitting element used in the measurement shown in FIG. 15 is manufactured by changing the evaporation rate of the cathode (Ag). .
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the evaporation rate, drive voltage, and current density of the drive current when a light-emitting element having the same configuration as the light-emitting element used in the measurement shown in FIG. 15 was fabricated by changing the Ag evaporation rate. be.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the vapor deposition rate, the current density of the drive current, and the brightness when a light emitting device having the same configuration as the light emitting device used in the measurement shown in FIG. 15 is fabricated by changing the Ag vapor deposition rate.
  • FIG. . A graph showing the relationship between the evaporation rate, the current density of the driving current, and the external quantum efficiency when a light-emitting device having the same configuration as the light-emitting device used in the measurements shown in FIG. 15 was fabricated by changing the Ag deposition rate. It is.
  • FIG. 16 is a diagram showing an EL emission image of a light emitting device having the same configuration as the light emitting device used in the measurements shown in FIG.
  • a layer formed in a process earlier than the layer to be compared will be referred to as a "lower layer”
  • a layer formed in a process after the layer to be compared will be referred to as an "upper layer”.
  • the description "A to B" regarding the two numbers A and B means “more than A and less than B" unless otherwise specified.
  • a light emitting element includes a first electrode, a second electrode, and at least one functional layer provided between the first electrode and the second electrode.
  • the at least one functional layer includes a layer containing a material (hereinafter referred to as "first material") having a band gap (Eg) of 3.0 eV or more and a thermal conductivity of 200 W/mK or more.
  • first material a material having a band gap (Eg) of 3.0 eV or more and a thermal conductivity of 200 W/mK or more.
  • the material used to improve thermal diffusivity is referred to as the "first material”
  • the first electrode is conventionally used for purposes other than thermal diffusion. This is distinguished from functional materials such as light-emitting materials and charge-transporting materials, which are originally included in the functional layer between the electrode and the second electrode.
  • the at least one functional layer may include only one layer or multiple layers containing the first material. Therefore, a light emitting element according to one aspect of the present disclosure has a configuration in which at least one layer containing the first material is provided between the first electrode and the second electrode.
  • the light emitting element By providing the light emitting element with at least one layer containing the first material between the first electrode and the second electrode, the light emitting element can be heated more efficiently than before without increasing non-radiative recombination and exciton quenching.
  • a highly reliable light emitting element with improved diffusivity can be provided.
  • the layer between the first electrode and the second electrode is referred to as a functional layer.
  • the functional layer includes at least a light emitting layer.
  • the “emitting layer” will be referred to as "EML”.
  • the light emitting element can extract light emitted by EML from the transparent electrode side. Therefore, a translucent electrode is used for at least one of the anode and the cathode. Although each of these pair of electrodes may be a light-transmitting electrode, it is desirable that one of them is a so-called reflective electrode having light-reflecting properties. In this case, the light emitting element may be of a bottom emission type or a top emission type, but is more preferably a bottom emission type.
  • the above light emitting element can be suitably used as a light source of a light emitting device such as a display device or a lighting device, for example.
  • a light emitting device such as a display device or a lighting device
  • a thick metal electrode that functions as a heat bath with a large heat capacity can be used as an upper layer electrode used as a common electrode in the light emitting device. Therefore, by making the light emitting element a bottom emission type light emitting element, it is possible to provide a light emitting element that has better heat dissipation properties for the heat diffused by the first material and is more effective in suppressing temperature rise.
  • the above-mentioned light emitting element may be a single layer type including only one EML as a functional layer, or may be a multilayer type including a plurality of functional layers as a functional layer.
  • EML includes the first material.
  • the first material may be included only in the EML or only in the functional layer other than the EML. Further, the first material may be contained in both the EML and a functional layer other than the EML.
  • the first material is contained only in some of the functional layers. It may be included in all functional layers. When the first material is contained in only some of the functional layers, the first material may be contained in only one of the functional layers, as described above, or in all the functional layers. It may be included in two or more arbitrary functional layers.
  • the light emitting element may include at least an EML between the first electrode and the second electrode, and at least the EML may include the first material.
  • the light emitting element may include at least one charge transport layer between the first electrode and the second electrode as a functional layer other than EML. That is, the light emitting element has an EML between the first electrode and the second electrode, and a charge transport layer between at least one of the first electrode and the EML and the second electrode and the EML. may be provided. and at least one layer of the charge transport layer (that is, the charge transport layer provided between the first electrode and the EML and between the second electrode and the EML) and the EML. may contain the first material.
  • the light emitting element When the light emitting element includes a charge transport layer as a functional layer other than EML, the light emitting element may include only a hole transport layer or only an electron transport layer as a charge transport layer. Furthermore, the light emitting device may include both a hole transport layer and an electron transport layer as the charge transport layer.
  • the hole transport layer will be referred to as "HTL” and the electron transport layer will be referred to as "ETL”.
  • the first material when the light emitting element includes an HTL, the first material may be included in the HTL.
  • the HTL is provided between the anode and the EML.
  • the first material when the light emitting element includes an ETL, the first material may be included in the ETL.
  • the ETL is provided between the cathode and the EML.
  • the first material when the light emitting element includes an HTL and an ETL, the first material may be included only in the HTL, only in the ETL, or in both the HTL and the ETL. It may be
  • the light emitting element may include a charge injection layer as a functional layer other than EML.
  • the charge injection layer may be a hole injection layer or an electron injection layer.
  • HIL hole injection layer
  • EIL electron injection layer
  • the first material when the light emitting element includes a HIL, the first material may be included in the HIL.
  • the HIL is provided between the anode and the HTL.
  • the first material when the light emitting element includes an EIL, the first material may be included in the EIL.
  • the EIL is provided between the cathode and the ETL.
  • the first material when the light emitting element includes a HIL and an EIL, the first material may be included only in the HIL, only in the EIL, or in both the HIL and the EIL. It may be
  • the first material is contained only in one of the plurality of functional layers. It may be Therefore, when the light emitting element includes a charge injection layer as described above, the first material may be contained only in the charge injection layer, or may be contained in a plurality of functional layers including the charge injection layer. good.
  • the functional layer other than EML may be a first material layer made of only the first material. Therefore, the functional layer between the first electrode and the second electrode may include at least one first material layer made of the first material in order to improve thermal diffusivity.
  • the functional layer may include functional layers other than the EML, such as an electron injection layer, an electron blocking layer, a hole blocking layer, and the like.
  • the light emitting element 1 is a bottom emission type light emitting element having a conventional structure in which the anode 11 is the lower electrode and the cathode 16 is the upper electrode.
  • the light emitting element according to one embodiment of the present disclosure is not limited to this, and may have an inverted structure in which the cathode 16 is the lower electrode and the anode 11 is the upper electrode. Alternatively, it may be a top emission type light emitting element.
  • the light emitting element 1 shown in FIG. 1 includes an anode 11, a HIL 12, an HTL 13, an EML 14, an ETL 15, and a cathode 16 in this order from the lower layer side.
  • the substrate 10 may be, for example, a rigid inorganic substrate such as a glass substrate, or a flexible substrate whose main component is a resin such as polyimide. Note that the substrate 10 may be provided with a TFT (thin film transistor), a capacitive element, etc. (not shown).
  • TFT thin film transistor
  • the anode 11 is an electrode that supplies holes to the EML 14 when a voltage is applied.
  • the cathode 16 is an electrode that supplies electrons to the EML 14 when a voltage is applied.
  • the anode 11 and the cathode 16 each contain a conductive material, and are connected to a power source (not shown) so that a voltage is applied between them.
  • the light emitting element 1 is, for example, a bottom emission type light emitting element, and uses a transparent electrode for the anode 11 and a reflective electrode for the cathode 16.
  • the HIL 12 is a charge injection layer that includes a hole transporting material and has a hole injection function that increases the efficiency of hole injection from the anode 11 to the HTL 13.
  • the hole-transporting material include a composite of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) (PEDOT:PSS).
  • the HTL 13 is a charge transport layer that includes a hole transport material and has a hole transport function that increases the efficiency of hole transport to the EML 14.
  • the hole-transporting material include poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine] (abbreviation: p-TPD), poly[(9 , 9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-4-sec-butylphenyl))diphenylamine)] (abbreviation: TFB).
  • the emission wavelength of QD14a can be changed in various ways depending on the particle size, composition, etc. of the particles.
  • the QDs 14a are QDs that emit visible light, and the emission wavelength can be controlled by appropriately adjusting the particle size and composition of the QDs 14a.
  • the ETL 15 is a charge transport layer that contains an electron transport material and has an electron transport function that increases electron transport efficiency to the EML 14. Nanoparticles 15a having electron transport properties are used as the electron transport material.
  • nanoparticles 15a examples include nanoparticles of ZnO, MgZnO, etc. Among them, ZnO nanoparticles (hereinafter referred to as "ZnO-NP”) are generally used.
  • the light emitting element 1 includes at least one layer containing the first material 21 between the anode 11 and the cathode 16, thereby preventing non-radiative recombination and exciton quenching, as described above. It is possible to provide a highly reliable light emitting element 1 with improved thermal diffusivity compared to the conventional one without increasing . As shown in FIG. 1, all the functional layers between the anode 11 and the cathode 16 contain the first material 21, thereby further improving thermal diffusivity and providing a more reliable light emitting device 1. can do.
  • Eg is less than 3.0 eV or the thermal conductivity is less than 100 W/mK, the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained. In particular, if Eg is less than 3.0 eV, non-radiative recombination and exciton quenching may occur.
  • the upper limit of the thermal conductivity is not particularly limited, and is preferably as high as possible.
  • the thermal conductivity of diamond which is generally said to have high thermal conductivity, is 1000 to 2000 W/mK.
  • the thermal conductivity of carbon nanotubes, which is said to exceed that of diamond is said to be 3000 W/mK.
  • the thermal conductivity of the first material 21 is currently 3000 W/mK or less, and generally 2000 W/mK or less. I can say that there is.
  • the higher the upper limit of the thermal conductivity the more desirable. Therefore, it goes without saying that if there is a first material 21 having a thermal conductivity exceeding 3000 W/mK, such a first material 21 may be used.
  • Eg was measured using a spectrophotometer "U-3900" (model) manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. Eg changes depending on manufacturing conditions, particle size of nanoparticles, etc. For example, if the materials and crystal systems are the same, the Eg increases as the particle size of the nanoparticles decreases. If Eg cannot be measured with the above-mentioned measuring device, a publicly available value, such as specifications listed in a catalog, may be used.
  • the first material 21 has a VBM value larger (deeper) than the valence band upper end (VBM) value of the QD 14a, and a smaller (shallower) CBM value than the conduction band lower end (CBM) value of the QD 14a. It is enough if you have it. However, in order to sufficiently suppress non-radiative recombination and exciton quenching, it is desirable to have an Eg of 3.0 eV or more as described above. Further, the first material 21 has a VBM value larger than the value of the valence band upper end (VBM) of the ETL 15 such as ZnO-NP, and smaller (shallower) than the conduction band lower end (CBM) value of the HTL 13.
  • VBM indicates the absolute value of the difference between the electron energy levels at the vacuum level and the VBM.
  • CBM indicates the absolute value of the difference in the energy level of electrons between the vacuum level and the CBM.
  • the EML 14 includes the first material 21
  • the larger Eg is, the higher the carrier confinement effect is, and the luminous efficiency can be improved.
  • carriers that should gather in a QD layer such as EML14 escape to a layer with a small Eg around the QD layer (that is, carrier diffusion).
  • the periphery of the QD layer is not limited to the layer adjacent to the QD layer. For example, even in the case of a stacked structure such as QD layer/thin HTL/small Eg layer/HTL/HIL, carrier diffusion may occur.
  • the functional layer is a functional layer other than the QD layer, if the Eg of the functional layer is large, carriers will not diffuse into the functional layer, and the luminous efficiency can be improved. Therefore, regardless of which functional layer the first material 21 is included in, it is preferable that the first material 21 has a larger Eg.
  • the upper limit of Eg is also preferably as large as possible, and is not particularly limited.
  • the first material 21 having Eg of 3.0 eV or more is an insulator.
  • An example of a generally known insulator with a large Eg is SiO 2 .
  • Eg of SiO 2 is 8.9 eV. Therefore, the upper limit of Eg can be considered to be approximately 9 eV, preferably 10 eV, at present.
  • the thermal conductivity of the first material 21 is currently 3000 W/mK or less, and generally can be said to be 2000 W/mK or less.
  • the higher the upper limit of Eg the more desirable. Therefore, it goes without saying that if there is a first material 21 having Eg exceeding 10 eV, such a first material 21 may be used.
  • the first material 21 may be included in any functional layer between the anode 11 and the cathode 16, or may be included in the charge injection layer, for example, the HIL 12.
  • the HIL 12 includes the first material 21
  • the content of the first material 21 in the HIL 12 is desirably 25% or more and 80% or less in terms of cross-sectional area ratio of the HIL 12, and preferably 45% or more and 80% or less. is more desirable. This increases the thermal conductivity of the HIL 12 provided between the EML 14 and the anode 11, improves thermal diffusivity, and suppresses local heat concentration. 1 can be reduced.
  • the content rate of the first material 21 in each functional layer is equal to the cross-sectional area ratio of each functional layer. is preferably 25% or more and 80% or less, more preferably 45% or more and 80% or less.
  • the thermal conductivity of the functional layer containing the first material 21 is increased and the thermal diffusivity is improved. Local heat concentration can be suppressed. As a result, deterioration of the QD 14a and, by extension, deterioration of the light emitting element 1 can be reduced. Further, by setting the content of the first material 21 to 45% or more and 80% or less in terms of the cross-sectional area ratio, thermal diffusivity can be dramatically improved. Note that the above effects will be explained in more detail later using specific examples.
  • the cross-sectional area ratio of the first material 21 is expressed by the following formula (1) (Cross-sectional area of the entire first material 21 in the layer containing the first material 21/cross-sectional area of the entire layer containing the first material 21) x 100%... (1) It can be found by
  • the cross-sectional area ratio of the first material 21 can be determined, for example, by checking an electron microscope image of a cross-section of a layer containing the first material 21. It can be determined from the area ratio with the part.
  • the cross-sectional area ratio of the first material 21 is determined by, for example, using a transmission electron microscope (TEM) and determining the cross-sectional area ratio of the layer containing the first material 21 in a TEM cross-sectional image of layer thickness of interest x 200 nm. It can be determined by calculating the area ratio of the first material 21.
  • TEM transmission electron microscope
  • a tiltable TEM is used to calculate, for example, the volume ratio of the first material 21 within a region of layer thickness of interest x 200 nm (length) x 100 nm (thickness).
  • a method of calculating from a hologram image formed from TEM images taken from a plurality of angles may be used.
  • the volume ratio of the first material 21 in the layer containing the first material 21 can be determined by the above-mentioned formula (2) similarly to the cross-sectional area ratio.
  • BN has several crystal structures.
  • c-BN cubic boron nitride
  • h-BN hexagonal boron nitride
  • h-BN has a crystal structure shown in FIG. 3.
  • Bulk h-BN has a structure in which monoatomic layers of h-BN are weakly bonded on the c-axis.
  • Bulk h-BN can be separated into a single layer or several atomic layers of h-BN by peeling off the crystal with tape or the like.
  • h-BN separated into a single layer or several atomic layers will be referred to as "h-BN nanosheet.”
  • h-BN nanosheets e.g., single-layer h-BN
  • Conductivity is significantly different.
  • the thermal conductivity (k ⁇ ) of a single layer of h-BN in the stacking direction of h-BN nanosheets, which is the direction perpendicular to the film surface (film thickness direction) is about 30 W/mK.
  • the thermal conductivity (k // ) of a single layer of h-BN in a direction parallel to the main surface of the h-BN nanosheet, which is the film surface direction, is 600 W/mK.
  • the Eg of the h-BN nanosheet is 6.0 eV.
  • the Eg of QD14a is larger as the emission peak wavelength is shorter.
  • the blue pixel with the shortest emission peak wavelength has QD14a that emits blue light is used.
  • Eg of the QD14a that emits blue light is about 2.7 eV. Therefore, if Eg is 3.0 eV or more, exciton emission in the luminescent material will not be inhibited, regardless of the type of QD 14a. If the thermal conductivity is 200 W/mK or more, sufficient thermal conductivity can be ensured even when mixed with a low first material.
  • thermal conductivity of the mixture K can be determined using the above equation (3).
  • each functional layer includes both c-BN nanoparticles 21a and h-BN nanosheets 21b.
  • each functional layer may include only either c-BN nanoparticles 21a or h-BN nanosheets 21b.
  • the h-BN nanosheet 21b is an insulator.
  • the above average film thickness of the h-BN nanosheets 21b is, for example, the average thickness of the h-BN nanosheets in the layer containing the h-BN nanosheets 21b in a TEM cross-sectional image of layer thickness of interest x 200 nm using TEM. It can be calculated by calculating the average film thickness of 21b.
  • a method for manufacturing a light emitting element includes a step of forming a first electrode and a step of forming a second electrode, a step of forming the first electrode and a step of forming the second electrode. A step of forming a layer containing the first material 21 between the two steps is included.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing the light emitting device 1 shown in FIG. 1.
  • the light emitting device 1 shown in FIG. Contains.
  • the anode 11 is formed on the substrate 10 (step S1).
  • a plurality of functional layers are formed on the anode 11. Specifically, as shown in FIG. 4, first, a HIL 12 containing the first material 21 is formed as a functional layer (step S2). Next, HTL 13 including first material 21 is formed (step S3). Next, an EML 14 including the first material 21 is formed (step S4). Next, an ETL 15 including the first material 21 is formed (step S5). Note that in the light emitting element 1 shown in FIG. 1, as described above, the case where the HIL 12, HTL 13, EML 14, and ETL 15 each include the first material 21 is illustrated as an example.
  • the light emitting element 1 only needs to include at least one layer containing the first material 21 between the anode 11 and the cathode 16. Therefore, in the step of forming the functional layer, at least one layer containing the first material 21 may be formed.
  • the cathode 16 is formed (step S6).
  • the light emitting element 1 shown in FIG. 1 is formed.
  • the thermal conductivity of the layer in which each of the first materials 21 is mixed is greatly improved, and deterioration of each layer due to heat accumulation (specifically, deterioration of the constituent material of each layer) can be avoided, especially. Deterioration of the QD 14a in the EML 14 can be suppressed, and reliability can be improved.
  • the method of forming the anode 11 and the cathode 16 is the same as the conventional method.
  • the anode 11 and the cathode 16 can be formed by, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, an inkjet method, or the like.
  • Each functional layer constituting the light emitting element 1 can be formed by coating.
  • a spin coating method, a vacuum evaporation method, an inkjet method, an imprint method, or the like can be used to form each functional layer.
  • the HIL 12 can be formed by applying a dispersion containing an HIL material such as PEDOT:PSS and the first material 21 onto the anode 11, and then baking to volatilize the solvent.
  • the HTL 13 can be formed by applying a dispersion containing an HTL material such as TFB and the first material 21 onto the HIL 12, and then baking to evaporate the solvent.
  • the EML 14 can be formed by applying a dispersion containing the QDs 14a and the first material 21 onto the HTL 13, and then baking to evaporate the solvent.
  • the ETL 15 can be formed by applying a dispersion containing nanoparticles 15a such as ZnO-NP, which are used as an ETL material, and the first material 21 onto the EML 14, and then baking to evaporate the solvent. can.
  • the dispersion liquid used to form the EML 14 may contain a ligand as described above. Furthermore, the dispersion liquid used to form the ETL 15 may also contain a ligand in order to improve the dispersibility of the nanoparticles 15a. Moreover, in order to adjust the dispersibility of the first material 21 in the solvent at this time, a ligand may be included on the surface of the first material 21.
  • the first materials 21 included in these HIL12, HTL13, EML14, and ETL15 may be the same or different. Furthermore, the ligands contained in EML14 and ETL15 may be the same or different.
  • a polar solvent can be used as the coating solvent contained in each dispersion liquid used to form these functional layers.
  • the polar solvent refers to a solvent having a dielectric constant of 10 or more.
  • the solvent include ethanol, methanol, water, and the like.
  • c-BN nanoparticles 21a and h-BN nanosheets 21b are preferably used as the first material 21.
  • These c-BN nanoparticles 21a and h-BN nanosheets 21b can also be dispersed in a polar solvent. For this reason, by coating and forming a film by dispersing the material of each functional layer and, for example, these BN in an arbitrary ratio, a functional layer having an arbitrary BN mixing ratio can be formed. be able to.
  • the c-axis direction of the crystal of the h-BN nanosheet 21b is oriented in a random direction.
  • the h-BN nanosheet 21b it is possible for the h-BN nanosheet 21b to orient the c-axis direction of the crystal in a certain direction with a certain probability.
  • the dispersion it is possible to intentionally orient the h-BN nanosheets 21b in a specific direction by applying an external force in a specific direction, for example.
  • the c-BN nanoparticles 21a do not have anisotropy, and there is no particular need for alignment.
  • each functional layer When the material of each functional layer is mixed with BN such as c-BN nanoparticles 21a and h-BN nanosheets 21b, the c-axis directions of the crystals of h-BN nanosheets 21b are oriented in random directions. . Therefore, the h-BN nanosheets 21b in each dispersion are randomly oriented. Therefore, for example, when each dispersion liquid is formed into a film, the h-BN nanosheets 21b are formed into a functional layer in which the h-BN nanosheets 21b are randomly oriented by performing the film formation under conditions where the flow of the dispersion liquid is small.
  • a light emitting element called a QLED includes a QD layer as an EML.
  • the QD layer accounts for most of the resistance, and it is thought that heat generation during driving is mainly generated from the QD layer. .
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the accumulation of Joule heat due to the low thermal conductivity of each layer in a comparative light emitting device 100 in which a layer containing the first material 21 is not provided between the anode 11 and the cathode 16. be.
  • FIG. 5 shows, as an example, a case where the light emitting element 100 includes an anode 11, a HIL 12, an HTL 13, an EML 14, an ETL 15, and a cathode 16 in this order from the lower layer side on the substrate 10.
  • the light emitting device 100 for comparison has the same configuration as the light emitting device 1 shown in FIG. 1, except that neither of the functional layers between the anode 11 and the cathode 16 includes the first material 21. .
  • the thermal conductivity of the QD 14a is usually less than 1 W/m ⁇ K (for example, 0.3 W/m ⁇ K or less).
  • the HTL 13 and ETL 15, which are the upper and lower layers of the EML 14, which is a QD layer, are also generally made of materials whose thermal conductivity is significantly lower than 20 W/m ⁇ K.
  • ZnO-NP is generally used for the ETL 15, but the crystal grains of the nanoparticles are finer than the bulk, and phonon scattering occurs at the interface. Furthermore, compared to crystal grains inside the bulk, nanoparticles do not have sufficient contact with each other and have voids, making it difficult for heat to transfer. Therefore, although the thermal conductivity of the ZnO bulk is 20 W/m ⁇ K, the thermal conductivity of the ZnO-NP layer is considered to be significantly lower than that.
  • the HTL 13 uses, for example, p-TPD or TFB. Therefore, the thermal conductivity of HTL13 is considered to be less than 0.3 W/m ⁇ K, which is equivalent to that of epoxy resin, acrylic resin, and the like.
  • HIL12 organic materials are often used for HIL12.
  • the HIL 12 uses, for example, PEDOT:PSS. Therefore, the thermal conductivity of HIL12 is also considered to be less than 0.3 W/m ⁇ K.
  • the QD layer sandwiched between these functional layers is susceptible to accumulation of Joule heat during current injection, as shown in Figure 5, and in the current device configuration, heat generated locally in the QD layer is likely to accumulate. cannot be efficiently released from the QD layer. For this reason, the QD layer tends to rapidly deteriorate when emitting high-intensity light.
  • the thermal conductivity of the ETL 15 can be improved, the thermal diffusivity between the QD layer and the cathode 16 can be increased, and heat can be released from the QD layer. becomes possible.
  • the lower layer of the QD layer when ITO is used for the anode, which is the lower layer electrode, in a bottom emission type light emitting device, it has electrical conductivity, although the thermal conductivity is far from that of the metal film as described above. There is a lower electrode and a substrate 10 made of ITO. Therefore, even on the lower layer side of the QD layer, the thermal conductivity of the functional layer between the EML 14 and the anode 11 is improved, and as shown in FIG. 1, for example, the thermal diffusivity of the QD layer, HTL 13, HIL 12, etc. In this case, it becomes possible to sufficiently release heat from the QD layer. Further, at this time, the ITO film thickness may be reduced, for example, to 50 nm or less, in order to improve thermal diffusivity.
  • FIG. 6 shows the results of measuring PLQY as an optical characteristic of the light emitting element, and shows the relationship between the heating temperature and PLQY of a single film of QD14a, which is a quantum dot thin film.
  • FIG. 7 shows the results of measuring the PL emission lifetime as an optical property of a single film of the QD14a, which is a quantum dot thin film, and shows the relationship between the heating temperature of the QD14a single film and the PL emission lifetime.
  • PL emission life refers to "the time until the PL emission intensity becomes 1/e of the initial intensity", and when a defect occurs, the lifetime is shortened due to the occurrence of a non-emission transition. Theoretically, this "PL luminescence lifetime" has a proportional relationship with luminous efficiency when measured with the same QD.
  • the deterioration of the QDs 14a is not linear, but as the heating temperature rises from room temperature, the deterioration of the QDs 14a progresses exponentially.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of a reliability test of a comparative light-emitting element manufactured as a light-emitting element for evaluation.
  • a light emitting element for evaluation was produced by the following method. First, an ITO film with a thickness of 30 nm was formed as an anode on a glass substrate. Next, a dispersion of NiO (nickel oxide) dispersed in ethanol was applied onto the ITO film and baked in the air for 1 hour to volatilize the solvent. As a result, a NiO layer with a thickness of 43 nm was formed as the HTL. Thereafter, a mixture of polymethyl methacrylate (abbreviation: PMMA) in acetone at a ratio of 0.9 mg/ml was applied to form a PMMA layer on the NiO.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • a dispersion containing CdSe as QDs was applied onto the PMMA layer and baked to evaporate the solvent.
  • a QD layer having a thickness of 44 nm and emitting green light was formed.
  • a dispersion containing ZnO-NPs with a diameter of 12 nm was applied onto the QD layer and baked to evaporate the solvent, thereby forming a ZnO-NP layer with a thickness of 50 nm as an ETL.
  • a 100 nm thick Al layer was formed as a cathode on the ZnO-NP layer.
  • the increase in leakage current eventually grows into a large leakage path, and as a result, most of the current flowing to the light emitting element passes through the current leakage path, and the light emitting element may no longer emit light.
  • Temperature-related deterioration of QDs is nonlinear with respect to temperature rise. Therefore, by suppressing heat concentration at the pinhole portion, etc., the reliability of the light emitting element as a whole is improved.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating problems of a comparative light emitting element 200 using graphene as a first material for comparison.
  • FIG. 11 is a diagram showing the energy bands of each layer of the comparative light emitting element 200 shown in FIG. 10 together with the energy band of BN.
  • the light emitting element 200 includes an anode 11, a HIL 12, an HTL 13, an EML 14, an ETL 15, and a cathode 16 in this order from the lower layer side on the substrate 10.
  • a case where graphene is mixed in the ETL 15 is illustrated as an example.
  • the present embodiment by suppressing the deterioration of the QD 14a during high-intensity light emission, it is possible to suppress a decrease in luminous efficiency during high-intensity emission. Furthermore, as mentioned above, by suppressing the deterioration of QD14a, it is possible to emit light with a long PL (photoluminescence) emission lifetime and high brightness, and a higher PLQY (photoluminescence quantum yield) is realized. can do.
  • FIG. 1 shows an example in which the c-axis directions of the crystals of the h-BN nanosheets 21b are oriented in random directions.
  • the h-BN nanosheets 21b oriented in random directions include, for example, the h-BN nanosheets 21b in which the c-axis direction of the crystal is oriented in the film thickness direction.
  • the functional layer includes, for example, the h-BN nanosheets 21b in which the c-axis direction of the crystals is oriented in the film thickness direction, so that the h-BN nanosheets 21b can be It is possible to improve the thermal conductivity in the thickness direction of the containing layer and to significantly improve the thermal diffusivity in the thickness direction.
  • the h-BN nanosheets 21b oriented in random directions also include, for example, h-BN nanosheets 21b in which the c-axis direction of the crystal is oriented in the direction of the film surface.
  • the functional layer includes h-BN nanosheets 21b in which the crystal c-axis direction is oriented in the film surface direction
  • the thermal conductivity in the film surface direction of the layer containing the h-BN nanosheets 21b is improved.
  • the functional layer since the functional layer includes h-BN nanosheets 21b in which the c-axis direction of the crystals is oriented in the direction of the film surface, the barrier function can be significantly improved.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing an example of the light emitting element 31 according to this embodiment.
  • the h-BN nanosheets 21b can be formed with a certain probability depending on the film forming conditions by, for example, applying an external force in a specific direction when applying the dispersion containing the h-BN nanosheets 21b. It is possible to orient the c-axis direction of the crystal in a specific direction by a certain amount.
  • the c-axis direction of most of the h-BN nanosheets 21b is oriented in the direction of the film surface of the functional layer containing the h-BN nanosheets 21b. Except for this point, the light emitting element 31 shown in FIG. 12 is the same as the light emitting element 1 shown in FIG. 1.
  • a QD layer has a thinned part (for example, a pinhole)
  • the QD layer becomes thinner during driving. Current flows preferentially to the exposed areas, making it easy for heat to accumulate. Therefore, by improving the thermal conductivity in the film surface direction of the light emitting element, it is possible to suppress the deterioration of the QD 14a and the light emitting element.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method for forming a layer containing the first material 21 in the light emitting element 31 according to the present embodiment.
  • a QD layer that is, EML 14
  • EML 14 is taken as an example of the layer containing the first material 21, and a part of the process of forming the QD layer is shown.
  • the configuration shown in FIG. 12 can be achieved relatively easily using a solution process.
  • in the step of forming a layer containing the first material 21, in order to orient the h-BN nanosheets 21b in the film surface direction, as shown in FIG. it is caused to flow in a direction parallel to the film surface direction of the HTL 13 which is the lower layer (underlying layer).
  • the c-BN nanoparticles 21a and the h-BN nanosheets 21b can be dispersed in a polar solvent.
  • the polar solvent described above can be used as the solvent 32 in the dispersion liquid 33.
  • the material of each layer QD 14a in the example shown in FIG. 13
  • the first material 21, and the solvent 32 are mixed into the material of each layer and the first material 21. and mix in any proportion.
  • a dispersion liquid 33 containing the materials for each layer, the first material 21, and the solvent 32 is prepared.
  • the viscosity of the dispersion liquid 33 is adjusted so that, for example, when the dispersion liquid 33 is dropped, the dispersion liquid 33 flows parallel to the direction of the lower layer film surface.
  • the dispersion liquid 33 flows and spreads in parallel to the direction of the lower layer film surface due to the external force received by the drop. Due to the behavior of the h-BN nanosheets 21b when the dispersion liquid 33 falls and the flow of the h-BN nanosheets 21b due to the flow of the dispersion liquid 33, most of the h-BN nanosheets 21b in the dispersion liquid 33 are The film is oriented parallel to the surface direction of the film. Note that the direction of the lower layer film surface can be expressed as a direction parallel to the substrate surface or a direction parallel to the electrode surface. As a result, according to the present embodiment, the h-BN nanosheets 21b can be oriented in the direction of the film surface of the coating film formed by applying the dispersion liquid 33.
  • the angle formed between the h-BN nanosheets 21b and a plane parallel to the film surface of the layer containing the h-BN nanosheets 21b refers to the angle between the cross section and the plane parallel to the film surface of the layer in cross-sectional observation. If the line of intersection is a straight line A, and the line of intersection between the cross section and the h-BN nanosheet 21b is a straight line B, this may mean the angle formed by the straight line A and the straight line B.
  • the average value of the angle ⁇ of the cross section in the thickness direction of the layer containing the h-BN nanosheets 21b is more preferably 30 degrees or less, and even more preferably 15 degrees or less.
  • the h-BN nanosheet 21b has high barrier properties in the direction perpendicular to the membrane surface, and can prevent oxygen molecules, water molecules, and other impurities from permeating in the direction perpendicular to the membrane surface. Therefore, by orienting the h-BN nanosheets 21b in the film surface direction of the layer containing the h-BN nanosheets 21b or in a direction close to the film surface direction, each Impurity diffusion in the stacking direction of the functional layers can be prevented.
  • the h-BN nanosheets 21b when the h-BN nanosheets 21b are oriented in the film surface direction of each functional layer in this way, the h-BN nanosheets may have a size of 50 nm x 50 nm or more in the film inward direction. Preferably, it is more preferable that the size is 100 nm ⁇ 100 nm or more. In this way, since the h-BN nanosheet 21b has a sufficient size (in other words, a sufficient area) in the inward direction of the film, impurity diffusion can be suppressed more effectively.
  • h-BN nanosheets having a size of 50 nm x 50 nm or more in the in-film direction means that the h-BN nanosheets include a 50 nm x 50 nm square within the sheet plane. Indicates that it has a large surface area. If one side is less than 50 nm, even if it has an area equivalent to 50 nm x 50 nm, it cannot be said that it has a size of 50 nm x 50 nm or more.
  • h-BN nanosheets having a size of 100 nm x 100 nm or more in the in-film direction means that h-BN nanosheets only contain squares of 100 nm x 100 nm in the sheet plane. Indicates that it has a wide surface area.
  • the h-BN nanosheet 21b has a size of 50 nm x 50 nm or more, preferably 100 nm x 100 nm or more in the inward direction of the film, a large area can be used as a barrier layer as one connected h- It can be covered with the BN nanosheet 21b. As a result, a high barrier effect can be exhibited.
  • the size of the h-BN nanosheet 21b can be observed by the following method. For example, a TEM image using a tilt function using a tiltable TEM and the h-BN nanosheet 21b existing in a volume of the total stacked layer thickness of the light emitting element 31 x cutout piece thickness of 100 nm x length in the film surface direction of 200 nm Observe the size and configuration of. Thereby, the maximum size of the h-BN nanosheet 21b can be observed. Note that, similar to the observation of the volume ratio described above, a hologram image may be created and observed.
  • the content rate of the first material 21 in the layer containing the first material 21 is 25% in terms of the cross-sectional area ratio of each layer. Above, it is desirable that it is 80% or less, and more preferably that it is 45% or more and 80% or less.
  • Embodiment 1 the relationship between the cross-sectional area ratio and the effect of improving thermal conductivity was specifically explained using the case where c-BN nanoparticles 21a were used as the first material 21 as an example.
  • h-BN nanosheets 21b are used as the first material 21
  • similar effects can be obtained in the film surface direction.
  • the thermal conductivity of ZnO-NP is 20 W/mK
  • h-BN nanosheets 21b are mixed into the ZnO-NP layer at the cross-sectional area ratio of 25%, from the above equation (3), the heat in the film surface direction will increase.
  • Conductivity can be improved approximately twice.
  • the thermal conductivity in the film surface direction can be improved by about 3 times from the above formula (3). can.
  • each functional layer contains both c-BN nanoparticles 21a and h-BN nanosheets 21b
  • each functional layer contains only h-BN nanosheets. May contain.
  • the first material 21 only needs to be mixed in at least one of the functional layers between the anode 11 and the cathode 16; It suffices to have at least one layer containing.
  • the thermal conductivity in the film surface direction of the layer mixed with h-BN is significantly improved, and the thermal diffusivity is improved, thereby preventing local heat accumulation. It is possible to suppress deterioration due to Further, Eg is as explained in Embodiment 1, and according to this embodiment, thermal diffusivity is improved compared to the conventional one without increasing non-radiative recombination and exciton quenching. It is possible to provide a light emitting element 31 with a high luminance.
  • the h-BN nanosheet 21b has a network structure in which B atoms and N atoms are densely arranged, and oxygen molecules, water molecules, and other Impurities can be prevented from passing through. Furthermore, the h-BN nanosheet 21b is provided between the anode 11 and the cathode 16. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide the light emitting element 31 in which impurities are difficult to reach the QD layer and other functional layers during the manufacturing process and during driving.
  • h-BN can further suppress the migration of impurities within the light emitting element 31, especially by mixing it into a layer made of nanoparticles with many voids. Thereby, deterioration related to impurities can be suppressed and reliability can be further improved. This will be explained in more detail below.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the problem of impurity migration in the comparative light emitting element 100 in which the layer containing the first material 21 is not provided between the anode 11 and the cathode 16, as described above.
  • the QD layers EML14 and ETL15 are composed of nanoparticles, and impurities can penetrate into the inside of the element through the gaps between the nanoparticles. It is.
  • the gap between the ZnO-NPs is large enough to allow particles with a diameter of 1.24 nm to pass through even if the ZnO-NPs are closest packed. Since the diameter of oxygen molecules is 0.296 nm and the diameter of water molecules is 0.38 nm, oxygen molecules and water molecules pass through the gap between ZnO-NPs.
  • oxygen and moisture in the atmosphere may enter the EML 14 from the outside via the ETL 15. Furthermore, during the manufacturing process of the light emitting element 31, a process solvent such as water may penetrate into the lower layer and enter the EML 14, degrading the QD 14a. Furthermore, residual solvent such as water diffuses into the EML 14 from the lower functional layer of the EML 14, such as the HIL 12 and HTL 13, which is provided between the anode 11 and the cathode 16.
  • FIG. 15 shows Auger electron spectroscopy analysis of elements contained in the cathode 16, ETL 15, and EML 14 (QD layer) of a light emitting device in which a layer containing the first material 21 is not provided between the anode 11 and the cathode 16. It is a figure showing the result measured by (AES).
  • a light emitting device manufactured by the following method was used in the above measurements. First, an ITO film with a thickness of 30 nm was formed as an anode on a glass substrate. Next, a 45 nm CuSCN layer was formed as a HIL on the ITO film. Next, a 40 nm P-TPD layer was formed as a HIL on the CuSCN layer. Next, a dispersion of red-emitting QDs containing Cd dispersed in octane was applied onto the P-TPD layer and baked to form a QD layer with a thickness of 30 nm.
  • a 57 nm thick ZnO-NP layer made of ZnO-NPs with a diameter of 12 nm was formed as an ETL on the QD layer.
  • a 100 nm thick Al layer was formed as a cathode on the ZnO-NP layer.
  • FIG. 18 shows the current density J of the evaporation rate and drive current when a light-emitting element having the same configuration as the light-emitting element used in the measurement shown in FIG. 15 except for the electrodes was fabricated as a sample by changing the Ag evaporation rate. It is a graph showing the relationship between (mA/cm 2 ) and luminance L (cd/m 2 ).
  • FIG. 19 shows the current density J of the evaporation rate and driving current when a light-emitting element having the same configuration as the light-emitting element used in the measurement shown in FIG.
  • the h-BN nanosheet 21b has high barrier properties against impurities in the direction perpendicular to the film surface. Therefore, it is possible to prevent impurities from entering the inside of the element as described with reference to FIG. This suppresses deterioration of the QD 14a and also reduces the amount of water and oxygen inside the device from the viewpoint of long-term reliability.
  • the incorporation of the h-BN nanosheets 21b oriented in the film plane direction into the functional layer, especially the incorporation into HTL13 and ETL15, is important for the metal atoms as described above during electrode creation. It is particularly effective in preventing intrusion.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing an example of the light emitting element 41 according to this embodiment. Further, FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing an example of the light emitting element 51 according to this embodiment.
  • These light emitting elements 41 and 51 have the same configuration as the light emitting elements shown in Embodiment 1 or Embodiment 2, except for the following points.
  • the layer containing the first material 21 may be formed as a single layer containing only the first material 21, and in any case, the layer containing the first material 21 may be formed between the anode 11 and the cathode 16.
  • the same effects as those described in the first and second embodiments can be obtained.
  • BN is an insulator, and if the thickness of the first material layer 22 exceeds 2 nm, there is a risk that tunnel current will no longer flow in the direction perpendicular to the film surface direction (film thickness direction). There is a risk that the voltage will be increased (higher resistance), making it difficult to use it as a light emitting element. For this reason, it is desirable that the layer thickness of the first material layer 22 be 2 nm or less.
  • the light emitting element 51 shown in FIG. 23 includes, for example, an ETL 15 mixed with, for example, h-BN nanosheets 21b as the first material 21.
  • an ETL 15 mixed with, for example, h-BN nanosheets 21b as the first material 21.
  • h-BN nanosheets 21b do not have a large resistance, and the h-BN nanosheets 21b can be mixed into the ETL at a high volume ratio, and sufficient thermal conductivity in the film surface direction can be easily ensured. I can do it.
  • the red pixel PR is provided with a red light emitting element that emits red light as a light emitting element.
  • the green pixel PG is provided with a green light emitting element as a light emitting element.
  • the blue pixel PB is provided with a blue light emitting element as a light emitting element.
  • the red light emitting element has a structure in which an anode 11, a HIL 12, an HTL 13, an EML 14R, an ETL 15R, and a cathode 16 are stacked in this order on a substrate 10.
  • the green light emitting element has a structure in which an anode 11, a HIL 12, an HTL 13, an EML 14G, an ETL 15G, and a cathode 16 are laminated in this order on a substrate 10.
  • the blue light emitting element has a structure in which an anode 11, a HIL 12, an HTL 13, an EML 14B, an ETL 15B, and a cathode 16 are laminated in this order on a substrate 10.
  • the EML 14R is a red EML that emits red light, and includes a red QD 14aR that emits red light as the QD 14a.
  • the EML 14G is a green EML that emits green light, and includes a green QD 14aG that emits green light as the QD 14a.
  • the EML 14B is a blue EML that emits blue light, and includes a blue QD 14aB that emits blue light as the QD 14a. Note that the same light emitting element (same pixel) includes the same type of QD 14a.
  • the anode 11 functions as a so-called pixel electrode, and is provided in an island shape on the substrate 10 for each light emitting element (in other words, for each pixel).
  • the cathode 16 is provided as a common electrode for all light emitting elements (in other words, all pixels). Each light emitting element functions as a light source that lights up each pixel.
  • EML14R, EML14G, and EML14B are colored differently for each pixel, and are separated into islands by bank BK.
  • ETL15R, ETL15G, and ETL15B are also painted differently for each pixel, and are separated into islands by bank BK.
  • the bank BK is formed by, for example, applying an organic material such as polyimide or acrylic resin and then patterning it by photolithography.
  • FIG. 24 as an example, a case is illustrated in which h-BN nanosheets 21b are mixed as the first material 21 only into ETL15R, ETL15G, and ETL15B.
  • the light emission threshold voltage indicates the voltage at which the light emitting element starts emitting light when the voltage applied to the light emitting element is increased.
  • the element structure is optimized, and in an ideal case, the light emission threshold voltage is This is the value obtained by converting Eg of .
  • Eg of QD14a is Eg of QD14aR ⁇ Eg of QD14aG ⁇ Eg of QD14aB. Therefore, in this case, as shown in FIG. 15, the first material 21 in the cross-sectional area ratio of the layer containing the first material 21 in each light emitting element is arranged in the order of red light emitting element ⁇ green light emitting element ⁇ blue light emitting element. Increase the content rate.
  • FIG. 24 shows an example in which the layer containing the first material 21 is the ETL 15, the layer containing the first material 21 may be a layer other than the ETL 15.
  • the light emitting device is a full-color display device
  • the present embodiment is not limited to this.
  • the above technique can be applied to all light emitting devices having a plurality of light emitting elements having different emission peak wavelengths.
  • the device includes a plurality of light emitting elements including a first light emitting element that emits light in a first wavelength band and a second light emitting element that emits light in a second wavelength band having a shorter emission peak wavelength than the first light emitting element.
  • the content of the first material 21 in terms of the cross-sectional area ratio of the layer containing the first material 21 in the second light-emitting element is expressed as the content rate of the first material 21 in the cross-sectional area ratio of the layer containing the first material 21 in the first light-emitting element.
  • the content rate may be greater than the content rate of the first material 21.

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Abstract

発光素子（１）は、陽極（１１）と陰極（１６）とを備え、陽極（１１）と陰極（１６）との間に、３．０ｅＶ以上のバンドギャップおよび２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する第１材料（２１）を含む層が少なくとも１層設けられている。

Description

発光素子、発光デバイス、および発光素子の製造方法
　本開示は、発光素子、発光デバイス、および発光素子の製造方法に関する。
　ＱＬＥＤ（量子ドット発光ダイオード）は、ナノＬＥＤ（発光ダイオード）とも称される。このような発光素子は、陽極および陰極からなる一対の電極間に、有機層、ナノ粒子層、等の熱伝導率が低い層を含み、熱拡散性が低く、放熱特性が不十分である。このため、このような発光素子は、高輝度発光させる際に、熱蓄積してしまう。熱蓄積は、発光素子の劣化に繋がる。
　特許文献１には、基板側から、陽極、発光層、陰極の順に積層された有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）デバイスにおいて、陰極を二層化し、従来の陰極である第１陰極層の外側の第２陰極層をグラフェンまたは修飾グラフェンで形成することが開示されている。特許文献１によれば、グラフェンおよび修飾グラフェンは優れた放熱性を有し、デバイス全体の放熱性を向上させることができる。また、グラフェンおよび修飾グラフェンは、ガスバリア性を備えていることから、特許文献１によれば、ガスバリア性を備えた有機ＥＬデバイスを実現することができる。
中国特許出願公開第１１０５０４３８４号
　しかしながら、ＱＬＥＤと称される発光素子は、発光層として、量子ドットを含む量子ドット層と称されるナノ粒子層が用いられている。本願発明者らの考察によれば、このような発光素子は、現在、電界注入発光駆動時の直列抵抗の大部分を量子ドット層が占めており、駆動の際の発熱は、量子ドット層から主に生じると考えられる。量子ドット層は、熱伝導率が低く、また、量子ドット層と陽極との間、あるいは、量子ドット層と陰極との間に設けられる、有機層、あるいは、量子ドット層以外のナノ粒子層の熱伝導率も低い。
　このため、このような発光素子において、特許文献１のように陰極を二層化して、従来の陰極の外側にグラフェンまたは修飾グラフェンからなる層を設けても、量子ドット層に蓄積された熱の拡散性の改善には至らない。
　また、陰極を二層化する代わりに、陰極と陽極との間に、グラフェンまたは修飾グラフェンからなる層を設けた場合、以下の問題が生じる。なお、以下、説明の便宜上、「グラフェンまたは修飾グラフェン」を総称して、単に「グラフェン」と称する。
　グラフェンは、金属的な導電性を有している。このため、陰極と陽極との間に、グラフェンを含む層が存在していると、グラフェンを伝って電流が流れてしまい、電流リークが発生してしまう。つまり、電流リークパスが形成されてしまう。
　また、グラフェンは、バンドギャップが無く、しかも、その仕事関数が、量子ドットのバンドギャップ内に存在する。このため、陰極と陽極との間にグラフェンを含む層が存在していると、量子ドットよりもグラフェンの方に電荷が流れ込み、量子ドットで励起子生成できずに非発光再結合が生じたり、量子ドットの励起子を電子と正孔とに分離し、励起子消光したりする。このため、発光が阻害される。
　しかも、グラフェンは化学的な安定性があまり高くない。このため、グラフェンは、例えば、発光素子の駆動中に酸化あるいは分解されてしまい、熱伝導性や上述したバリア性能を保持できないという欠点もある。
　本開示の一態様は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、非発光再結合および励起子消光を増加させることなく、従来よりも熱拡散性が改善された、信頼性の高い、発光素子および発光デバイス、並びに、そのような発光素子の製造方法を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る発光素子は、第１電極と第２電極とを備え、上記第１電極と上記第２電極との間に、３．０ｅＶ以上のバンドギャップおよび２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する第１材料を含む層が少なくとも１層設けられている。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る発光デバイスは、本開示の一態様に係る上記発光素子を少なくとも１つ備えている。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る発光素子の製造方法は、第１電極を形成する工程と、第２電極を形成する工程と、を含み、上記第１電極を形成する工程と上記第２電極を形成する工程との間に、３．０ｅＶ以上のバンドギャップおよび２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する第１材料を含む層を形成する工程を含む。
　本開示の一態様によれば、非発光再結合および励起子消光を増加させることなく、従来よりも熱拡散性が改善された、信頼性が高い、発光素子および発光デバイス、並びに、そのような発光素子の製造方法を提供することができる。
実施形態１に係る発光素子の一例を模式的に示す断面図である。 ｃ－ＢＮナノ粒子の結晶構造を模式的に示す図である。 ｈ－ＢＮナノ粒子の結晶構造を模式的に示す図である。 図１に示す発光素子の製造方法を示すフローチャートである。 陽極と陰極との間に、第１材料を含む層が設けられていない比較用の発光素子における各層の低熱伝導性に起因するジュール熱の蓄積について説明する図である。 量子ドット薄膜の加熱温度とＰＬＱＹとの関係を示すグラフである。 量子ドット薄膜の加熱温度とＰＬ発光寿命との関係を示すグラフである。 評価用の発光素子として作製した、比較用の発光素子の信頼性試験の結果を示すグラフである。 局所的に熱蓄積した影響で素子リークが発生した後の、図８で用いた量子ドットの光学顕微鏡像を示す図である。 比較用の第１材料としてグラフェンを用いた比較用の発光素子の問題点について説明する図である。 図１０に示す比較用の発光素子の各層のエネルギーバンドを、ＢＮのエネルギーバンドと併せて示す図である。 実施形態２に係る発光素子の一例を模式的に示す断面図である。 実施形態２に係る発光素子における、第１材料を含む層の形成方法の一例を模式的に示す断面図である。 陽極と陰極との間に、第１材料を含む層が設けられていない比較用の発光素子における不純物移動の問題点を説明する図である。 陽極と陰極との間に、第１材料を含む層が設けられていない発光素子の陰極から量子ドット層に含まれる元素を、ＡＥＳにより測定した結果を示す図である。 図１５に示す測定に用いた発光素子と同じ構成を有する発光素子を、陰極（Ａｇ）の蒸着レートを変更して作製したときの、蒸着レートと駆動電圧と輝度との関係を示すグラフである。 図１５に示す測定に用いた発光素子と同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを変更して作製したときの、蒸着レートと駆動電圧と駆動電流の電流密度との関係を示すグラフである。 図１５に示す測定に用いた発光素子と同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを変更して作製したときの、蒸着レートと駆動電流の電流密度と輝度との関係を示すグラフである。 図１５に示す測定に用いた発光素子と同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを変更して作製したときの、蒸着レートと駆動電流の電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。 図１５に示す測定に用いた発光素子と同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを０．２Å／ｓとして製造したときの上記発光素子のＥＬ発光像を示す図である。 図１５に示す測定に用いた発光素子と同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを０．４Å／ｓとして製造したときの上記発光素子のＥＬ発光像を示す図である。 実施形態３に係る発光素子の一例を模式的に示す断面図である。 実施形態３に係る他の発光素子の一例を模式的に示す断面図である。 実施形態４に係る発光デバイスの要部の概略構成の一例を示す断面図である。
　まず、本開示の一態様に係る発光素子の概要について、以下に説明する。なお、以下では、比較対象の層よりも先のプロセスで形成されている層を「下層」と称し、比較対象の層よりも後のプロセスで形成されている層を「上層」と称する。また、以下、２つの数ＡおよびＢについての「Ａ～Ｂ」という記載は、特に明示されない限り、「Ａ以上かつＢ以下」を意味するものとする。
　（本開示の一態様に係る発光素子の概要）
　本開示の一態様に係る発光素子は、第１電極と、第２電極と、上記第１電極と上記第２電極との間に設けられた少なくとも１層の機能層と、を備えている。そして、上記少なくとも１層の機能層が、３．０ｅＶ以上のバンドギャップ（Ｅｇ）および２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する材料（以下、「第１材料」と称する）を含む層を備えている。なお、本開示では、このように本開示で熱拡散性の改善に用いる材料（言わば熱拡散材料）を「第１材料」と称し、従来、熱拡散以外の目的で用いられる、上記第１電極と上記第２電極との間の機能層に本来含まれる、発光材料、電荷輸送材料等の機能材料と区別する。
　上記少なくとも１層の機能層は、上記第１材料を含む層を、１層のみ備えていてもよく、複数層備えていてもよい。したがって、本開示の一態様に係る発光素子は、第１電極と第２電極との間に、上記第１材料を含む層が少なくとも１層設けられた構成を有している。
　上記発光素子が、第１電極と第２電極との間に、上記第１材料を含む層を少なくとも１層備えることで、非発光再結合および励起子消光を増加させることなく、従来よりも熱拡散性が改善された、信頼性が高い、発光素子を提供することができる。
　上記第１電極および上記第２電極は、一方が陽極であり、他方が陰極である。上記発光素子は、陽極を下層電極とし、陰極を上層電極とするコンベンショナル構造を有していてもよく、陰極を下層電極とし、陽極を上層電極とするインバーテッド構造を有していてもよい。
　なお、本開示では、第１電極と第２電極との間の層を機能層と称する。機能層は、少なくとも発光層を含んでいる。以下、「発光層」を「ＥＭＬ」と称する。
　発光素子は、ＥＭＬで発光した光を、透光性電極側から取り出すことが可能である。このため、陽極および陰極の少なくとも一方には、透光性電極が用いられる。これら一対の電極は、それぞれ透光性電極であってもよいが、何れか一方は、光反射性を有する、いわゆる反射電極であることが望ましい。この場合、上記発光素子は、ボトムエミッション型であってもよく、トップエミッション型であってもよいが、ボトムエミッション型であることがより望ましい。
　上記発光素子は、例えば、表示装置あるいは照明装置等の発光デバイスの光源として好適に用いることができる。上記発光素子をボトムエミッション型の発光素子とすることで、発光デバイスにおける共通電極として用いられる上層電極に、熱容量が大きな熱浴として機能する、厚みが大きな金属電極を使用することができる。このため、上記発光素子をボトムエミッション型の発光素子とすることで、上記第１材料によって拡散された熱の放熱性により優れ、温度上昇の抑制効果がより高い発光素子を提供することができる。
　上記発光素子は、機能層として１つのＥＭＬのみを含む単層型であってもよく、機能層として複数の機能層を含む多層型であってもよい。
　上記発光素子が機能層としてＥＭＬのみを備えている場合、ＥＭＬが上記第１材料を含む。一方、上記発光素子がＥＭＬを含むとともにＥＭＬ以外の機能層を含む場合、上記第１材料は、ＥＭＬのみに含まれていてもよく、ＥＭＬ以外の機能層にのみ含まれていてもよい。また、ＥＭＬとＥＭＬ以外の機能層との両方に上記第１材料が含まれていてもよい。
　また、このように第１電極と第２電極との間に複数の機能層が設けられている場合、上記第１材料は、これら複数の機能層のうち一部の機能層にのみ含まれていてもよく、全ての機能層に含まれていてもよい。上記第１材料が一部の機能層にのみ含まれている場合、上記第１材料は、上述したように例えば何れか１層の機能層にのみ含まれていてもよく、全ての機能層ではない、２層以上の任意の機能層に含まれていてもよい。
　したがって、上記発光素子は、第１電極と第２電極との間に少なくともＥＭＬを備え、少なくともＥＭＬが上記第１材料を含んでいてもよい。
　また、上記発光素子は、ＥＭＬ以外の機能層として、第１電極と第２電極との間に、電荷輸送層を少なくとも１層備えていてもよい。つまり、上記発光素子は、第１電極と第２電極との間にＥＭＬを備えるとともに、第１電極とＥＭＬとの間、並びに、第２電極とＥＭＬとの間、の少なくとも一方に電荷輸送層を備えていてもよい。そして、上記電荷輸送層（つまり、第１電極とＥＭＬとの間、並びに、第２電極とＥＭＬとの間、の少なくとも一方に設けられた電荷輸送層）、並びに、ＥＭＬ、のうち少なくとも１層が上記第１材料を含んでいてもよい。
　上記発光素子がＥＭＬ以外の機能層として電荷輸送層を備える場合、上記発光素子は、電荷輸送層として、正孔輸送層のみを備えていてもよく、電子輸送層のみを備えていてもよい。また、上記発光素子は、電荷輸送層として、正孔輸送層および電子輸送層の両方を備えていてもよい。以下、正孔輸送層を「ＨＴＬ」と称し、電子輸送層を「ＥＴＬ」と称する。
　本開示の一態様によれば、上記発光素子がＨＴＬを備える場合、上記第１材料は、ＨＴＬに含まれていてもよい。ＨＴＬは、陽極とＥＭＬとの間に設けられる。また、上記発光素子がＥＴＬを備える場合、上記第１材料は、ＥＴＬに含まれていてもよい。ＥＴＬは、陰極とＥＭＬとの間に設けられる。上記発光素子がＨＴＬおよびＥＴＬを備える場合、上記第１材料は、ＨＴＬおよびＥＴＬのうち、ＨＴＬのみに含まれていてもよく、ＥＴＬのみに含まれていてもよく、ＨＴＬおよびＥＴＬの両方に含まれていてもよい。
　また、上記発光素子は、ＥＭＬ以外の機能層として、電荷注入層を備えていてもよい。上記電荷注入層は、正孔注入層であってもよく、電子注入層であってもよい。以下、正孔注入層を「ＨＩＬ」と称し、電子注入層を「ＥＩＬ」と称する。
　本開示の一態様によれば、上記発光素子がＨＩＬを備える場合、上記第１材料は、ＨＩＬに含まれていてもよい。ＨＩＬは、陽極とＨＴＬとの間に設けられる。また、上記発光素子がＥＩＬを備える場合、上記第１材料は、ＥＩＬに含まれていてもよい。ＥＩＬは、陰極とＥＴＬとの間に設けられる。上記発光素子がＨＩＬおよびＥＩＬを備える場合、上記第１材料は、ＨＩＬおよびＥＩＬのうち、ＨＩＬのみに含まれていてもよく、ＥＩＬのみに含まれていてもよく、ＨＩＬおよびＥＩＬの両方に含まれていてもよい。
　上述したように、第１電極と第２電極との間に複数の機能層が設けられている場合、上記第１材料は、これら複数の機能層のうち何れか１層の機能層にのみ含まれていてもよい。したがって、上述したように上記発光素子が電荷注入層を備える場合、上記第１材料は、電荷注入層のみに含まれていてもよく、電荷注入層を含む複数の機能層に含まれていてもよい。
　また、ＥＭＬ以外の機能層は、上記第１材料のみからなる第１材料層であってもよい。したがって、第１電極と第２電極との間の機能層は、熱拡散性を高めるために、このように第１材料からなる第１材料層を少なくとも１層含んでいてもよい。
　現在開発されている多くの発光素子は、ＥＭＬ以外の機能層として、例えば、ＨＩＬ、ＨＴＬ、およびＥＴＬを備えている。そこで、以下では、具体的な実施形態として、本開示の一態様に係る発光素子が、機能層として、ＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、およびＥＴＬを備えている場合を例に挙げて、図を参照してより詳細に説明する。
　但し、本開示の一態様に係る発光素子は、これに限定されるものではない。上記機能層は、ＥＭＬ以外の機能層として、例えば、電子注入層、電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層等、上記例示の機能層以外の機能層を含んでいてもよい。
　なお、以下では、説明の便宜上、先に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、後述する実施形態２以降の実施形態では、先に説明した実施形態との相異点について説明する。特に説明がない場合でも、実施形態２以降の実施形態において、先に説明した実施形態と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
　〔実施形態１〕
　図１は、本実施形態に係る発光素子１の一例を模式的に示す断面図である。
　図１では、一例として、発光素子１が、陽極１１を下層電極とし、陰極１６を上層電極とするコンベンショナル構造を有するボトムエミッション型の発光素子である場合を例に挙げて説明する。但し、前述したように、本開示の一態様に係る発光素子は、これに限定されるものではなく、陰極１６を下層電極とし、陽極１１を上層電極とするインバーテッド構造を有していてもよく、トップエミッション型の発光素子であってもよい。
　図１に示す発光素子１は、陽極１１、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４、ＥＴＬ１５、陰極１６を、下層側からこの順に備えている。
　陽極１１は基板１０上に形成されている。基板１０は、陽極１１から陰極１６までの各層を支持する支持体として機能する。このため、発光素子１は、支持体として、基板１０を備えていてもよい。
　基板１０は、例えば、ガラス基板等のリジッドな無機基板であってもよく、ポリイミド等の樹脂を主成分とするフレキシブル基板であってもよい。なお、基板１０には、図示しないＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、容量素子等が設けられていてもよい。
　陽極１１は、電圧が印加されることにより正孔をＥＭＬ１４に供給する電極である。陰極１６は、電圧が印加されることにより電子をＥＭＬ１４に供給する電極である。陽極１１および陰極１６は、それぞれ導電性材料を含み、図示しない電源と接続されることで、それらの間に電圧が印加されるようになっている。
　本実施形態に係る発光素子１は、上述したように例えばボトムエミッション型の発光素子であり、陽極１１に透光性電極を使用し、陰極１６に反射電極を使用している。
　上記透光性電極には、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の導電性の透光性材料が用いられる。一方、反射電極には、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）等の金属、それらを含む合金等の、導電性の光反射性材料が用いられる。なお、反射電極には、透光性材料からなる層と光反射性材料からなる層との積層体を用いてもよい。
　ＨＩＬ１２は、正孔輸送性材料を含み、陽極１１からＨＴＬ１３への正孔注入効率を高める正孔注入機能を有する電荷注入層である。上記正孔輸送性材料としては、例えば、ポリ(３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との複合物（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）等が挙げられる。
　ＨＴＬ１３は、正孔輸送性材料を含み、ＥＭＬ１４への正孔輸送効率を高める正孔輸送機能を有する電荷輸送層である。上記正孔輸送性材料としては、例えば、ポリ［Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ブチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス（フェニル）－ベンジジン］（略称：ｐ－ＴＰＤ）、ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレニル－２，７－ジイル）－ｃｏ－（４，４’－（Ｎ－４－ｓｅｃ－ブチルフェニル））ジフェニルアミン）］（略称：ＴＦＢ）等が挙げられる。
　ＥＭＬ１４は、発光材料を含み、陽極１１から輸送された正孔と、陰極１６から輸送された電子との再結合により光を発光する層である。発光素子１は、ＱＬＥＤ（あるいはナノＬＥＤ）と称される自発光素子であり、ＥＭＬ１４は、発光材料として、発光色に応じたナノサイズの量子ドット（以下、「ＱＤ」と記す）１４ａを含むＱＤ層である。
　ＱＤ１４ａは、最大幅が１００ｎｍ以下のドットである。ＱＤは、一般的に、その組成が半導体材料由来であることから、半導体ナノ粒子と称される場合がある。また、ＱＤは、その構造が例えば特定の結晶構造を有することから、ナノクリスタルと称される場合もある。
　ＱＤ１４ａ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、表面に凹凸を有する立体形状でもよく、または、それらの組合せでもよい。
　ＱＤ１４ａは、コア型であってもよく、コアとシェルとを含む、コアシェル型あるいはコアマルチシェル型であってもよい。ＱＤ１４ａがシェルを含む場合、中心部にコアがあり、シェルは、コアの表面に設けられていればよい。シェルは、コア全体を覆っていることが望ましいが、シェルがコアを完全に覆っている必要はない。また、ＱＤ１４ａは、二成分コア型、三成分コア型、四成分コア型であってもよい。なお、ＱＤ１４ａは、ドープされたナノ粒子を含んでいてもよく、または、組成傾斜した構造を備えていてもよい。
　コアは、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅＴｅ、ＧａＩｎＰ、ＺｎＳｅＴｅ等で構成することができる。シェルは、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＴｅＳｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳＴｅ、ＺｎＴｅＳｅ、ＡＩＰ等で構成することができる。
　ＱＤ１４ａは、粒子の粒径、組成等によって、発光波長を種々変更することができる。上記ＱＤ１４ａは、可視光を発光するＱＤであり、ＱＤ１４ａの粒径および組成を適宜調整することによって、発光波長を制御することが可能である。
　ＥＭＬ１４は、図示しないリガンドを含んでいてもよく、ＱＤ１４ａの表面（あるいは表面近傍）には、リガンドが配位していてもよい。ＥＭＬ１４にリガンドが含まれていることで、ＱＤ１４ａ同士の凝集を抑制できるので、目的とする光学特性を発現させ易い。
　なお、本開示において、「リガンド」とは、配位する機能を有する化合物を示す。ＥＭＬ１４にＱＤ１４ａとリガンドとがともに含まれている場合は、リガンドの少なくとも一部がＱＤ１４ａに配位しているとみなす。本開示では、ＱＤ１４ａの表面に配位している分子またはイオンだけでなく、配位可能だが配位していない分子またはイオンも含めて「リガンド」と称する。
　リガンドとしては、従来公知の各種リガンドを用いることができ、特に限定されない。リガンドは、例えば、オレイルアミン（略称：ＯＡ）、ドデカンチオール（略称：ＤＤＴ）、トリオクチルホスフィン（略称：ＴＯＰ）、ドデシルアミン（略称：ＤＡＭ）等の有機リガンドであってもよい。また、ハロゲンリガンド（例えば、Ｃｌ－、Ｂｒ－、Ｆ－）等の無機リガンドであってもよい。
　ＥＴＬ１５は、電子輸送性材料を含み、ＥＭＬ１４への電子輸送効率を高める電子輸送機能を有する電荷輸送層である。上記電子輸送性材料には、電子輸送性を有するナノ粒子１５ａが用いられる。
　なお、本開示において、「ナノ粒子」とは、最大幅が１０００ｎｍ未満の粒子からなるドット（粒子）を意味する。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、表面に凹凸を有する立体形状でもよく、または、それらの組合せでもよい。
　このようなナノ粒子１５ａとしては、例えば、ＺｎＯ、ＭｇＺｎＯ等のナノ粒子が挙げられ、そのなかでも、ＺｎＯナノ粒子（以下、「ＺｎＯ－ＮＰ」と記す）が一般的に用いられる。
　図１では、一例として、発光素子１が、陽極１１と陰極１６との間に設けられた全ての機能層に、３．０ｅＶ以上のＥｇおよび２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する第１材料２１が含まれている場合を例に挙げて図示している。このため、図１に示す例では、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４、およびＥＴＬ１５が、それぞれ第１材料２１を含んでいる。
　本実施形態によれば、発光素子１が、陽極１１と陰極１６との間に、第１材料２１を含む層を少なくとも１層含むことで、前述したように、非発光再結合および励起子消光を増加させることなく、従来よりも熱拡散性が改善された、信頼性の高い発光素子１を提供することができる。そして、図１に示すように、陽極１１と陰極１６との間の全ての機能層が第１材料２１を含むことで、熱拡散性がさらに改善され、さらに信頼性が高い発光素子１を提供することができる。
　Ｅｇが３．０ｅＶ未満、あるいは、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ未満である場合、上述した効果を十分に得ることができない。特に、Ｅｇが３．０ｅＶ未満であると、非発光再結合および励起子消光を招来するおそれがある。
　熱伝導率は、例えば、サーモウェーブアナライザＴＡにより測定することができる。なお、第１材料２１の熱伝導率は、材料に固有の値であるため、上記測定装置で測定ができない場合は、例えば、カタログに記載のスペック等、一般的に公開されている値を使用してもよい。
　熱伝導率は、高いほど熱拡散性に優れる。このため、熱伝導率の上限は、高いほど望ましく、特に限定されるものではない。しかしながら、一般的に熱伝導率が高いと言われるダイヤモンドの熱伝導率は、１０００～２０００Ｗ／ｍＫである。また、最近の研究で、熱伝導率がダイヤモンドを超えると言われているカーボンナノチューブの熱伝導率は、３０００Ｗ／ｍＫと言われている。このため、現状、熱伝導率の上限値は、３０００Ｗ／ｍＫであることから、第１材料２１の熱伝導率は、現状、３０００Ｗ／ｍＫ以下であり、一般的には、２０００Ｗ／ｍＫ以下であると言える。但し、上述したように、熱伝導率の上限は、高いほど望ましい。したがって、３０００Ｗ／ｍＫを越える熱伝導率を有する第１材料２１があれば、そのような第１材料２１を用いてもよいことは、言うまでもない。
　また、Ｅｇは、株式会社日立ハイテクサイエンス製の分光光度計「Ｕ－３９００」（型式）により測定した。Ｅｇは、製造条件、ナノ粒子の粒径等によって変化する。例えば材料・結晶系が同じであればナノ粒子の粒径を小さくするほどＥｇは大きくなる。Ｅｇは、上記測定装置で測定ができない場合は、例えば、カタログに記載のスペック等、一般的に公開されている値を使用してもよい。
　第１材料２１は、ＱＤ１４ａの価電子帯上端（ＶＢＭ）の値よりも大きな（深い）ＶＢＭの値を有し、ＱＤ１４ａの伝導帯下端（ＣＢＭ）の値よりも小さい（浅い）ＣＢＭの値を有していればよい。しかしながら、非発光再結合および励起子消光を十分に抑制するためには、上述したように３．０ｅＶ以上のＥｇを有していることが望ましい。また、第１材料２１は、ＺｎＯ－ＮＰ等のＥＴＬ１５の価電子帯上端（ＶＢＭ）の値よりも大きなＶＢＭの値を有し、ＨＴＬ１３の伝導帯下端（ＣＢＭ）の値よりも小さい（浅い）ＣＢＭの値を有していることが望ましい。これにより、電子・正孔の対極へのリークを防ぎ、ＱＤ１４ａへの電荷注入効率を向上させることができる。なお、ここで、ＶＢＭの値とは、真空準位とＶＢＭとにおける電子のエネルギー準位の差の絶対値を示す。また、ＣＢＭの値とは、真空準位とＣＢＭとにおける電子のエネルギー準位の差の絶対値を示す。
　ＥＭＬ１４が第１材料２１を含む場合、Ｅｇが大きければ大きいほどキャリアの閉じ込め効果が高く、発光効率を向上させることができる。しかしながら、ＥＭＬ１４のようなＱＤ層に集まるはずのキャリアは、ＰＬ（フォトルミネッセンス）およびＥＬ（エレクトロルミネッセンス）の何れにおいても、該ＱＤ層の周囲のＥｇが小さい層に逃げて行ってしまう（つまり、キャリア拡散する）。なお、ここで、ＱＤ層の周囲とは、ＱＤ層に隣接している層に限定されない。例えば、ＱＤ層／薄いＨＴＬ／Ｅｇが小さい層／ＨＴＬ／ＨＩＬ等の積層構造を有する場合でも、キャリア拡散が起きる可能性がある。このため、ＱＤ層以外の機能層であっても、該機能層のＥｇが大きいと、該機能層にはキャリアが拡散せず、発光効率を向上させることができる。このため、第１材料２１が何れの機能層に含まれる場合であっても、第１材料２１は、Ｅｇが大きいほど望ましい。
　このように、Ｅｇの上限も、大きいほど望ましく、特に限定されるものではない。なお、Ｅｇが大きいと絶縁体になる。３．０ｅＶ以上のＥｇを有する第１材料２１は、絶縁体である。一般的に知られている絶縁体でかつＥｇが大きな絶縁体としては、例えば、ＳｉＯ２が挙げられる。ＳｉＯ２のＥｇは、８．９ｅＶである。したがって、Ｅｇの上限値は、現状、約９ｅＶ、好適には１０ｅＶと考えることができる。しかしながら、３０００Ｗ／ｍＫであることから、第１材料２１の熱伝導率は、現状、３０００Ｗ／ｍＫ以下であり、一般的には、２０００Ｗ／ｍＫ以下であると言える。但し、上述したように、Ｅｇの上限は、高いほど望ましい。したがって、１０ｅＶを越えるＥｇを有する第１材料２１があれば、そのような第１材料２１を用いてもよいことは、言うまでもない。
　上述したようにＥＭＬ１４が第１材料２１を含む場合、ＥＭＬ１４における第１材料２１の含有率は、ＥＭＬ１４の断面積比率で、２５％以上、８０％以下であることが望ましく、４５％以上、８０％以下であることがより望ましい。これにより、ＱＤ層であるＥＭＬ１４の熱伝導率を高めて熱拡散性を向上させ、局所的な熱の集中を抑制することができるので、ＱＤ１４ａの劣化、ひいては発光素子１の劣化を軽減することができる。
　また、ＨＴＬ１３が第１材料２１を含む場合、ＨＴＬ１３における第１材料２１の含有率は、ＨＴＬ１３の断面積比率で２５％以上、８０％以下であることが望ましく、４５％以上、８０％以下であることがより望ましい。同様に、ＥＴＬ１５が第１材料２１を含む場合、ＥＴＬ１５における第１材料２１の含有率は、ＥＴＬ１５の断面積比率で２５％以上、８０％以下であることが望ましく、４５％以上、８０％以下であることがより望ましい。何れの場合にも、ＱＤ層に隣接する電荷輸送層の熱伝導率を高めて熱拡散性を向上させ、局所的な熱の集中を抑制することができるので、ＱＤ１４ａの劣化、ひいては発光素子１の劣化を軽減することができる。
　第１材料２１は、上述したように陽極１１と陰極１６との間の何れの機能層に含まれていてもよく、電荷注入層である例えばＨＩＬ１２に含まれていてもよい。ＨＩＬ１２が第１材料２１を含む場合、ＨＩＬ１２における第１材料２１の含有率は、ＨＩＬ１２の断面積比率で２５％以上、８０％以下であることが望ましく、４５％以上、８０％以下であることがより望ましい。これにより、ＥＭＬ１４と陽極１１との間に設けられたＨＩＬ１２の熱伝導率を高めて熱拡散性を向上させ、局所的な熱の集中を抑制することができるので、ＱＤ１４ａの劣化、ひいては発光素子１の劣化を軽減することができる。
　このように、陽極１１と陰極１６との間の機能層がそれぞれ第１材料２１を含む場合、それぞれの機能層における第１材料２１の含有率は、何れも、それぞれの機能層の断面積比率で２５％以上、８０％以下であることが望ましく、４５％以上、８０％以下であることがより望ましい。
　第１材料２１の含有率を、このように断面積比率で２５％以上、８０％以下とすることで、第１材料２１を含む機能層の熱伝導率を高めて熱拡散性を向上させ、局所的な熱の集中を抑えることができる。この結果、ＱＤ１４ａの劣化、ひいては発光素子１の劣化を軽減することができる。また、第１材料２１の含有率を、上記断面積比率で４５％以上、８０％以下とすることで、熱拡散性を飛躍的に向上させることができる。なお、上記効果については、後で、具体例を挙げてより詳細に説明する。
　一方、断面積比率で８０％を超える第１材料２１を混和すると、該第１材料２１を含む層全体の電気抵抗が高くなり、高抵抗化に繋がる。また、上述したように機能層が、第１材料のみからなる第１材料層以外の機能層であり、熱拡散機能以外の、例えば、電荷輸送機能等の機能を有する機能層である場合、該機能層に本来含まれる、電荷輸送材料等の機能材料の量が少なくなりすぎて、本来の機能を十分に発揮することができなくなるおそれがある。
　上記第１材料２１の断面積比率は、次式（１）
　（第１材料２１を含む層における第１材料２１全体の断面積／第１材料２１を含む層全体の断面積）×１００％‥（１）
で求めることができる。
　上記第１材料２１の断面積比率は、例えば、該第１材料２１を含む層の断面の電子顕微鏡像を確認することにより、該断面における第１材料２１が存在する部分と母材の存在する部分との面積比から決定することができる。
　この場合、上記第１材料２１の断面積比率は、例えば、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用し、着目する層厚み×２００ｎｍのＴＥＭ断面像内での、上記第１材料２１を含む層中の第１材料２１の面積比を計算することで求めることができる。
　また、上記第１材料２１の断面積比率は、該第１材料２１を含む層における第１材料２１の体積比率から決定することもできる。例えば、体積比率が５０％である場合、十分に広い断面で切断した場合の面積比率も、当然確率的に５０％となる。
　したがって、第１材料２１を含む層における第１材料２１の体積比率は、上記断面積比率同様、次式（２）
　（第１材料２１を含む層における第１材料２１全体の断面積／第１材料２１を含む層全体の断面積）×１００％‥（２）
で求めてもよい。
　さらに、直接的な体積の算出の方法として、チルト可能なＴＥＭを使用し、例えば、着目する層厚み×２００ｎｍ（長さ）×１００ｎｍ（厚み）の領域内での第１材料２１の体積比率を、複数の角度から撮像したＴＥＭ像から形成されるホログラム像から算出する方法を用いてもよい。
　この場合も勿論、第１材料２１を含む層における第１材料２１の体積比率は、上記断面積比率同様、上述した式（２）で求めることができる。
　第１材料２１は、上記条件を満足する材料であればよいが、好適には、例えば、ＢＮ（窒化ホウ素）が挙げられる。ＢＮは、絶縁体および半導体のなかでも、非常に高い熱伝導率を有する物質の一つである。また、ＢＮは、安定性が非常に高い。ＢＮは、例えば、酸化環境下で９００℃で加熱しても分解されない化学安定性を有している。このため、第１材料２１として例えばＢＮを一定量混和させることで、熱伝導率を大幅に改善することができるとともに、電流リークパスの形成を抑制することができる。
　ＢＮは、幾つかの結晶構造を有する。上記第１材料２１としては、ＢＮのなかでも、ｃ－ＢＮ（立方晶窒化ホウ素）およびｈ－ＢＮ（六方晶窒化ホウ素）が特に好ましい。
　ｃ－ＢＮナノ粒子は、図２に示す結晶構造を有している。ｃ－ＢＮナノ粒子は、ダイヤモンドと同様の構造を有し、その熱伝導率は７４０Ｗ／ｍＫであり、Ｅｇは、６．４ｅＶである。
　また、ｈ－ＢＮは、図３に示す結晶構造を有している。バルクのｈ－ＢＮは、単原子層のｈ－ＢＮが、ｃ軸上で弱く結合している構造を有している。バルクのｈ－ＢＮは、その結晶をテープ等で剥がすことで、単層または数原子層のｈ－ＢＮに分離することができる。以下、この単層または数原子層に分離されたｈ－ＢＮを、「ｈ－ＢＮナノシート」と称する。
　ｃ－ＢＮナノ粒子が異方性を有していないのに対し、ｈ－ＢＮナノシート（例えば単層のｈ－ＢＮ）は、異方性を有し、ｃ軸方向とａ軸方向とで熱伝導率が大きく異なる。膜面垂直方向（膜厚方向）であるｈ－ＢＮナノシートの積層方向における、単層のｈ－ＢＮの熱伝導率（ｋ⊥）は、３０Ｗ／ｍＫ程度である。膜面方向である、ｈ－ＢＮナノシートの主面に平行な方向の単層のｈ－ＢＮの熱伝導率（ｋ//）は、６００Ｗ／ｍＫである。また、ｈ－ＢＮナノシートのＥｇは、６．０ｅＶである。
　また、ｈ－ＢＮナノシートは、図３に示すように、Ｂ原子とＮ原子とが緻密に並んだ網目状構造を有している。ｈ－ＢＮナノシートは、不純物に対し、膜面垂直方向に高いバリア性を有し、膜面垂直方向への、例えば、酸素分子、水分子、並びに、その他不純物の透過を防ぐことができる。したがって、第１材料２１は、ｈ－ＢＮナノシートを含むことが望ましい。
　但し、第１材料２１は、ＢＮに限定されるものではない。Ｅｇが３．０ｅＶ以上で、かつ、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上である第１材料であれば、同様に適用できる。第１材料２１は、上述したように異方性を有していても有していなくてもよい。熱伝導率は、全ての方向において２００Ｗ／ｍＫ以上である必要はなく、何れかの方向で２００Ｗ／ｍＫ以上であればよい。
　ＱＤ１４ａのＥｇは、発光ピーク波長が短いほど大きい。発光素子１を、例えば、赤色光を発する赤色画素、緑色光を発する緑色画素、青色光を発する青色画素を有するフルカラーの表示装置の光源として用いる場合、発光ピーク波長が最も短い青色画素には、青色発光するＱＤ１４ａが用いられる。青色発光するＱＤ１４ａのＥｇは、２．７ｅＶ程度である。このため、Ｅｇが３．０ｅＶ以上あれば、ＱＤ１４ａの種類に拘らず、発光材料中での励起子発光を阻害しない。熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上あれば、低第１材料と混和させた場合にも、十分な熱伝導性を確保することができる。
　図１では、一例として、各機能層が、それぞれ、第１材料２１として、図１中、「２１ａ」で示すｃ－ＢＮナノ粒子、および、図１中、「２１ｂ」で示すｈ－ＢＮナノシートを含む場合を例に挙げて図示している。以下、ｃ－ＢＮナノ粒子を「ｃ－ＢＮナノ粒子２１ａ」と称する。また、ｈ－ＢＮナノシートを「ｈ－ＢＮナノシート２１ｂ」と称する。
　図１に示すように熱伝導率が異なる２つの物質の混合物の熱伝導率の算出には、Ｅｕｃｋｅｎが提案する次式（３）
Ｋ＝Ｋｆ（１＋２φＡ／１－φＡ）‥（３）
　（但し、Ａ＝（１－Ｋｆ／Ｋｓ）（２Ｋｆ／Ｋｓ＋１））
を適用することができる。
　熱伝導率Ｋｓの球形粒子が熱伝導率Ｋｆの連続媒体中に体積分率φで均一に分散しており、分散粒子は互いに十分に離れた状態であるとき、混合物の熱伝導率Ｋは、上記式（３）で求めることができる。
　なお、図１では、上述したように、各機能層がｃ－ＢＮナノ粒子２１ａおよびｈ－ＢＮナノシート２１ｂの両方を含んでいる場合を例に挙げて図示している。しかしながら、各機能層は、ｃ－ＢＮナノ粒子２１ａおよびｈ－ＢＮナノシート２１ｂの何れか一方のみを含んでいてもよい。
　また、上述したように第１材料２１がｈ－ＢＮナノシート２１ｂである場合、該第１材料２１を含む層の厚み方向の断面の単位面積当たりにおけるｈ－ＢＮナノシートの平均の膜厚は、２ｎｍ以下であることが望ましい。なお、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、６原子層で約２ｎｍとなる。このため、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、６原子層以下であることが望ましい。
　ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは絶縁体である。ｈ－ＢＮナノシート２１ｂの上記平均の膜厚を、トンネル電流が十分に流れる膜厚とすることで、絶縁体混和による高電圧化を抑制することができる。
　なお、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂの上記平均の膜厚は、例えば、ＴＥＭを使用し、着目する層厚み×２００ｎｍのＴＥＭ断面像内での、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層中のｈ－ＢＮナノシート２１ｂの平均膜厚を計算することで算出することができる。
　〔製造方法〕
　本開示の一態様に係る発光素子の製造方法は、第１電極を形成する工程と、第２電極を形成する工程と、を含み、第１電極を形成する工程と第２電極を形成する工程との間に、第１材料２１を含む層を形成する工程を含む。
　以下に、図１に示す発光素子１の製造方法を例に挙げて、本開示の一態様に係る発光素子の製造方法について説明する。
　図４は、図１に示す発光素子１の製造方法を示すフローチャートである。
　図１に示す発光素子１は、上述したように、陽極１１を下層電極とし、陰極１６を上層電極とするコンベンショナル構造を有し、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４、およびＥＴＬ１５が、それぞれ第１材料２１を含んでいる。
　このため、図１に示す発光素子１の製造方法では、図４に示すように、まず、基板１０上に陽極１１を形成する（ステップＳ１）。
　次いで、陽極１１上に、複数の機能層を形成する。具体的には、図４に示すように、機能層として、まず、第１材料２１を含むＨＩＬ１２を形成する（ステップＳ２）。次いで、第１材料２１を含むＨＴＬ１３を形成する（ステップＳ３）。次いで、第１材料２１を含むＥＭＬ１４を形成する（ステップＳ４）。次いで、第１材料２１を含むＥＴＬ１５を形成する（ステップＳ５）。なお、図１に示す発光素子１では、上述したように、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４、およびＥＴＬ１５が、それぞれ第１材料２１を含む場合を例に挙げて図示している。しかしながら、前述したように、本開示の一態様に係る発光素子１は、陽極１１と陰極１６との間に、第１材料２１を含む層を少なくとも１層備えていればよい。したがって、機能層の形成工程では、第１材料２１を含む層を少なくとも１層形成すればよい。
　その後、陰極１６を形成する（ステップＳ６）。これにより、図１に示す発光素子１が形成される。上記方法によれば、各第１材料２１が混和された層での熱伝導率が大幅に向上し、熱の蓄積による各層の劣化（具体的には、各層の構成材料の劣化）、特に、ＥＭＬ１４におけるＱＤ１４ａの劣化を抑制することができ、信頼性の改善を図ることができる。
　陽極１１および陰極１６の形成方法は、従来と同じである。陽極１１および陰極１６は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、インクジェット法等により成膜することができる。
　発光素子１を構成する各機能層は、塗布によって成膜することができる。各機能層の成膜には、例えば、スピンコート法、真空蒸着法、インクジェット、またはインプリント法等を用いることができる。
　ＨＩＬ１２は、陽極１１上に、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等のＨＩＬ材料と、第１材料２１とを含む分散液を塗布した後、ベークで溶媒を揮発することによって形成することができる。ＨＴＬ１３は、ＨＩＬ１２上に、例えばＴＦＢ等のＨＴＬ材料と、第１材料２１とを含む分散液を塗布した後、ベークで溶媒を揮発することによって形成することができる。ＥＭＬ１４は、ＨＴＬ１３上に、ＱＤ１４ａと、第１材料２１とを含む分散液を塗布した後、ベークで溶媒を揮発することによって形成することができる。ＥＴＬ１５は、ＥＭＬ１４上に、ＥＴＬ材料として用いられる、例えばＺｎＯ－ＮＰ等のナノ粒子１５ａと、第１材料２１とを含む分散液を塗布した後、ベークで溶媒を揮発することによって形成することができる。なお、ＥＭＬ１４の形成に用いられる分散液は、前述したようにリガンドを含んでいてもよい。また、ＥＴＬ１５の形成に用いられる分散液も、ナノ粒子１５ａの分散性を向上させるため、リガンドを含んでいてもよい。また、この際の第１材料２１の溶媒への分散性を調整するために、第１材料２１の表面にリガンドを含んでいてもよい。
　これらＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４、およびＥＴＬ１５に含まれる第１材料２１は、それぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。また、ＥＭＬ１４およびＥＴＬ１５に含まれるリガンドも、それぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
　これら機能層の形成に用いられる各分散液に含まれる塗布溶媒には、極性溶媒を用いることができる。ここで、極性溶媒とは、比誘電率が１０以上の溶媒を示す。上記溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール、水等が挙げられる。
　上述したように、第１材料２１には、ｃ－ＢＮナノ粒子２１ａやｈ－ＢＮナノシート２１ｂが好適に用いられる。これらｃ－ＢＮナノ粒子２１ａおよびｈ－ＢＮナノシート２１ｂも極性溶媒に分散できる。このため、各機能層の材料と例えばこれらＢＮとを任意の割合になるように調液した分散液を塗布して成膜することで、任意のＢＮ混合割合を有する機能層をそれぞれ成膜することができる。
　なお、図１に示す例では、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂの結晶のｃ軸方向がランダムな方向を向いている場合を例に挙げて示している。しかしながら、成膜条件によって、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、ある確率をもって、一定量、結晶のｃ軸方向を特定の方向に配向させることが可能である。具体的には、例えば、上記分散液を塗布する際に、例えば特定の方向に外力を加えることで、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを特定の方向に意図的に配向させることが可能である。なお、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂと異なり、ｃ－ＢＮナノ粒子２１ａは、異方性を有しておらず、特別、配向を揃える必要はない。
　各機能層の材料と、ｃ－ＢＮナノ粒子２１ａおよびｈ－ＢＮナノシート２１ｂ等のＢＮとを混和させた状態では、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂの結晶のｃ軸方向は、ランダムな方向を向いている。このため、各分散液中のｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、ランダムに配向している。したがって、例えば、各分散液を成膜する際に、分散液の流動が少ない条件で成膜を行う等することで、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂがランダムに配向した機能層となる。
　（効果）
　次に、上記発光素子１による効果について説明する。
　前述したように、ＱＬＥＤと称される発光素子は、ＥＭＬとしてＱＤ層を備えている。本願発明者らの考察によれば、現在ＱＬＥＤに採用されている構造の多くは、抵抗の大部分をＱＤ層が占めており、駆動の際の発熱は、ＱＤ層から主に生じると考えられる。
　図５は、陽極１１と陰極１６との間に、第１材料２１を含む層が設けられていない比較用の発光素子１００における各層の低熱伝導性に起因するジュール熱の蓄積について説明する図である。
　図５では、一例として、発光素子１００が、基板１０上に、陽極１１、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４、ＥＴＬ１５、陰極１６を、下層側からこの順に備えている場合を例に挙げて図示している。比較用の発光素子１００は、陽極１１と陰極１６との間の機能層が何れも第１材料２１を含んでいない点を除けば、図１に示す発光素子１と同じ構成を有している。
　ＱＤ１４ａの熱伝導率は、通常、１Ｗ／ｍ・Ｋ未満（例えば０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下）である。また、ＱＤ層であるＥＭＬ１４の上下層であるＨＴＬ１３およびＥＴＬ１５も、一般的に、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも大幅に低い材料で構成されている。
　例えば、前述したようにＥＴＬ１５にはＺｎＯ－ＮＰが使用されることが一般的であるが、ナノ粒子の結晶粒は、バルクよりも細かく、界面でフォノン散乱が生じる。また、ナノ粒子同士はバルク内部の結晶粒と比べ、材料同士が十分に接触しておらず、空隙があり、熱が伝達し難い。このため、ＺｎＯバルクの熱伝導率は２０Ｗ／ｍ・Ｋであるが、ＺｎＯ－ＮＰ層の熱伝導率は、それよりも大幅に低い値であると考えられる。
　また、ＨＴＬ１３には有機材料が使用されることが多い。前述したように、ＨＴＬ１３には、例えば、ｐ－ＴＰＤあるいはＴＦＢ等が用いられる。したがって、ＨＴＬ１３の熱伝導率は、何れも、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等と同等の０．３Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると考えられる。
　同様に、ＨＩＬ１２にも有機材料が使用されることが多い。前述したように、ＨＩＬ１２には、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等が用いられる。したがって、ＨＩＬ１２の熱伝導率も、０．３Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると考えられる。
　このため、これらの機能層に挟まれているＱＤ層は、図５に示すように電流注入時のジュール熱の蓄積が生じ易く、かつ、現状の素子構成ではＱＤ層で局所的に発生した熱を効率的にＱＤ層の外に逃がすことはできない。このため、ＱＤ層は、高輝度発光させる際等に、急速な劣化が生じ易い。
　しかしながら、上述したように例えばボトムエミッション型の発光素子では、ＥＴＬ１５の上層は、１００ｎｍ程度の金属膜を使用する。ＩＴＯの熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対し、Ａｌの熱伝導率は２３７Ｗ／ｍ・Ｋであり、Ａｇの熱伝導率は４２０Ｗ／ｍ・Ｋである。このように熱伝導率が高く、また厚みの大きな金属膜は、前述したように、熱容量が大きな熱浴として十分に機能する。
　そこで、例えば、ＥＴＬ１５にＢＮ等の第１材料２１を混入させることで、ＥＴＬ１５の熱伝導率を改善し、ＱＤ層と陰極１６との間の熱拡散性を高め、ＱＤ層から熱を逃がすことが可能となる。
　例えばＺｎＯ－ＮＰの熱伝導率を２０Ｗ／ｍＫとし、ＺｎＯ－ＮＰからなるＥＴＬ１５に、熱伝導率を７４０Ｗ／ｍＫのｃ－ＢＮナノ粒子を、前記断面積比率で２５％混ぜ込むと、前記式（３）より、ｃ－ＢＮナノ粒子を含むＥＴＬ１５の熱伝導率は、４１Ｗ／ｍＫと、２倍になる。また、ＺｎＯ－ＮＰからなるＥＴＬ１５に、上記ｃ－ＢＮナノ粒子を、前記断面積比率で４５％混ぜ込むと、前記式（３）より、ｃ－ＢＮを含むＥＴＬ１５の熱伝導率は、６２．６Ｗ／ｍＫと、３倍程度に向上させることができる。したがって、この場合、陰極１６とｃ－ＢＮナノ粒子を含むＥＴＬ１５とにおける熱伝導率および熱容量が駆動温度付近で一定であると仮定すると、熱浴である陰極１６に熱を拡散する能力を３倍に高めることができる。この結果、高電流駆動時のＥＭＬ１４での温度上昇を、約３分の１に改善することができる。
　そして、劣化量が温度差に対して線形上昇すると仮定すると、熱伝導率を３倍にすれば信頼性が３倍に向上することになる。なお、ＱＤ劣化の主因の１つとしては、加熱によるリガンドの脱離が挙げられる。しかしながら、このリガンドの脱離は、アレニウスの法則にしたがい、温度上昇に対して指数関数的に加速すると考えられる。このため、実際には、高温域では、さらなる信頼性の向上が望める。
　なお、ここでは、ＥＴＬ１５に第１材料２１としてｃ－ＢＮナノ粒子を混入させる場合を例に挙げて説明したが、ｃ－ＢＮナノ粒子以外の第１材料２１を用いる場合にも、同様に、第１材料２１による熱拡散性の向上効果を得ることができる。また、ＱＤ層に第１材料２１を混入させる場合も同様である。
　またＱＤ層の下層に関しても、ボトムエミッション型の発光素子で、下層電極である陽極にＩＴＯを採用する場合、上述したように上記金属膜の熱伝導率には遠く及ばないものの、導電性を有するＩＴＯで形成された下層電極と基板１０とが存在する。このため、ＱＤ層の下層側においても、ＥＭＬ１４と陽極１１との間の機能層の熱伝導率を改善し、図１に示すように、例えばＱＤ層やＨＴＬ１３、ＨＩＬ１２等の熱拡散性を高めれば、ＱＤ層から十分に熱を逃がすことが可能になる。また、この際に、熱拡散性を高めるためにＩＴＯ膜厚を薄膜化、例えば５０ｎｍ以下等にしてもよい。
　ここで、加熱温度とＱＤ１４ａの劣化との関係性について、図６および図７を参照して以下に説明する。
　図６および図７では、それぞれ、ＱＤ１４ａの単膜をガラス上に作製して封止した発光素子に、図６あるいは図７に示すように一定の温度で加熱した後、室温に戻った後の上記発光素子の光学特性を、リガンドを種々変更して測定した。
　リガンドには、図６および図７に示すように、前述した、ＯＡ、ＤＤＴ、ＴＯＰ、ＤＡＭ、Ｂｒ、Ｐｅｒを用いた。なお、図６および図７中、「ＤＤＴ＋ＴＯＰ」は、リガンドとして、ＤＤＴとＴＯＰとを、１：１の割合で併用したことを示す。
　図６は、上記発光素子の光学特性としてＰＬＱＹを測定した結果であり、量子ドット薄膜である上記ＱＤ１４ａの単膜の加熱温度とＰＬＱＹとの関係を示している。図７は、量子ドット薄膜である上記ＱＤ１４ａの単膜の光学特性としてＰＬ発光寿命を測定した結果であり、上記ＱＤ１４ａの単膜の加熱温度とＰＬ発光寿命との関係を示している。なお、本開示において「ＰＬ発光寿命」とは、「ＰＬ発光強度が初期強度の１／ｅになるまでの時間」を示し、欠陥が発生した場合、非発光遷移の発生により寿命は短くなる。この「ＰＬ発光寿命」は、理論的には、同じＱＤで測定した場合、発光効率と比例関係にある。
　ＰＬＱＹの測定には、浜松ホトニクス株式会社製の絶対ＰＬ量子収率測定装置「Ｃ９９２０－０２」（型式）を用いた。ＰＬ発光寿命の測定には、浜松ホトニクス株式会社製の小型蛍光寿命測定装置「Ｑｕａｎｔａｕｒｕｓ－Ｔａｕ」（登録商標）を用いた。
　図６および図７に示すように、ＱＤ１４ａの劣化は線形ではなく、室温を基準として加熱温度が上昇するにつれ、指数関数的にＱＤ１４ａの劣化が進む。
　また、図８は、評価用の発光素子として作製した、比較用の発光素子の信頼性試験の結果を示すグラフである。
　評価用の発光素子は、以下の方法により作製した。まず、ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ膜を３０ｎｍの厚みで形成した。次いで、上記ＩＴＯ膜上に、ＮｉＯ（酸化ニッケル）を、エタノールに分散させてなる分散液を塗布し、大気中で１時間ベークして溶媒を揮発させた。これにより、ＨＴＬとして、４３ｎｍの厚みのＮｉＯ層を形成した。その後、アセトンにポリメチルメタクリレート（略称：ＰＭＭＡ）を０．９ｍｇ／ｍｌの割合で混合したものを塗布し、ＰＭＭＡ層をＮｉＯ上に形成した。次いで、該ＰＭＭＡ層上に、ＱＤとしてＣｄＳｅを含む分散液を塗布し、ベークして溶媒を揮発させた。これにより、緑色に発光する、４４ｎｍの厚みのＱＤ層を形成した。次いで、該ＱＤ層上に、直径１２ｎｍのＺｎＯ－ＮＰを含む分散液を塗布し、ベークして溶媒を揮発させることで、ＥＴＬとして、５０ｎｍの厚みのＺｎＯ－ＮＰ層を形成した。次いで、該ＺｎＯ－ＮＰ層上に、陰極として、１００ｎｍの厚みのＡｌを形成した。
　信頼性試験は、評価用の発光素子に１１．０３ｍＡ／ｃｍ２の測定電流を流したときの該発光素子の初期輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）を１００％とし、上記測定電流を流した時間（ｈ）と電圧（Ｖ）および初期輝度に対する輝度（％）との関係を測定した。信頼性試験の測定には、システム技研株式会社製のＯＬＥＤ寿命評価装置「ＥＡＳ－１０Ｇ」（型式）を用いた。
　また、図９は、局所的に熱蓄積することで素子が部分的に変質し、リーク（素子リーク）したときの、図８で用いたＱＬＥＤ素子の信頼性試験後のＱＤの光学顕微鏡像を示す図である。
　一般的に、発光素子におけるＱＤ層の層厚は、２０～約４０ｎｍであり、また、ＱＤ自体の粒径（直径）は、例えば１０～１５ｎｍ程度である。ＱＤ層形成工程において、ＱＤを含む分散液を塗布する際に、ＱＤがある層数で完全に緻密に整列するとは考え難く、部分的にＱＤが例えば一層分、薄い場所が生じる場合があると考えられる。これは、仮に、ＱＤ層が３０ｎｍであり、ＱＤの直径が１５ｎｍであった場合、ＱＤ層が一層分、他の部分よりも薄くなっている部分に関しては、他の領域のＱＤ層の層厚の半分になってしまうことを意味する。このことから、発光素子のＱＤ層では、ナノスケールで見ると、局所的に電流の流れ易い部分が少なからず存在する。また、発光素子内の直列抵抗は、ＱＤ層が殆どの部分を占めていると考えられるため、ＱＤ層が薄く（ＥＴＬが代わりに厚く）なっている部分は、電流が流れ易い。
　このようにＱＤ層が薄くなっている部分（例えばピンホール）が存在すると、駆動時には、その抵抗の低さから、ＱＤ層が薄くなっている部分に電流が優先的に流れ、ジュール熱が他の部分よりも多く生じる。
　例えばＱＤの表面に多量の有機リガンドが配位している場合、ＱＤの熱伝導率は、有機物の熱伝導率に近く、前述したように例えば０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下になっていると考えられる。そのため、ＱＤ層の膜面方向の熱伝導は十分ではなく、ＱＤ層の薄い部分に、熱が蓄積し易い。特に、ピンホール部分は抵抗が低いため、ジュール発熱が大きく、熱が局所的に発生し、蓄積する。
　このため、例えばピンホールが生じている部分のＱＤ層の劣化が局所的に進行すると、ＱＤ層が変質したり変化したりすることでリーク電流が上昇していき、図８に示すように、発光特性の急激な劣化をもたらす。また、図９に示すように、ＱＤの急激な劣化をもたらす。
　リーク電流の上昇は、最終的には大きなリークパスに成長し、結果的に、発光素子に流れる電流が殆ど電流リークパスを通過して、発光素子が光らなくなることがある。
　ＱＤの温度による劣化は温度上昇に対して非線形である。このため、ピンホール部分等での熱集中を抑制することで、発光素子全体としても信頼性が向上する。
　本実施形態によれば、上述したように陽極１１と陰極１６との間の機能層に第１材料２１を混和して、陽極１１と陰極１６との間の熱拡散性を改善することで、上述した問題を解決することができる。
　また、図１０は、比較用の第１材料としてグラフェン（graphene）を用いた比較用の発光素子２００の問題点について説明する図である。図１１は、図１０に示す比較用の発光素子２００の各層のエネルギーバンドを、ＢＮのエネルギーバンドと併せて示す図である。
　図１０では、一例として、発光素子２００が、基板１０上に、陽極１１、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４、ＥＴＬ１５、陰極１６を、下層側からこの順に備えている場合を例に挙げて図示している。また、比較用の発光素子２００では、一例として、ＥＴＬ１５にグラフェンを混在させている場合を例に挙げて図示している。
　グラフェンも、ｈ－ＢＮ同様、高い熱伝導率を有する材料の一つである。また、疎水性、耐紫外線、ガスバリア性等のバリア性能も備えていることから、混和による熱伝導向上並びにバリア性の発現が期待できる。
　しかしながら、前記したように、グラフェンは金属的な導電性を有しており、図１０に示すように、例えばＥＴＬ１５に、「２２１」で示すグラフェンを混在させると、グラフェンを伝って電流が流れてしまい、電流リークが発生してしまう。また、図１１に示すように、グラフェンは、Ｅｇが無く、しかも、その仕事関数が、ＱＤ１４ａのＥｇ内に存在する。このため、前述したように、非発光再結合や励起子消光を招来する。また、グラフェンは、化学的な安定性があまり高くない。このため、発光素子２００の駆動中に酸化あるいは分解されてしまい、熱伝導性や上述したバリア性能を保持できないという欠点もある。このため、グラフェンは、上述した本開示の一態様に係る効果の発現に適さない。
　これに対し、第１材料２１は、３．０ｅＶ以上のＥｇを有し、図１１に示すように、ＱＤ１４ａのＥｇよりも大きい。このため、非発光再結合および励起子消光を招来しない。しかも、図１１に示すように、ＢＮは、ＺｎＯ－ＮＰ等のＥＴＬ１５のＶＢＭの値と同等の深さのＶＢＭの値を有し、ＨＴＬ１３のＣＢＭの値よりも小さい（浅い）ＣＢＭの値を有している。
　また、ｃ－ＢＮナノ粒子２１ａおよびｈ－ＢＮナノシート２１ｂ等のＢＮは、絶縁体であり、電流リークパスを形成しない。しかも、ＢＮは、前述したように、安定性が非常に高い。
　したがって、本実施形態によれば、非発光再結合および励起子消光を増加させることなく、従来よりも熱拡散性が改善された、信頼性の高い、発光素子１を提供することができる。
　また、本実施形態によれば、高輝度発光時のＱＤ１４ａの劣化を抑制することで、高輝度時の発光効率の低下を抑制することができる。さらに、上述したようにＱＤ１４ａの劣化を抑制することで、ＰＬ（フォトルミネッセンス）発光寿命が長く、高い輝度を有する光を出射することができるとともに、より高いＰＬＱＹ（フォトルミネッセンス量子収率）を実現することができる。
　また、前述したように、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、バリア効果を有している。このため、プロセス系中に含まれる大気、溶剤中の酸素、発光素子１内に僅かに残留する酸素等からの各層に対する攻撃を抑制することができる。また、例えば不純物等の拡散を抑制することで、各層の材料と不純物との反応を妨げ、信頼性をさらに向上させることができる。
　前述したように、図１では、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂの結晶のｃ軸方向がランダムな方向を向いている場合を例に挙げて図示した。このようにランダムな方向を向いたｈ－ＢＮナノシート２１ｂのなかには、例えば、結晶のｃ軸方向が膜厚方向に配向したｈ－ＢＮナノシート２１ｂも含まれる。このように、機能層が、例えば、結晶のｃ軸方向が膜厚方向に配向したｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含むことで、図１に熱流を矢印で示すように、該ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層での膜厚方向の熱伝導率を改善し、膜厚方向の熱拡散性を大幅に向上させることができる。
　なお、ランダムな方向を向いたｈ－ＢＮナノシート２１ｂのなかには、例えば、結晶のｃ軸方向が膜面方向に配向したｈ－ＢＮナノシート２１ｂも含まれる。このように、機能層が、結晶のｃ軸方向が膜面方向に配向したｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む場合、該ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層での膜面方向の熱伝導率を改善し、膜面方向の熱拡散性を大幅に向上させることができる。また、機能層が、結晶のｃ軸方向が膜面方向に配向したｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含むことで、バリア機能を大幅に向上させることができる。
　何れにしても、本実施形態によれば、上述したように熱の蓄積による各層の劣化（具体的には、各層の構成材料の劣化）、特に、ＥＭＬ１４におけるＱＤ１４ａの劣化を抑制することができ、信頼性が高い発光素子１を提供することができる。
　〔実施形態２〕
　図１２は、本実施形態に係る発光素子３１の一例を模式的に示す断面図である。
　前述したように、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、該ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む分散液を塗布する際に、例えば特定の方向に外力を加える等することで、成膜条件によって、ある確率をもって、一定量、結晶のｃ軸方向を特定の方向に配向させることが可能である。
　図１２に示す発光素子３１では、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂの大半が、その結晶のｃ軸方向が該ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む機能層の膜面方向に配向している。この点を除けば、図１２に示す発光素子３１は、図１に示す発光素子１と同じである。
　前述したように、例えばＱＤ層に、該ＱＤ層が薄くなっている部分（例えばピンホール）が存在すると、ＱＤ層の膜面方向の熱伝導が十分でない場合、駆動時に、このＱＤ層が薄くなっている部分に電流が優先的に流れ、熱が蓄積し易い。このため、発光素子の上記膜面方向の熱伝導率を向上させることによっても、ＱＤ１４ａの劣化並びに発光素子の劣化を抑制することが可能である。
　図１３は、本実施形態に係る発光素子３１における、第１材料２１を含む層の形成方法の一例を模式的に示す断面図である。なお、図１３では、第１材料２１を含む層としてＱＤ層（つまり、ＥＭＬ１４）を例に挙げて、該ＱＤ層の形成工程の一部を示している。
　図１２に示す構成は、溶液プロセスで比較的安易に達成される。本実施形態では、第１材料２１を含む層を形成する工程で、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを膜面方向に配向させるため、図１３に示すように、該第１材料２１を含む分散液３３を、その下層（下地層）であるＨＴＬ１３の膜面方向に平行な方向に流動させる。
　前述したように、ｃ－ＢＮナノ粒子２１ａおよびｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、極性溶媒に分散可能である。分散液３３における溶媒３２には、前述した極性溶媒を用いることができる。
　そこで、第１材料２１を含む層を形成する工程では、まず、各層の材料（図１３に示す例ではＱＤ１４ａ）と、第１材料２１と、溶媒３２とを、各層の材料と第１材料２１とが任意の割合になるように混合する。これにより、各層の材料と第１材料２１と溶媒３２とを含む分散液３３を調液する。このとき、分散液３３の粘度を調整する等して、例えば、該分散液３３を滴下したときに、分散液３３が下層の膜面方向に平行に流動するように、該分散液３３を調液する。これにより、分散液３３を滴下すると、分散液３３が、落下によって受ける外力によって、下層の膜面方向に平行に流動して広がる。この分散液３３の落下時におけるｈ－ＢＮナノシート２１ｂの挙動、並びに、分散液３３の流動によるｈ－ＢＮナノシート２１ｂの流動によって、分散液３３中のｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、その多くが、下層の膜面方向に平行に配向する。なお、下層の膜面方向は、基板面に平行な方向、あるいは、電極面に平行な方向と言い換えることができる。これにより、本実施形態によれば、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを、該分散液３３を塗布してなる塗布膜の膜面方向に配向させることができる。
　ここで、図１２に示すように、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層の膜面に平行な面と該ｈ－ＢＮナノシート２１ｂとがなす角度をθとする。第１材料２１を含む分散液３３を該分散液３３の滴下によって生じる外力によって下層の膜面方向に平行な方向に流動させると、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層の厚み方向の断面の角度θの平均値を、４５度未満とすることができる。なお、該ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層には、θ＝０のｈ－ＢＮナノシート２１ｂも複数存在するとよい。なお、角度θの平均値の測定に際しては、厚み方向の断面観察において、１００ｎｍの幅で測定対象の層内に存在するｈ－ＢＮナノシート２１ｂについて測定し、算術平均すればよい。また、「ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層の膜面に平行な面と該ｈ－ＢＮナノシート２１ｂとがなす角度」とは、断面観察においては、断面と層の膜面に平行な面との交線を直線Ａとし、断面とｈ－ＢＮナノシート２１ｂとの交線を直線Ｂとすると、直線Ａと直線Ｂとのなす角度のことを意味するものとしてよい。なお、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層の厚み方向の断面の角度θの平均値は、３０度以下であればより好ましく、１５度以下であればさらに好ましい。
　前述したように、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、膜面垂直方向に高いバリア性を有し、膜面垂直方向への、酸素分子、水分子、並びに、その他不純物の透過を防ぐことができる。したがって、このように、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを、このようにｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層の膜面方向あるいは膜面方向に近い方向に配向させることで、その膜面垂直方向である、各機能層の積層方向への不純物拡散を防ぐことができる。
　なお、このようにｈ－ＢＮナノシート２１ｂを、各機能層の膜面方向に配向させる場合、ｈ－ＢＮナノシートは、その膜内方向に、５０ｎｍ×５０ｎｍ以上の大きさを有していることが好ましく、１００ｎｍ×１００ｎｍ以上の大きさを有していることがより好ましい。
このようにｈ－ＢＮナノシート２１ｂが、その膜内方向に十分な大きさ（言い換えれば、十分な面積）を有することで、不純物拡散をより効果的に抑制することができる。
　なお、ここで、ｈ－ＢＮナノシートが、その膜内方向に、５０ｎｍ×５０ｎｍ以上の大きさを有しているとは、ｈ－ＢＮナノシートが、５０ｎｍ×５０ｎｍの正方形を、シート面内に含むだけの広い面の領域を有していることを示す。一つの辺が５０ｎｍ未満である場合、５０ｎｍ×５０ｎｍに相当する面積を有していても、５０ｎｍ×５０ｎｍ以上の大きさを有しているとは言えない。同様に、ｈ－ＢＮナノシートが、その膜内方向に、１００ｎｍ×１００ｎｍ以上の大きさを有しているとは、ｈ－ＢＮナノシートが、１００ｎｍ×１００ｎｍの正方形を、シート面内に含むだけの広い面の領域を有していることを示す。
　ｈ－ＢＮナノシート２１ｂが、その膜内方向に、５０ｎｍ×５０ｎｍ以上の大きさ、望ましくは１００ｎｍｘ１００ｎｍ以上の大きさを有していることで、多くの面積を、バリア層として一つの繋がったｈ－ＢＮナノシート２１ｂでカバーすることができる。この結果、高いバリア効果を発現することができる。
　なお、上記ｈ－ＢＮナノシート２１ｂの大きさは、以下の方法で観測できる。例えば、チルト可能なＴＥＭを使用し、チルト機能を使用したＴＥＭ像と、発光素子３１の全積層厚み×切り出し片厚み１００ｎｍ×膜面方向の長さ２００ｎｍの容積内に存在するｈ－ＢＮナノシート２１ｂの大きさおよび立体配置とを観測する。これにより、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂの最大の大きさを観測することができる。なお、前述した体積比率の観測同様、ホログラム像を作製して観測してもよい。
　なお、本実施形態でも、実施形態１と同じ理由で、第１材料２１を含む層の厚み方向の断面の単位面積当たりにおけるｈ－ＢＮナノシートの平均の膜厚は、２ｎｍ以下（６原子層以下）であることが望ましい。
　また、本実施形態でも、実施形態１と同じ理由で、本実施形態でも、第１材料２１を含む層における第１材料２１の含有率は、何れも、それぞれの層の断面積比率で２５％以上、８０％以下であることが望ましく、４５％以上、８０％以下であることがより望ましい。
　実施形態１では第１材料２１としてｃ－ＢＮナノ粒子２１ａを用いた場合を例に挙げて、断面積比率と熱伝導率の向上効果との関係について具体的に説明した。しかしながら、第１材料２１としてｈ－ＢＮナノシート２１ｂを用いた場合にも、膜面方向において、同様の効果を得ることができる。例えばＺｎＯ－ＮＰの熱伝導率を２０Ｗ／ｍＫとすると、ＺｎＯ－ＮＰ層にｈ－ＢＮナノシート２１ｂを前記断面積比率で例えば２５％混ぜ込むと、前記式（３）より、膜面方向の熱伝導率を、約２倍に向上させることができる。また、上記ＺｎＯ－ＮＰ層にｈ－ＢＮナノシート２１ｂを前記断面積比率で例えば４５％混ぜ込むと、前記式（３）より、膜面方向の熱伝導率を、約３倍に向上させることができる。
　なお、図１２でも、各機能層がｃ－ＢＮナノ粒子２１ａおよびｈ－ＢＮナノシート２１ｂの両方を含んでいる場合を例に挙げて図示しているが、各機能層は、ｈ－ＢＮナノシートのみを含んでいてもよい。また、本実施形態でも、第１材料２１は、陽極１１と陰極１６との間の機能層の少なくとも１層に混和されていればよく、陽極１１と陰極１６との間に、第１材料２１を含む層を少なくとも１層備えていればよい。
　本実施形態によれば、上述したように、ｈ－ＢＮが混和された層での膜面方向の熱伝導率が大幅に向上し、熱拡散性が向上することで、局所的な熱の蓄積による劣化を抑えることができる。また、Ｅｇについては、実施形態１で説明した通りであり、本実施形態によれば、非発光再結合および励起子消光を増加させることなく、従来よりも熱拡散性が改善された、信頼性が高い、発光素子３１を提供することができる。
　また、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、前述したように、Ｂ原子とＮ原子とが緻密に並んだ網目状構造を有しており、膜面垂直方向への、酸素分子、水分子、並びに、その他不純物の透過を防ぐことができる。しかも、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、陽極１１と陰極１６との間に設けられている。このため、本実施形態によれば、作製プロセス中、並びに、駆動中に、ＱＤ層や他の機能層に不純物が到達し難い発光素子３１を提供することができる。
　なお、ｈ－ＢＮは、特に、空隙が多い、ナノ粒子からなる層に混入させることで、発光素子３１内での不純物のマイグレーションをより抑制することができる。これにより、不純物が関わる劣化を抑制し、より一層、信頼性を改善することができる。以下に、より詳細に説明する。
　図１４は、前述した、陽極１１と陰極１６との間に、第１材料２１を含む層が設けられていない比較用の発光素子１００における不純物移動の問題点を説明する図である。
　ＱＬＥＤと称される発光素子は、図１４に示す比較用の発光素子１００のように、ＱＤ層であるＥＭＬ１４およびＥＴＬ１５がナノ粒子で構成され、ナノ粒子の隙間から不純物が、素子内部まで侵入可能である。
　例えば、ＺｎＯ－ＮＰの直径が８ｎｍの場合、ＺｎＯ－ＮＰ間の隙間は、たとえ最密充填になったとしても直径１．２４ｎｍの粒子が通過できる大きさを有している。酸素分子の直径は０．２９６ｎｍ、水分子の直径は０．３８ｎｍであることから、酸素分子および水分子は、ＺｎＯ－ＮＰ間の隙間を通過する。
　このため、図１４に示すように、製造条件によっては、例えば、発光素子３１の製造プロセス中に、外部から、大気中の酸素や水分が、ＥＴＬ１５を介してＥＭＬ１４内に侵入してしまう。また、発光素子３１の製造プロセス中に、例えば水等のプロセス溶剤が下層に浸透し、ＥＭＬ１４内に侵入してＱＤ１４ａを劣化させてしまう場合もある。さらには、ＨＩＬ１２やＨＴＬ１３等の、陽極１１と陰極１６との間に設けられた、ＥＭＬ１４の下層側の機能層からも、例えば水等の残留溶媒がＥＭＬ１４内に拡散移動する。
　また、Ａｇ、Ａｌ等の金属の原子も、上述したＺｎＯ－ＮＰ間の隙間よりも小さく、上記隙間を通過する。このため、例えば、蒸着あるいはスパッタ等による陰極１６の形成時に、陰極１６から、電極材料である金属原子が、ＥＴＬ１５内、あるいはＥＴＬ１５を介してＥＭＬ１４内に侵入することがある。また、陽極１１からも、駆動中に、例えば、ＩＴＯのＩｎやＳｎ等のカチオンが上層に拡散移動することで、ＥＭＬ１４内に侵入することがある。このような陰極１６あるいは陽極１１からの電極材料の移動は、発光素子３１内の機能層と電極材料とが反応したり、電極の短絡を引き起こしたりする。
　図１５は、陽極１１と陰極１６との間に、第１材料２１を含む層が設けられていない発光素子の陰極１６、ＥＴＬ１５、およびＥＭＬ１４（ＱＤ層）に含まれる元素を、オージェ電子分光分析（ＡＥＳ）により測定した結果を示す図である。
　上記測定には、以下の方法により作製した発光素子を用いた。まず、ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ膜を３０ｎｍの厚みで形成した。次いで、上記ＩＴＯ膜上に、ＨＩＬとして４５ｎｍのＣｕＳＣＮ層を形成した。次いで、ＣｕＳＣＮ層上に、ＨＩＬとして４０ｎｍのＰ－ＴＰＤ層を形成した。次いで、Ｐ－ＴＰＤ層上に、Ｃｄを含有する、赤色に発光するＱＤをオクタンに分散させてなる分散液を塗布し、ベークすることで、３０ｎｍの厚みのＱＤ層を形成した。次いで、該ＱＤ層上に、ＥＴＬとして、直径１２ｎｍのＺｎＯ－ＮＰからなる、５７ｎｍの厚みのＺｎＯ－ＮＰ層を形成した。次いで、該ＺｎＯ－ＮＰ層上に、陰極として、１００ｎｍの厚みのＡｌを形成した。
　上記測定では、上記発光素子を、陰極側からＡｒイオンによりエッチングしていき、エッチングにより飛び出た元素を分析することで、各層に含まれる元素を確認した。図１５は、このときのエッチング時間と、検出された元素（原子）の比率との関係を示している。
　なお、図１５中、「Ａｌ（ｐｕｒｅ）」とは金属Ａｌを示し、「Ａｌ（Ａｌ２Ｏ３）」とはアルミナ中のＡｌを示し、「Ａｌ（ｔｏｔａｌ）」とは、それらの合計を示す。また、「Ｚｎ（ｐｕｒｅ）」とは金属Ｚｎを示し、「Ｚｎ（ＺｎＯ）」とは酸化亜鉛中のＺｎを示し、「Ｚｎ（ｔｏｔａｌ）」とは、それらの合計を示し、「Ｏ」、「Ｃ」、「Ｆ」は、それぞれの元素を示す。
　図１５に示す結果から、ＺｎＯと同時にＡｌが大量に検出されており、電極材料であるＡｌがＺｎＯ－ＮＰ層の内部やＱＤ層周辺まで侵入していることが判った。このようなＺｎＯ－ＮＰ層への電極材料の侵入は、時間の経過によって、ＱＤ層とＡｌとの反応を引き起こす可能性がある。また、デンドライトのようなＡｌの結晶が形成された場合、電流リークの原因となったり、ＱＤ層等、下層の劣化を引き起こしたりする可能性が高い。
　また、図１６は、サンプルとして、図１５に示す測定に用いた発光素子と電極以外同じ構成を有する発光素子を、陰極（Ａｇ）の蒸着レートを変更して作製したときの、蒸着レートと駆動電圧Ｅ（Ｖ）と輝度Ｌ（ｃｄ／ｍ２）との関係を示すグラフである。図１７は、サンプルとして、図１５に示す測定に用いた発光素子と電極以外同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを変更して作製したときの、蒸着レートと駆動電圧Ｅ（Ｖ）と駆動電流の電流密度Ｊ（ｍＡ／ｃｍ２）との関係を示すグラフである。図１８は、サンプルとして、図１５に示す測定に用いた発光素子と電極以外同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを変更して作製したときの、蒸着レートと駆動電流の電流密度Ｊ（ｍＡ／ｃｍ２）と輝度Ｌ（ｃｄ／ｍ２）との関係を示すグラフである。図１９は、サンプルとして、図１５に示す測定に用いた発光素子と電極以外同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを変更して作製したときの、蒸着レートと駆動電流の電流密度Ｊ（ｍＡ／ｃｍ２）と外部量子効率ＥＱＥ（％）との関係を示すグラフである。図１６～図１８は、Ａｇを、０．２Å／ｓおよび０．４Å／ｓの蒸着レートで、それぞれ複数回、２５ｎｍまで作製したときのグラフを示し、同じ符号は同じサンプルを示している。
　なお、輝度Ｌの測定には、社内で組み立てたＬＥＤ輝度測定装置を用いた。ＥＱＥは、測定した輝度Ｌと注入した電流、および、発光スペクトルから算出した。
　また、図２０は、図１５に示す測定に用いた発光素子と電極以外同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを０．２Å／ｓとして製造したときの上記発光素子のＥＬ発光像を示す図である。図２１は、図１５に示す測定に用いた発光素子と電極以外同じ構成を有する発光素子を、Ａｇの蒸着レートを０．４Å／ｓとして製造したときの上記発光素子のＥＬ発光像を示す図である。なお、これらＥＬ発光像の撮像には、オリンパスマーケティング株式会社製の落射顕微鏡装置を用いた。
　例えば図１７に示す結果から、Ａｇの蒸着レートを速くすると、低電圧でのＪ－Ｖ（電流－電圧）曲線の乱れ、つまりリーク電流が、増加することが判る。また、図２０および図２１に示す結果から、Ａｇの蒸着レートを速くすると、ダークスポットが顕著になることが判る。
　これは、Ａｇの蒸着レートが速い場合（つまり、蒸着源の加熱温度をより高くしてＡｇを蒸着した場合）、Ａｇ原子の蒸着時のエネルギー（原子の運動エネルギー）がそれだけ大きくなり、より多くのＡｇがＺｎＯ－ＮＰ内部に侵入し、ＺｎＯ－ＮＰ層内、さらにはＱＤ層内に侵入したＡｇによる電流パスができることを示す。このような電流リークパスができると、発光効率の低下が生じる。また、局所的に電流が流れ易くなる等、電流の流れが不均一になり、信頼性が低下する一因となる。
　前述したように、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、不純物に対し、膜面垂直方向に高いバリア性を有する。このため、図１４で説明したような不純物の素子内部への侵入を防ぐことができる。これにより、ＱＤ１４ａの劣化を抑制し、また長期信頼性の観点からも、素子内部の水や酸素の量を減らすことができる。また、特に、上述した膜面方向に配向されたｈ－ＢＮナノシート２１ｂの、機能層への混和、なかでも、ＨＴＬ１３やＥＴＬ１５への混和は、電極作成の際の、上述したような金属原子の侵入の防止に、特に有効である。
　また、ＱＬＥＤと称される発光素子は、素子全体の厚みが、例えば約１００～２００ｎｍと非常に薄く、数Ｖ程度の電圧でも、電界強度はとても大きいものとなる。例えば、５Ｖで５０ＭＶ／ｍになる。そのため、特に、長時間駆動時に内部に存在する不純物イオンが容易に移動して、発光素子内部の各材料と意図しない反応をしてしまい、発光素子が劣化してしまう。
　したがって、上述したように、陽極１１と陰極１６との間に、膜面方向に配向されたｈ－ＢＮナノシート２１ｂが存在すると、該ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを含む層を横切る不純物の量を大幅に減らすことができる。したがって、意図しない化学反応を抑制することができ、発光素子３１の信頼性をさらに改善することができる。このように、陽極１１と陰極１６との間に、膜面方向に配向されたｈ－ＢＮナノシート２１ｂが存在すると、発光素子３１の製造後にも、上述した不純物の移動を抑制することができる。
　〔実施形態３〕
　実施形態１、２では、第１材料２１を、陽極１１と陰極１６との間に設けられた機能層の少なくとも１層に混入させることで、陽極１１と陰極１６との間に、第１材料２１を含む層を少なくとも１層設ける場合を例に挙げて説明した。しかしながら、前述したように、上記機能層は、第１材料２１からなる第１材料層を少なくとも１層含んでいてもよい。
　図２２は、本実施形態に係る発光素子４１の一例を模式的に示す断面図である。また、図２３は、本実施形態に係る発光素子５１の一例を模式的に示す断面図である。
　これら発光素子４１および発光素子５１は、以下に示す点を除けば、実施形態１または実施形態２に示す発光素子と同じ構成を有している。
　図２２に示す発光素子４１は、例えばＥＭＬ１４とＥＴＬ１５との間に、第１材料２１からなる第１材料層２２を備えている。
　なお、図２２では、一例として、第１材料２１がｈ－ＢＮナノシート２１ｂである場合を例に挙げて図示している。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではない。第１材料層２２は、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂに代えて、あるいは、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂに加えて、ｃ－ＢＮナノ粒子２１ａを含んでいてもよい。また、第１材料層２２の形成位置は、陽極１１と陰極１６との間であれば、特に限定されるものではない。また、第１材料層２２は、例えば、陽極１１と陰極１６との間に、例えばＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４、ＥＴＬ１５のうち何れか１層あるいは複数層を挟んで設けられていてもよく、陽極１１と陰極１６との間に、複数層設けられていてもよい。例えば、陽極１１、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４、ＥＴＬ１５、陰極１６の各層の間に、それぞれ第１材料層２２が形成されていても構わない。第１材料層２２の層数は、特に限定されない。
　このように、第１材料２１を含む層は、第１材料２１のみを含む単一の層として形成されていてもよく、何れにしても、陽極１１と陰極１６との間に、第１材料２１を含む層が少なくとも１層設けられていることで、実施形態１、２で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
　但し、前述したように、ＢＮは絶縁体であり、第１材料層２２の層厚が２ｎｍを超えると、膜面方向に垂直な方向（膜厚方向）にトンネル電流が流れなくなるおそれがあり、高電圧化（高抵抗化）し、発光素子としての使用が困難となるおそれがある。このため、第１材料層２２の層厚は、２ｎｍ以下とすることが望ましい。
　したがって、機能層として第１材料層２２を設ける場合、熱伝導性の向上効果を高めるためには、２ｎｍ以下の第１材料層２２を、第１材料層２２以外の機能層を挟むように形成することが、より望ましい。
　一方、図２３に示す発光素子５１は、例えばＥＴＬ１５に、第１材料２１として例えばｈ－ＢＮナノシート２１ｂを混和させている。この場合、例えばＥＴＬ１５に、膜厚２ｎｍ以下のｈ－ＢＮナノシート２１ｂを分散させることで、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂ上をトンネル電流が流れることができるようになる。このため、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂは、大きな抵抗にならず、高い体積比率でｈ－ＢＮナノシート２１ｂをＥＴＬに混和させることができ、膜面方向に十分な熱伝導性を、容易に確保することができる。
　〔実施形態４〕
　前述したように、本開示の一態様に係る発光素子は、例えば、表示装置あるいは照明装置等の発光デバイスの光源として用いられてよい。
　本開示の一態様に係る発光デバイスは、本開示の一態様に係る発光素子を少なくとも１つ備えていればよい。以下では、本開示の一態様に係る発光デバイスとして、本開示の一態様に係る発光素子を複数備えた表示装置を例に挙げて説明するが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
　図２４は、本実施形態に係る表示装置６１（発光デバイス）の要部の概略構成の一例を示す断面図である。
　表示装置６１は、複数の画素を有している。各画素には、それぞれ発光素子が設けられている。各画素の間には、画素分離膜として、隣り合う画素を仕切る絶縁性のバンクＢＫが設けられている。表示装置６１は、基板１０として、駆動素子層が形成されたアレイ基板を備え、該基板１０上に、発光波長が異なる複数の発光素子および上記バンクＢＫを含む発光素子層が積層された構成を有している。
　発光素子層は、画素毎に設けられた複数の発光素子を備え、基板１０上に、これら発光素子の各層が積層された構造を有している。この場合、基板１０には、例えば、絶縁性基板上に、駆動素子層として、例えば、複数のＴＦＴを有するＴＦＴ層が設けられたＴＦＴ基板（アレイ基板）が用いられる。
　図２４に示す表示装置６１は、画素として、赤色光を発する赤色画素ＰＲと、緑色光を発する緑色画素ＰＧと、青色光を発する青色画素ＰＢとを含んでいる。
　赤色画素ＰＲには、発光素子として、赤色光を発する赤色発光素子が設けられている。緑色画素ＰＧには、発光素子として、緑色発光素子が設けられている。青色画素ＰＢには、発光素子として、青色発光素子が設けられている。
　以下では、実施形態１～３同様、上記発光素子が、陽極１１を下層電極とし、陰極１６を上層電極とするコンベンショナル構造を有している場合を例に挙げて説明する。しかしながら、本実施形態でも、上記発光素子は、陰極を下層電極とし、陽極を上層電極とするインバーテッド構造を有していてもよい。
　赤色発光素子は、基板１０上に、陽極１１、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４Ｒ、ＥＴＬ１５Ｒ、および陰極１６が、この順に積層された構成を有している。緑色発光素子は、基板１０上に、陽極１１、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４Ｇ、ＥＴＬ１５Ｇ、および陰極１６が、この順に積層された構成を有している。青色発光素子は、基板１０上に、陽極１１、ＨＩＬ１２、ＨＴＬ１３、ＥＭＬ１４Ｂ、ＥＴＬ１５Ｂ、および陰極１６が、この順に積層された構成を有している。
　ＥＭＬ１４Ｒは、赤色光を発する赤色ＥＭＬであり、ＱＤ１４ａとして、赤色光を発する赤色ＱＤ１４ａＲを含んでいる。ＥＭＬ１４Ｇは、緑色光を発する緑色ＥＭＬであり、ＱＤ１４ａとして、緑色光を発する緑色ＱＤ１４ａＧを含んでいる。ＥＭＬ１４Ｂは、青色光を発する青色ＥＭＬであり、ＱＤ１４ａとして、青色光を発する青色ＱＤ１４ａＢを含んでいる。なお、同一の発光素子（同一の画素）は、同種のＱＤ１４ａを備えている。
　陽極１１は、いわゆる画素電極として機能し、基板１０上に、発光素子毎（言い替えれば、画素毎）に島状に設けられている。一方、陰極１６は、共通電極として、全発光素子（言い替えれば全画素）に共通に設けられている。各発光素子は、各画素を点灯させる光源として機能する。
　ＥＭＬ１４Ｒ、ＥＭＬ１４Ｇ、およびＥＭＬ１４Ｂは、画素毎に塗り分けられており、バンクＢＫによって、島状に分離されている。同様に、ＥＴＬ１５Ｒ、ＥＴＬ１５Ｇ、およびＥＴＬ１５Ｂも画素毎に塗り分けられており、バンクＢＫによって、島状に分離されている。バンクＢＫは、例えば、ポリイミド、アクリル樹脂等の有機材料を塗布した後にフォトリソグラフィによってパターニングすることで形成される。
　図２４では、一例として、ＥＴＬ１５Ｒ、ＥＴＬ１５Ｇ、ＥＴＬ１５Ｂにのみ、第１材料２１として、ｈ－ＢＮナノシート２１ｂを混和させた場合を例に挙げて図示している。
　図２４に示す表示装置６１は、上述したように発光素子を複数備え、発光ピーク波長が短い波長帯域の光を発する発光素子ほど、第１材料２１を含む層における断面積比率での第１材料２１の含有率を大きくしている。
　ＥＭＬ１４Ｒ、ＥＭＬ１４Ｇ、およびＥＭＬ１４Ｂは、発光ピーク波長が短い波長帯域の光を発するＥＭＬほど、ＱＤ１４ａのＥｇが大きい。このため、発光ピーク波長が短い波長帯域の光を発するＥＭＬほど、発光閾値電圧が高く、発熱量が大きい。
　発光閾値電圧は、発光素子にかける電圧を上げていった場合に、該発光素子が発光を開始する電圧を示し、素子構造が最適化されており、理想的な場合、発光閾値電圧は、ＱＤ１４ａのＥｇを電圧換算した値となる。
　ＱＤ１４ａのＥｇは、ＱＤ１４ａＲのＥｇ＜ＱＤ１４ａＧのＥｇ＜ＱＤ１４ａＢのＥｇである。このため、この場合、図１５に示すように、赤色発光素子＜緑色発光素子＜青色発光素子の順に、各発光素子における、第１材料２１を含む層における断面積比率での第１材料２１の含有率を大きくする。
　なお、図２４では、第１材料２１を含む層がＥＴＬ１５である場合を例に挙げて図示しているが、第１材料２１を含む層は、ＥＴＬ１５以外の層であってもよい。
　このように、ＱＤ１４ａのＥｇが大きいほど第１材料２１を含む層における断面積比率での第１材料２１の含有率を大きくすることで、駆動電圧がより大きな発光素子における、より大きなジュール熱を十分に拡散させ、局所的な蓄熱を十分に抑制することが可能となる。
　なお、本実施形態では、発光デバイスがフルカラーの表示装置である場合を例に挙げたが、本実施形態は、これに限定されるものではない。上記技術は、発光ピーク波長が異なる複数の発光素子を有する発光デバイス全般に適用が可能である。
　つまり、第１波長帯域の光を発する第１発光素子と、上記第１発光素子よりも発光ピーク波長が短い第２波長帯域の光を発する第２発光素子とを含む複数の発光素子を備えた発光デバイスにおいて、上記第２発光素子における第１材料２１を含む層の断面積比率での第１材料２１の含有率を、第１発光素子における第１材料２１を含む層の断面積比率での第１材料２１の含有率よりも大きくすればよい。これにより、上述した効果を得ることができる。
　本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　１、３１、４１、５１、１００、２００　　発光素子
　１１　　陽極（第１電極または第２電極）
　１２　　ＨＩＬ（機能層）
　１３　　ＨＴＬ（電荷輸送層、機能層）
　１４、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ　　ＥＭＬ（発光層）
　１４ａ、１４ａＢ、１４ａＧ、１４ａＲ　　ＱＤ　
　１５、１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ　　ＥＴＬ（電荷輸送層、機能層）
　１５ａ　　ナノ粒子
　１６　　陰極（第１電極または第２電極）
　２１　　第１材料
　２１ａ　　ｃ－ＢＮナノ粒子
　２１ｂ　　ｈ－ＢＮナノシート
　２２　　第１材料層
　６１　　表示装置

Claims (16)

  1. 　第１電極と第２電極とを備え、
    　上記第１電極と上記第２電極との間に、３．０ｅＶ以上のバンドギャップおよび２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する第１材料を含む層が少なくとも１層設けられていることを特徴とする発光素子。
  2. 　第１電極と第２電極とを備え、
    　上記第１電極と上記第２電極との間に、ｃ－ＢＮナノ粒子を含む第１材料を含む層が少なくとも１層設けられていることを特徴とする発光素子。
  3. 　上記第１材料がｈ－ＢＮナノシートをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
  4. 　第１電極と第２電極とを備え、
    　上記第１電極と上記第２電極との間に、ｈ－ＢＮナノシートを含む第１材料を含む層が少なくとも１層設けられていることを特徴とする発光素子。
  5. 　上記第１電極と上記第２電極との間に、量子ドットを含む発光層を少なくとも備え、
    　少なくとも上記発光層が上記第１材料を含むことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の発光素子。
  6. 　上記第１電極と上記第２電極との間に、量子ドットを含む発光層を少なくとも備えるとともに、
    　上記第１電極と上記発光層との間、並びに、上記第２電極と上記発光層との間、の少なくとも一方に電荷輸送層を備え、
    　上記電荷輸送層、並びに、上記発光層、のうち少なくとも１層が上記第１材料を含むことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の発光素子。
  7. 　上記第１電極と上記第２電極との間に複数層の機能層を備え、
    　上記複数層の機能層全てが上記第１材料を含むことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の発光素子。
  8. 　上記第１材料を含む層における断面積比率での上記第１材料の含有率が、２５％以上、８０％以下であることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の発光素子。
  9. 　上記第１材料を含む層の厚み方向の断面の単位面積当たりにおける上記ｈ－ＢＮナノシートの平均の膜厚が、２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３または４に記載の発光素子。
  10. 　上記第１材料を含む層の厚み方向の断面の単位面積当たりにおける、上記第１材料を含む層の膜面に平行な面と上記ｈ－ＢＮナノシートとがなす角度の平均値が４５度未満であることを特徴とする請求項３、４、９の何れか１項に記載の発光素子。
  11. 　上記ｈ－ＢＮナノシートは、その膜内方向の大きさが５０ｎｍ×５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項３、４、９、１０の何れか１項に記載の発光素子。
  12. 　上記ｈ－ＢＮナノシートは、その膜内方向の大きさが１００ｎｍ×１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項３、４、９～１１の何れか１項に記載の発光素子。
  13. 　請求項１～１２の何れか１項に記載の発光素子を少なくとも１つ備えていることを特徴とする発光デバイス。
  14. 　上記発光素子として複数の発光素子を備えるとともに、
    　上記複数の発光素子は、第１波長帯域の光を発する第１発光素子と、上記第１発光素子よりも発光ピーク波長が短い第２波長帯域の光を発する第２発光素子とを含み、
    　上記第２発光素子における上記第１材料を含む層の断面積比率での上記第１材料の含有率が、上記第１発光素子における上記第１材料を含む層の断面積比率での上記第１材料の含有率よりも大きいことを特徴とする請求項１３に記載の発光デバイス。
  15. 　第１電極を形成する工程と、
    　第２電極を形成する工程と、を含み、
    　上記第１電極を形成する工程と上記第２電極を形成する工程との間に、
    　３．０ｅＶ以上のバンドギャップおよび２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する第１材料を含む層を形成する工程を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
  16. 　上記第１材料を含む層を形成する工程では、上記第１材料を含む分散液を、該第１材料を含む層の下層の膜面方向に平行な方向に流動させることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子の製造方法。
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