WO2024079908A1 - 発光素子および表示装置並びに発光素子の製造方法 - Google Patents

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matrix material
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裕真 矢口
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シャープディスプレイテクノロジー株式会社
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    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays

Definitions

  • This disclosure relates to a light-emitting device, a display device, and a method for manufacturing a light-emitting device.
  • Patent Document 1 discloses a quantum dot device that has a quantum dot layer that includes luminescent quantum dots and non-luminescent quantum dots in order to improve the light emission characteristics, and discloses that the shell of the luminescent quantum dots has a larger band gap than the core, thereby exerting the quantum confinement effect and emitting light.
  • organic ligands such as oleic acid are coordinated to these quantum dots.
  • Organic ligands made of organic substances have the problem of being low in stability and easily peeled off, which leads to a decrease in luminescence characteristics and a decrease in reliability.
  • the quantum dots are covered with an inorganic medium instead of an organic ligand, the quantum dots can be strongly protected.
  • the quantum dots are covered uniformly with an inorganic medium, if an inorganic compound with a large band gap is used as the inorganic medium to achieve the quantum confinement effect, the efficiency of carrier injection of holes and electrons into the quantum dots decreases, causing a decrease in luminescence efficiency.
  • One aspect of the present disclosure has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a light-emitting device and display device that are highly stable, have high light-emitting efficiency, and are highly reliable, as well as a method for manufacturing the light-emitting device.
  • a light-emitting element includes a first electrode, a second electrode, and a light-emitting layer provided between the first electrode and the second electrode, the light-emitting layer includes a plurality of quantum dots and a matrix material, the matrix material includes a first inorganic compound and a second inorganic compound, the matrix material has a first region including at least the first inorganic compound and a second region including at least the second inorganic compound in a linear direction passing through a first outer edge portion on the first electrode side and a second outer edge portion on the second electrode side in the light-emitting layer, the second region is provided closer to the second outer edge portion than the first region, and the concentration of the first inorganic compound in the first region and the concentration of the first inorganic compound in the second region differ by a certain amount or more.
  • a display device includes the above light-emitting element according to one aspect of the present disclosure.
  • a method for manufacturing a light-emitting element includes a first electrode, a second electrode, and a light-emitting layer provided between the first electrode and the second electrode, the light-emitting layer including a plurality of quantum dots and a matrix material, the matrix material including a first inorganic compound and a second inorganic compound, the matrix material including a first region including at least the first inorganic compound and a second inorganic compound in a linear direction passing through a first outer edge portion on the first electrode side and a second outer edge portion on the second electrode side in the light-emitting layer, the ... second inorganic compound being at least one of the first and second regions.
  • the method comprising: (1) forming a light-emitting layer comprising the plurality of quantum dots, a precursor of the first inorganic compound, halide ions, and a first solvent, the precursor of the first inorganic compound being thermally decomposed to form the first inorganic compound; (2) a quantum dot dispersion coating step of coating a quantum dot dispersion that forms a compound to form a coating film of the quantum dot dispersion; (3) a first film forming step of heating the coating film of the quantum dot dispersion at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the precursor of the first inorganic compound to thermally decompose at least a portion of the precursor of the first inorganic compound and remove the
  • a light-emitting element and display device that are highly stable, have high light-emitting efficiency, and are highly reliable, as well as a method for manufacturing the light-emitting element.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a light-emitting element according to a first embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a quantum dot and its vicinity in the light-emitting device shown in FIG. 1.
  • 2 is a cross-sectional view showing a state in which adjacent quantum dots are approaching each other in the light-emitting device shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view that illustrates carrier injection into a comparative light-emitting element in which a quantum dot is uniformly covered with a matrix material made of an inorganic compound.
  • FIG. 5 is a diagram showing the energy band structure of each functional layer in the comparative light-emitting element shown in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a carrier injection state in the light-emitting device according to the first embodiment in the case where the first inorganic compound is indium sulfide and the second inorganic compound is magnesium sulfide.
  • 7 is a diagram showing the energy band structure of each functional layer in the light-emitting element shown in FIG. 6.
  • 3 is a cross-sectional view showing an example of a measurement direction of the concentrations of a first inorganic compound and a second inorganic compound along an arbitrary straight line in the light-emitting layer of the light-emitting element according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a carrier injection state in the light-emitting device according to the first embodiment in the case where the first inorganic compound is indium sulfide and the second inorganic compound is magnesium sulfide.
  • 7 is a diagram showing the energy band structure of each functional layer in the light-emitting element shown in FIG.
  • FIG. 9 is a graph showing the concentration distribution of indium sulfide and zinc sulfide in the light-emitting layer shown in FIG. 8, measured by X-ray photoelectron spectroscopy.
  • 4 is a cross-sectional view showing another example of the measurement direction of the concentrations of the first inorganic compound and the second inorganic compound along an arbitrary straight line in the light-emitting layer of the light-emitting element according to embodiment 1.
  • FIG. 11 is a graph showing the concentration distribution of indium sulfide and zinc sulfide in the light-emitting layer shown in FIG. 10, measured by XPS.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for examining the concentration distribution in the film thickness direction of the first inorganic compound and the second inorganic compound contained in the light emitting layer of the light emitting device according to the first embodiment by using a cross-sectional TEM/EDX method.
  • FIG. 10 is another explanatory diagram showing a method for examining the concentration distribution in the film thickness direction of the first inorganic compound and the second inorganic compound contained in the light emitting layer of the light emitting element according to embodiment 1 by using a cross-sectional TEM/EDX method.
  • FIG. 13 is a graph showing the concentration distribution of indium sulfide and zinc sulfide in the film thickness direction of the light-emitting layer shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the schematic configuration of the light-emitting element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing yet another example of the schematic configuration of the light-emitting element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing yet another example of the schematic configuration of the light-emitting element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing yet another example of the schematic configuration of the light-emitting element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing yet another example of the schematic configuration of the light-emitting element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing yet another example of the schematic configuration of the light-emitting element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing yet another example of the schematic configuration of the light-emitting element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing yet another example of the schematic configuration of the light-emitting element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment.
  • 23 is a schematic cross-sectional view for explaining a ligand substitution step in the quantum dot dispersion liquid manufacturing process shown in FIG. 22.
  • 4 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the ligand substitution step in the quantum dot dispersion liquid production process.
  • FIG. 23A to 23C are process cross-sectional views showing an example of a part of the process of forming a light-emitting layer shown in FIG. 22.
  • FIG. 2 is a diagram showing a reaction scheme for producing the first inorganic compound.
  • 1 is a graph showing the thermal decomposition properties of zinc xanthate measured by TGA.
  • 4 is a graph showing the results of measurements taken with a film thickness step gauge during deposition of a first film of the light emitting element according to the embodiment.
  • 23 is a cross-sectional view showing an example of formation of a first layer formed in the first film forming step shown in FIG. 22.
  • 23 is a cross-sectional view showing another example of the first layer formed in the first film forming step shown in FIG. 22 .
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing yet another example of the first layer formed in the first film forming step shown in FIG. 22 .
  • 23A to 23C are process cross-sectional views showing an example of a part of the process of forming a light-emitting layer shown in FIG. 22.
  • 23A to 23C are cross-sectional views showing another example of a part of the light-emitting layer forming step shown in FIG. 22 .
  • FIG. 2 is a diagram showing a reaction scheme for forming a metal sulfide from a precursor of the metal sulfide when the matrix material contains a metal sulfide as an inorganic compound.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a light-emitting device according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a light-emitting element according to a second embodiment.
  • 10 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing a light-emitting element according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view showing a configuration example of a display device according to a third embodiment.
  • the light-emitting element includes a first electrode, a second electrode, and a light-emitting layer provided between the first electrode and the second electrode, the light-emitting layer including a plurality of quantum dots and a matrix material.
  • the light-emitting layer may be referred to as "EML”
  • the quantum dots may be referred to as "QD”
  • the matrix material may be referred to as "MX”.
  • One of the first electrode and the second electrode is an anode and the other is a cathode.
  • the layer between the first electrode and the second electrode is referred to as a functional layer.
  • the functional layer includes at least an EML.
  • the light-emitting device may be a single-layer type including only one EML as a functional layer, or may be a multi-layer type including multiple functional layers as functional layers. At least one of the functional layers between the first electrode and the EML and between the second electrode and the EML may be provided with, for example, a charge transport layer.
  • the charge transport layer may be a hole transport layer or a charge transport layer.
  • CTL charge transport layer
  • HTL hole transport layer
  • ETL electron transport layer
  • the light-emitting device may further include layers such as a hole injection layer, an electron blocking layer, a hole blocking layer, and an electron injection layer, as desired.
  • the hole injection layer may be referred to as "HIL".
  • the light-emitting element may have a conventional structure in which the anode is the lower electrode and the cathode is the upper electrode, or it may have an inverted structure in which the cathode is the lower electrode and the anode is the upper electrode.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the schematic configuration of a light-emitting element 1 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the schematic configuration of a QD21 and its vicinity in the light-emitting element 1 shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which adjacent QD21 are approaching each other in the light-emitting element 1 shown in FIG. 1.
  • the light-emitting element 1 includes an anode 11 and a cathode 15 facing each other, and an EML 13 provided between the anode 11 and the cathode 15.
  • an HTL 12 may be optionally provided between the anode 11 and the EML 13.
  • an ETL 14 may be optionally provided between the cathode 15 and the EML 13.
  • the anode 11 is an electrode that supplies holes to the EML 13 when a voltage is applied.
  • the cathode 15 is an electrode that supplies electrons to the EML 13 when a voltage is applied.
  • the anode 11 and the cathode 15 each contain a conductive material, and are connected to a power source (e.g., a DC power source) not shown in the figure, so that a voltage is applied between them.
  • a power source e.g., a DC power source
  • At least one of the anode 11 and the cathode 15 is a translucent electrode.
  • Either the anode 11 or the cathode 15 may be a so-called reflective electrode that has light reflectivity.
  • the light-emitting element 1 is capable of extracting light from the translucent electrode side.
  • the light-emitting element 1 is a top-emission type light-emitting element that emits light from the upper electrode side, a translucent electrode is used for the upper electrode, and a reflective electrode is used for the lower electrode.
  • a translucent electrode is used for the lower electrode, and a reflective electrode is used for the upper electrode.
  • a conductive translucent material that transmits visible light such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), boron-doped zinc oxide (BZO) or fluorine-doped tin oxide (FTO), is used.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • AZO aluminum-doped zinc oxide
  • BZO boron-doped zinc oxide
  • FTO fluorine-doped tin oxide
  • a conductive light-reflective material with high visible light reflectance such as metals such as aluminum (Al), copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), or alloys containing these metals, such as magnesium-silver alloy (MgAg), is preferably used.
  • the reflective electrode may be formed by laminating a layer made of the above-mentioned light-transmitting material and a layer made of the above-mentioned light-reflective material.
  • HTL12 is a charge transport layer that contains a hole transport material and has a hole transport function of transporting holes injected from the anode 11 to the EML 13.
  • the hole transport material organic or inorganic materials that have been conventionally used in HTLs in QLEDs (quantum dot light emitting diodes), which are light emitting elements containing QDs, or OLEDs (organic light emitting diodes), etc., can be used.
  • the organic materials used in HTL12 include, for example, conductive compounds such as poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-4-sec-butylphenyl))diphenylamine)] (TFB), poly(4-butyltriphenylamine) (p-TPD), 4,4'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl (CBP), polyphenylenevinylene (PPV), a composite of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polystyrenesulfonic acid (PSS) (PEDOT:PSS), TFB (poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-4-sec-butylphenyl))diphenylamine)]), or polyvinylcarbazole (PVK).
  • inorganic materials used for the HTL 12 include metal oxides such as molybdenum oxide ( MoO2 , MoO3 ), nickel oxide ( NiO ), chromium oxide ( Cr2O3 ), magnesium oxide (MgO), magnesium zinc oxide (MgZnO), lanthanum nickelate ( LaNiO3 ), and tungsten oxide ( WO3 ).
  • metal oxides such as molybdenum oxide ( MoO2 , MoO3 ), nickel oxide ( NiO ), chromium oxide ( Cr2O3 ), magnesium oxide (MgO), magnesium zinc oxide (MgZnO), lanthanum nickelate ( LaNiO3 ), and tungsten oxide ( WO3 ).
  • MoO2 , MoO3 molybdenum oxide
  • NiO nickel oxide
  • Cr2O3 chromium oxide
  • MgO magnesium oxide
  • MgZnO magnesium zinc oxide
  • LaNiO3 lanthanum nickelate
  • WO3 tungsten oxide
  • the ETL 14 is a charge transport layer that contains an electron transport material and has an electron transport function of transporting electrons injected from the cathode 15 to the EML 13.
  • the electron transport material for example, an organic or inorganic material that has been conventionally used in the ETL in a QLED or OLED can be used.
  • the organic material used for ETL14 can be, for example, a conductive compound such as tris(8-quinolinol)aluminum complex (Alq3), bathocuproine (BCP), or 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (t-Bu-PBD).
  • a conductive compound such as tris(8-quinolinol)aluminum complex (Alq3), bathocuproine (BCP), or 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (t-Bu-PBD).
  • inorganic materials used for ETL14 include metal oxides such as zinc oxide (ZnO), aluminum zinc oxide (AlZnO), lithium zinc oxide (LiZnO), and magnesium zinc oxide (MgZnO).
  • ZnO zinc oxide
  • AlZnO aluminum zinc oxide
  • LiZnO lithium zinc oxide
  • MgZnO magnesium zinc oxide
  • materials with low electron affinity are suitable for use as materials for ETL14.
  • the EML 13 contains multiple QDs 21 and MX 22.
  • holes transported from the anode 11 and electrons transported from the cathode 15 recombine, and the resulting excitons emit light as they transition from the conduction band level to the valence band level of the QDs 21.
  • the EML 13 contains nano-sized QDs 21 according to the emission color as the light-emitting material.
  • QD21s are dots with a maximum particle width of 100 nm or less.
  • QD21s are sometimes referred to as semiconductor nanoparticles because their composition is derived from semiconductor materials.
  • QD21s are sometimes referred to as inorganic nanoparticles because their composition is derived from inorganic materials.
  • QD21s are sometimes referred to as nanocrystals because their structure has, for example, a specific crystal structure.
  • the shape of QD21 is not particularly restricted as long as it satisfies the above maximum width, and is not limited to a spherical three-dimensional shape (circular cross-sectional shape).
  • a spherical three-dimensional shape circular cross-sectional shape
  • it may be a polygonal cross-sectional shape, a rod-like three-dimensional shape, a branch-like three-dimensional shape, a three-dimensional shape with unevenness on the surface, or a combination of these.
  • QD21 may contain at least one metal element.
  • metal elements contained in QD21 include Cd, Zn, In, Sb, Al, Si, Ga, Pb, Ge, and Mg.
  • QD21 may also be a semiconductor material that combines at least one metal element with a nonmetallic element such as S, Te, Se, N, P, or As.
  • QD21 may be formed of only a core, or may be a two-component core type, a three-component core type, or a four-component core type. QD21 may also have a core-shell structure including a core 21C and a shell 21S as shown in FIG. 2, or may be a core-shell type or a core-multishell type.
  • QD21 when QD21 includes a shell 21S, there is a core 21C in the center, and the shell 21S is provided on the surface of the core 21C. It is preferable that the shell 21S covers the entire core 21C, but it is not necessary that the shell 21S completely covers the core 21C.
  • the shell 21S may be formed on a part of the surface of the core 21C. If it is found that the shell 21S is formed on a part of the surface of the core 21C or that the shell 21S envelops the core 21C by observing a cross section of the QD21, it can be said that the QD21 has a core-shell structure. Therefore, it is sufficient to determine that the shell 21S covers the entire core 21C by observing a cross section of the QD21.
  • the cross section observation can be performed, for example, with a scanning transmission electron microscope (STEM) or a transmission electron microscope (TEM).
  • QD21 may also include doped nanoparticles or have a compositionally graded structure.
  • Shell 21S may be formed in a solid solution state on the surface of core 21C. In FIG. 2, the boundary between core 21C and shell 21S is shown by a dotted line, which indicates that the boundary between core 21C and shell 21S may or may not be identifiable by analysis. Shell 21S may be formed in multiple layers.
  • the QD 21 may contain materials used for the core material and shell material of a conventionally known QD in the materials of the core 21C and the shell 21S.
  • the core 21C may be composed of, for example, Si, Ge, CdSe, CdS, CdTe, InP, GaP, InN, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdSeTe, GaInP, ZnSeTe, etc.
  • the shell 21S may be composed of, for example, CdS, ZnS, CdSSe, CdTeSe, CdSTe, ZnSSe, ZnSTe, ZnTeSe, AIP, etc.
  • the ZnSSe contained in the shell 21S may be ZnS x Se 1-x (0 ⁇ x ⁇ 1).
  • examples of materials for QD21 include, for example, ZnSe/ZnS, InP/ZnS, CdSe/CdS, CdSe/ZnSe, CIGS/ZnS, etc.
  • compositions shown in the chemical formulas in this disclosure are representative examples. It is preferable that the composition ratios shown in the chemical formulas are stoichiometric, so that the composition of the actual compounds is in accordance with the chemical formulas. However, this does not exclude compositions other than stoichiometric.
  • the emission wavelength of QD21 can be varied by changing the particle size, composition, etc.
  • QD21 is a QD that emits visible light, and by appropriately adjusting the particle size and composition of QD21, it is possible to control the emission wavelength from the blue wavelength region to the red wavelength region.
  • the core 21C of QD21 is a light-emitting material that has a valence band level and a conduction band level, and emits light by recombination of holes in the valence band level and electrons in the conduction band level.
  • the light emitted from QD21 has a narrow spectrum due to the quantum confinement effect, making it possible to obtain light with a relatively deep chromaticity.
  • the QD21 in the EML13 do not need to be arranged regularly as shown in FIG. 1, and the QD21 may be included in the EML13 in a disorderly manner.
  • the QD21 may be in a state where MX22 is formed between adjacent QD21 as shown in FIG. 1, and the QD21 are not close to each other, or the EML13 may include two or more QD21 that are close to each other as shown in FIG. 3.
  • the layer thickness of the EML13 may be set in the same manner as in the conventional case, and is not particularly limited.
  • MX22 is an MX whose main material is an inorganic compound (inorganic medium), and contains two or more types of inorganic compounds, including at least inorganic compound 23 and inorganic compound 24.
  • inorganic compound 23 will be described as the first inorganic compound and inorganic compound 24 as the second inorganic compound, but this embodiment is not limited to this.
  • MX22 may also be an inorganic MX (inorganic matrix material) composed of inorganic compounds.
  • MX refers to a material that contains and holds other substances, and can be referred to as a base material, a substrate, or a filler.
  • MX22 refers to a material that contains and holds QD21.
  • MX22 is an element that constitutes the membrane in which QD21 are dispersed, and is one of the components of EML13 that contains multiple QD21, as shown in Figure 1. Note that MX22 may be a solid at room temperature.
  • MX22 may be filled in EML13. Focusing on two of the multiple QD21 as shown in FIG. 1, MX22 may fill the space between the two QD21 (i.e., the region Y (space) between the two QD21). If the two QD21 are the first QD21a and the second QD21b, the region Y is the region surrounded in cross-sectional view by two straight lines (common circumscribing lines) tangent to the outer peripheries of the first QD21a and the second QD21b and the corresponding outer peripheries of the first QD21a and the second QD21b.
  • FIG. 1 illustrates an example in which QD21 are embedded in MX22 at intervals.
  • adjacent QD21 may not be close to each other, or may be close to each other.
  • a region Y (space) may exist between the first QD21a and second QD21b.
  • MX22 may fill the region Y (space) between the first QD21a and second QD21b.
  • MX22 may fill the regions (spaces) in EML13 other than the QD21. Therefore, MX22 may fill the regions (spaces) in EML13 other than the QD21.
  • EML13 has a QD group (quantum dot group) including a plurality of QD21, and MX22 may fill the regions (spaces) in EML13 other than the QD group.
  • QD group quantum dot group
  • MX22 may fill the regions (spaces) in EML13 other than the QD group.
  • three or more QD21 are collectively referred to as a QD group.
  • MX22 may fill the regions (spaces) in EML13 other than the plurality of QD21. As shown in FIG.
  • the outer edge 13a (first outer edge) on the anode 11 side and the outer edge 13b (second outer edge) on the cathode 15 side in EML13 may be covered with MX22.
  • a portion of MX22 may be present from the outer edge 13a or 13b of the EML 13, and QD21 may be located away from at least one of the outer edge 13a and 13b of the EML 13.
  • the configuration of the light-emitting element 1 is not limited to the above configuration, and at least one of the outer edge 13a and 13b of the EML 13 may not be formed only from MX22, and a portion of QD21 may be exposed from MX22.
  • MX22 may refer to the portion of the EML 13 excluding QD21.
  • the outer edge 13a of the EML 13 on the anode 11 side refers to the interface between the EML 13 and the HTL 12, which is the layer adjacent to the EML 13 in the direction of the anode 11.
  • the outer edge 13b of the EML 13 on the cathode 15 side refers to the interface between the EML 13 and the ETL 14, which is the layer adjacent to the EML 13 in the direction of the cathode 15.
  • MX22 may contain multiple QD21. MX22 may be formed to fill the spaces between multiple QD21 (i.e., the spaces formed between multiple QD21). MX22 may partially or completely fill the spaces between multiple QD21.
  • MX22 may include a continuous film having an area of 1000 nm2 or more along a plane direction perpendicular to the layer thickness direction.
  • a continuous film means a film that is not separated by a material other than the material that constitutes the continuous film in one plane.
  • the continuous film may be an integral film that is connected without interruption by chemical bonds of the materials that constitute MX22.
  • MX22 may be formed of a material different from the shell 21S contained in each of the multiple QD21, or may contain the same material as the shell 21S.
  • the shell 21S may contain only a material different from at least one inorganic compound contained in MX22, or may contain the same material as at least one inorganic compound contained in MX22.
  • the inorganic compound may be inorganic compound 23, inorganic compound 24, or an inorganic compound other than inorganic compound 23 and inorganic compound 24.
  • the shell 21S contains the same material as at least one inorganic compound contained in MX22, the carrier confinement effect is high, and the diffusion of excitons from QD21 to MX22 can be suppressed, and the luminous efficiency can be improved.
  • the shell 21S and at least one inorganic compound contained in MX22 are continuously connected, the quality of MX22 can be improved.
  • the average distance between adjacent cores 21C may be 3 nm or more, or may be 5 nm or more, in order to avoid contact between QD21 and to avoid aggregation of QD21.
  • the average distance between adjacent cores 21C may be 0.5 times or more the average core diameter.
  • the core-to-core distance is the average distance between 20 adjacent cores 21C in a space containing 20 cores.
  • the core-to-core distance should be kept wider than the distance when shells 21S are in contact with each other.
  • the average core diameter is the average core diameter of 20 cores 21C in a cross-sectional observation of a space containing 20 cores.
  • the core diameter can be the diameter of a circle having the same area as the core area in cross-sectional observation.
  • the concentration of MX22 in EML13 is, for example, the area ratio occupied by MX22 in the cross section of EML13.
  • the concentration of MX22 may be 10% or more and 90% or less, or 30% or more and 70% or less, in the cross-sectional observation of EML13.
  • the concentration of MX22 may be measured, for example, from the area ratio in the image processing in the cross-sectional observation of EML13.
  • the concentration of shell 21S may be 1% or more and 50% or less.
  • the concentration of the region including shell 21S and MX22 may be within the numerical range obtained by adding the numerical range of the concentration of shell 21S to the numerical range of the concentration of MX22.
  • the ratio of core 21C of QD21 to shell 21S and MX22 may be adjusted so that the sum of them is appropriately 100% or less. In this way, if the shell 21S and the MX22 cannot be distinguished, the shell 21S may be treated as part of the MX22.
  • EML13 may be composed of multiple QD21 and MX22. When EML13 is analyzed, the intensity of carbon detected by the chain structure may be below noise.
  • the constituent material of MX22 desirably has a wider (larger) band gap (hereinafter referred to as "Eg") than the constituent material of QD21.
  • Eg a wider band gap
  • QD21 has a core 21C and a shell 21S
  • the recombination of carriers (electrons and holes) injected into QD21 mainly occurs in core 21C.
  • Shell 21S has the function of suppressing the occurrence of defects or dangling bonds in core 21C, and reducing the recombination of carriers that undergo a deactivation process.
  • Eg of MX22 is larger than Eg of core 21C or shell 21S, the effect of confining excitons to core 21C is high, and excitons generated by carrier recombination or light absorption in core 21C are less likely to diffuse to MX22, thereby improving the luminous efficiency of light-emitting element 1.
  • the Eg of at least one inorganic compound contained in MX22 may be equal to or smaller than the Eg of shell 21S, so long as it is larger than the Eg of core 21C. However, it is preferable that the Eg of at least one inorganic compound contained in MX22 is larger than the Eg of shell 21S. In this case, the effect of confining excitons in core 21C is higher, which suppresses the diffusion of excitons from QD21 to MX22 and further improves the luminous efficiency.
  • the at least one inorganic compound (inorganic material) contained in MX22 may be a semiconductor material or an insulating material.
  • a metal sulfide is preferably used as the at least one inorganic compound contained in MX22.
  • the precursor of the metal sulfide is thermally decomposed at a relatively low temperature and has an easily controllable Eg. For this reason, it is preferable that MX22 contains a metal sulfide as an inorganic compound, and metal sulfide is preferable as inorganic compound 23 and inorganic compound 24.
  • metal sulfides examples include tin sulfide (SnS 2 ), indium sulfide (In 2 S 3 ), zinc sulfide (ZnS), aluminum sulfide (Al 2 S 3 ), beryllium sulfide (BeS), germanium sulfide (GeS 2 ), barium sulfide (BaS), calcium sulfide (CaS), and magnesium sulfide (MgS).
  • SnS 2 tin sulfide
  • In 2 S 3 indium sulfide
  • ZnS zinc sulfide
  • Al 2 S 3 aluminum sulfide
  • BeS beryllium sulfide
  • GeS 2 germanium sulfide
  • BaS barium sulfide
  • CaS calcium sulfide
  • MgS magnesium sulfide
  • the inorganic compounds are not limited to these metal sulfides, and may be inorganic compounds other than metal sulfides.
  • examples of inorganic compounds other than metal sulfides include metal selenides, metal tellurides, metal oxides, and inorganic compounds containing Group IV elements (specifically, Group 16 elements in the notation based on the new IUPAC system).
  • metal selenides include beryllium selenide (BeSe), barium selenide (BaSe), calcium selenide (CaSe), magnesium selenide (MgSe), etc.
  • metal tellurides include calcium tellurium (CaTe), magnesium telluride (MgTe), etc.
  • metal oxides include zinc oxide (ZnO), etc.
  • MX22 only needs to contain two or more types of inorganic compounds, including at least inorganic compound 23 and inorganic compound 24, and does not exclude the addition of materials other than these inorganic compounds as additives.
  • MX22 is filled around the QD21.
  • the light-emitting element 1 protects the periphery of the QD21 with MX22 by covering the periphery of the QD21 with MX22.
  • MX which contains an inorganic compound as an inorganic medium, is less likely to peel off from QD21 than an organic ligand, and by covering the periphery of QD21 with MX22, the QDs can be strongly protected. Therefore, by including MX22 containing an inorganic compound in EML13, the stability of EML13 can be improved compared to when an organic ligand is used in EML13. In addition, deterioration of QD21 can be suppressed, and the light-emitting characteristics and reliability of the light-emitting element 1 can be improved.
  • MX22 has a first region containing at least inorganic compound 23 and a second region containing at least inorganic compound 24 in the direction of a straight line L1 passing through outer edge 13a and outer edge 13b of EML13.
  • the second region is provided closer to outer edge 13b than the first region.
  • the concentration of inorganic compound 23 in the first region and the concentration of inorganic compound 23 in the second region differ by a certain amount or more. For example, it is desirable that the concentration of inorganic compound 23 in the first region and the concentration of inorganic compound 23 in the second region differ by 20% or more.
  • MX22 has, in the direction of straight line L1, (1) a first region containing at least inorganic compound 23, and (2) a second region containing at least inorganic compound 24, which is provided closer to outer edge portion 13b than the first region and in which the concentration of inorganic compound 23 differs by a certain amount or more from the concentration of inorganic compound 23 in the first region.
  • the concentration of inorganic compound 23 in the second region differs by a certain amount or more from the concentration of inorganic compound 23 in the first region
  • the concentration of inorganic compound 24 in the second region also differs by a certain amount or more from the concentration of inorganic compound 24 in the first region.
  • MX22 also has a first region containing at least inorganic compound 23 and a second region containing at least inorganic compound 24 in the direction of a straight line L1 that passes through outer edge portion 13a and outer edge portion 13b of EML13.
  • the concentration of inorganic compound 23 in the first region is greater than the concentration of inorganic compound 24 in the first region, and the concentration of inorganic compound 24 in the second region is greater than the concentration of inorganic compound 23 in the second region.
  • MX22 includes, as the first region, a first layer 22a whose main component is an inorganic compound 23, and, as the second region, a second layer 22b whose main component is an inorganic compound 24.
  • the structure of MX22 is observed with a width of about 100 nm, and it is sufficient to determine that it has the desired structure, and it is not necessary for the desired structure to be observed in the entire EML13.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a carrier injection state in a comparative light-emitting element 101 in which the periphery of QD21 is uniformly covered with MX122 made of an inorganic compound 23.
  • the number of holes (h + ) and electrons (e ⁇ ) are indicated by arrows.
  • layers other than HTL12, EML113, and ETL14 are omitted.
  • FIG. 5 is a diagram showing the energy band structure of each functional layer in the comparative light-emitting element 100 shown in FIG. 4.
  • the comparative light-emitting element 101 has the same configuration as the light-emitting element 1 shown in FIG. 1, except that, instead of the EML 13, an EML 113 is used in which the periphery of the QD 21 is covered with MX 122 made of an inorganic compound 23.
  • the anode 11 is made of ITO
  • the HTL 12 is made of p-TPD
  • the ETL 14 is made of ZnMgO
  • the cathode 15 is made of Al.
  • ZnS zinc sulfide
  • the balance of electrons and holes in the EML 13 will be, for example, approximately 6:4. Therefore, in this case, there will be an excess of electrons and a shortage of holes, which will reduce the carrier balance and reduce the luminous efficiency and reliability.
  • inorganic compound having a higher hole mobility than inorganic compound 24 it is preferable to use, for example, an inorganic compound having a higher hole mobility than inorganic compound 24 as inorganic compound 23.
  • inorganic compound 24 an inorganic compound having a lower hole mobility than inorganic compound 23. In this case, it is possible to adjust the carrier balance by making it easier to inject holes, thereby improving the luminous efficiency and reliability.
  • the carrier mobility such as hole mobility or electron mobility
  • ⁇ e ⁇ / m *
  • e an electric charge
  • ⁇ a mean free time (scattering time)
  • m * an effective mass
  • an inorganic compound 23 that has a larger Eg and a smaller hole effective mass than ZnS, which is used as the material for the shell 21S of QD21.
  • Table 1 shows an example of the Eg and effective mass of a metal sulfide having a relatively high hole transport property as an inorganic compound having a relatively high hole transport property.
  • Table 2 shows an example of the Eg and effective mass of a metal sulfide having a relatively low hole transport property as an inorganic compound having a relatively low hole transport property.
  • the inorganic compound 23 may be indium sulfide (InS) and the inorganic compound 24 may be magnesium sulfide (MgnS).
  • the inorganic compound 23 may be zinc sulfide (ZnS) and the inorganic compound 24 may be magnesium sulfide (MgS).
  • the inorganic compound 23 may be indium sulfide (InS) and the inorganic compound 24 may be zinc sulfide (ZnS).
  • In 2 S 3 can be mentioned as the indium sulfide (InS).
  • MX22 specifically, inorganic compound 23
  • MX22 mainly composed of an inorganic compound having a smaller Eg and higher hole mobility (smaller effective hole mass) than MX22 (specifically, inorganic compound 24) on the ETL14 side
  • MX22 specifically, inorganic compound 24
  • MX22 on the ETL14 side to MX22 mainly composed of an inorganic compound having a larger Eg and lower carrier mobility (larger effective mass) than MX22 on the HTL12 side
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing, as an example, the state of carrier injection in the light-emitting element 1 in the case where the inorganic compound 23 is indium sulfide (In 2 S 3 ) and the inorganic compound 24 is magnesium sulfide (MgS).
  • the inorganic compound 23 is indium sulfide (In 2 S 3 ) and the inorganic compound 24 is magnesium sulfide (MgS).
  • FIG. 6 illustrations other than the HTL 12, EML 13, and ETL 14 are omitted.
  • the anode 11 is made of ITO
  • the HTL 12 is made of p-TPD
  • the ETL 14 is made of ZnMgO
  • the cathode 15 is made of Al.
  • FIG. 7 is a diagram showing the energy band structure of each functional layer in the light-emitting element 1 shown in FIG. 6. Note that, in FIG. 7, the energy band structure of zinc sulfide (ZnS) is also shown for comparison.
  • ZnS zinc sulfide
  • the first layer 22a mainly composed of In2S3 which has a smaller Eg than ZnS
  • hole injection into the QD21 can be promoted more than when the QD21 is covered only with ZnS.
  • the second layer 22b mainly composed of MgS which has a larger Eg than ZnS, on the ETL14 side
  • electrons injected into the QD21 can be suppressed more than when the QD21 is covered only with ZnS.
  • the balance between electrons and holes in the EML13 can be improved to about 5:5, and the carrier balance can be adjusted.
  • the inorganic compound 23 is In2S3 and the inorganic compound 24 is MgS.
  • the inorganic compound 23 is ZnS and the inorganic compound 24 is MgS
  • the inorganic compound 23 is InS such as In2S3 and the inorganic compound 24 is ZnS, it is also possible to improve the balance of electrons and holes to about 5:5.
  • inorganic compound having a larger Eg than inorganic compound 24 it is desirable to use, for example, an inorganic compound having a larger Eg than inorganic compound 24 as inorganic compound 23.
  • inorganic compound 24 it is desirable to use, for inorganic compound 24, an inorganic compound having a smaller Eg than inorganic compound 23. In this case, it is possible to suppress the injection of holes, adjust the carrier balance, and improve the luminous efficiency and reliability.
  • inorganic compound having a higher electron mobility than inorganic compound 23 it is desirable to use, for example, an inorganic compound having a higher electron mobility than inorganic compound 23 as inorganic compound 24.
  • inorganic compound 23 an inorganic compound having a lower electron mobility than inorganic compound 24. In this case, it is possible to easily inject electrons, adjust the carrier balance, and improve the luminous efficiency and reliability.
  • Tables 1 and 2 also show examples of Eg and effective mass when the inorganic compound constituting MX22 is a metal sulfide.
  • the inorganic compound constituting MX22 may be an inorganic compound other than a metal sulfide, such as a metal selenide, a metal telluride, or a metal oxide.
  • Table 3 shows examples of Eg and effective mass of inorganic compounds other than metal sulfides having relatively high hole transportability as inorganic compounds having relatively high hole transportability.
  • Table 4 shows examples of Eg and effective mass of inorganic compounds other than metal sulfides having relatively low hole transportability as inorganic compounds having relatively low hole transportability.
  • the transport ability of holes and electrons can be changed by changing the composition of MX22 between the first region and the second region as described above.
  • the concentration of inorganic compound 23 in the first region is greater than the concentration of inorganic compound 24 in the first region
  • the concentration of inorganic compound 24 in the second region is greater than the concentration of inorganic compound 23 in the second region.
  • MX22 contains inorganic compound 23 and inorganic compound 24, and by changing the concentrations of these inorganic compounds 23 and 24 in MX22 between outer edge portion 13a and outer edge portion 13b in EML13, it is possible to adjust the carrier balance and improve the luminous efficiency. Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a light-emitting element 1 that is highly stable, has high luminous efficiency, and is highly reliable.
  • the concentration of the inorganic compound is defined by the ratio of elements that make up the inorganic compound.
  • the concentration of the inorganic compound can be determined by analysis using XPS (X-ray photoelectron spectroscopy).
  • the amounts and element ratios of constituent elements in an inorganic compound are basically detected separately.
  • the inorganic compound contained in MX22 is ZnS
  • Zn and S are detected separately in destructive testing analysis.
  • MX22 contains two types of inorganic compounds, both of which are sulfides.
  • the inorganic compounds contained in MX22 are ZnS and In2S3
  • the elements detected by the above analysis will be three types: Zn, In , and S.
  • the mixing ratio of these inorganic compounds (for example, the mixing ratio of inorganic compound 23 and inorganic compound 24) becomes complicated, it becomes difficult to identify these inorganic compounds. For this reason, in this case, the actual detection method using XPS analysis is to compare only the elemental amounts and elemental ratios of Zn and In. Then, it is indirectly inferred from other elements whether the inorganic compound containing the detected element is a sulfide such as ZnS or an oxide such as ZnO.
  • the inorganic compound is ZnS or ZnO may be confirmed, for example, from the energy of the chemical bond detected by the above detection method (inspection method), or the above detection method may be combined with another detection method.
  • the above detection method as described above, analysis by XPS is given the highest priority, but as an analysis method with second priority after XPS, a cross-sectional TEM/EDX method using a cross-sectional TEM (transmission electron microscope) and EDX (energy dispersive X-ray spectroscopy) may be used.
  • analysis may be performed by combining XPS with an inspection method such as a cross-sectional TEM/EDX method.
  • analysis in the form of crystals such as XRD (X-ray diffraction device) may be performed, and for example, analysis may be performed by combining XPS with an inspection method such as XRD.
  • XRD X-ray diffraction device
  • the concentration of the inorganic compound contained in MX22 is measured along an arbitrary straight line L1 that passes through the outer edge 13a (first outer edge) on the anode 11 side and the outer edge 13b (second outer edge) on the cathode 15 side of the EML13.
  • the concentration of the inorganic compound contained in MX22 is detected (measured) as the concentration of the inorganic compound contained in a measurement surface in the EML13 that is perpendicular to the straight line L1.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • each measurement surface becomes the surface irradiated with X-rays, and the size and shape of the X-ray irradiation spot become the size and shape of the measurement surface. Therefore, each measurement surface has the same area and shape.
  • the concentrations of inorganic compound 23 and inorganic compound 24 are each measured under the same conditions along an arbitrary straight line L1 that passes through outer edge 13a and outer edge 13b.
  • Figure 8 is a cross-sectional view showing an example of the measurement direction of the concentrations of inorganic compound 23 and inorganic compound 24 along an arbitrary straight line L1 in EML13. Note that for convenience of illustration, QD21 is omitted from Figure 8. Also, Figure 8 shows an example in which MX22 includes a first layer 22a containing inorganic compound 23 as a main component as a first region, and a second layer 22b containing inorganic compound 24 as a main component as a second region, where inorganic compound 23 is InS and inorganic compound 24 is ZnS. Also, in Figure 8, straight line L1 is indicated by an arrow to indicate the measurement direction.
  • FIG. 9 is a graph showing the concentration distribution of InS (e.g., In 2 S 3 ) and ZnS in the EML13 shown in FIG. 8 measured along the line L1 shown in FIG. 8 using XPS.
  • FIG. 9 shows the measurement result when QD21 does not exist on any line L1 as an example.
  • the concentrations of the inorganic compound 23 and the inorganic compound 24 may be obtained by complementation.
  • the measurement time is proportional to the measurement depth (measurement distance) along the line L1 shown in FIG. 8. Therefore, in FIG. 9, the measurement time can be replaced with the measurement depth (measurement distance) along the line L1.
  • the XPS analysis can quantify elements at any measurement depth (measurement distance) in the EML 13 (in other words, elements at any measurement surface).
  • the In element concentration can be calculated by the above.
  • the concentration distribution of each inorganic compound at any measurement depth (measurement distance) in EML13 can be investigated from the element concentration at any measurement depth (measurement distance) in EML13.
  • FIG. 9 show that there is a boundary between inorganic compound 23 (InS) and inorganic compound 24 (ZnS) in EML 13. That is, there is a portion in EML 13 where the concentrations of inorganic compound 23 (InS) and inorganic compound 24 (ZnS) are equal. This shows that there are regions of different inorganic compounds in EML 13. Also, FIG. 8 shows a case where MX22 is completely separated into a first region and a second region, but this is not limited to this.
  • the first region is a region mainly composed of inorganic compound 23 and the second region is a region mainly composed of inorganic compound 24, the first region and the second region do not necessarily need to be in complete contact with each other and may exist with an interval between them.
  • the concentration of the inorganic compound 23 differs by a certain amount (for example, 20%) or more, that is, if there is a portion where the concentration of the inorganic compound 23 is, for example, 100% and a portion where it is 80%, then it can be considered that the change in the concentration of the inorganic compound 23 is large in that portion. For this reason, it can be considered that a boundary exists in that portion.
  • a certain amount for example, 20%
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the measurement direction of the concentrations of inorganic compound 23 and inorganic compound 24 along an arbitrary straight line L1 in EML13. Note that, for convenience of illustration, QD21 is also omitted from FIG. 10. Also, FIG. 10 shows an example in which MX22 includes a first layer 22a having inorganic compound 23 as a main component as a first region, and a second layer 22b having inorganic compound 24 as a main component as a second region, where inorganic compound 23 is InS and inorganic compound 24 is ZnS. Also, in FIG. 10, straight line L1 is indicated by an arrow to indicate the measurement direction.
  • FIG. 11 is a graph showing the concentration distribution of InS and ZnS in the EML13 shown in FIG. 10, measured using XPS along the line L1 shown in FIG. 10. Note that, for ease of explanation and illustration, FIG. 10 also shows an example of the measurement results when no QD21 is present on any line L1.
  • the direction of line L1 i.e., the penetration path of the Ar ions and X-rays, may be perpendicular to the layer surface of EML13 as shown in Figure 8, or may be oblique to the layer surface of EML13 as shown in Figure 10.
  • the concentration distribution of the inorganic compound in the EML 13 can be measured by the above-mentioned method using XPS.
  • the concentration distribution of the inorganic compound contained in the EML 13 may be measured using a cross-sectional TEM/EDX method.
  • the measurement results using XPS take precedence over the measurement results using the cross-sectional TEM/EDX method.
  • Figures 12 and 13 are explanatory diagrams showing a method of investigating the concentration distribution in the film thickness direction of the inorganic compound 23 and the inorganic compound 24 contained in the EML 13 using the cross-sectional TEM/EDX method. Note that, for convenience of illustration, QD21 is also omitted in Figures 12 and 13.
  • MX22 includes a first layer 22a mainly composed of the inorganic compound 23 as the first region, and a second layer 22b mainly composed of the inorganic compound 24 as the second region, and is illustrated by taking a case where the inorganic compound 23 is InS and the inorganic compound 24 is ZnS as an example. Also, in Figure 13, the line L1 is indicated by an arrow to show the measurement direction.
  • the light-emitting element 1 is processed using FIB (Focused Ion Beam) processing or the like to form a cross-section of EML13 along the layer thickness direction of EML13.
  • FIB Flucused Ion Beam
  • FIG. 13 the cross-section of EML13 is observed by cross-sectional TEM, and scanned by EDX in a direction perpendicular to the layer thickness direction (direction perpendicular to line L1) along the dotted lines shown in FIG. 13 in multiple parts, and the number of each element contained in the MX22 part in each scanned measurement line is counted.
  • the counting may be performed using that function, or if not, it may be performed by image analysis of the EDX scan image.
  • This makes it possible to quantify the amount (concentration) of each element of each inorganic compound distributed in the direction of line L1 in the above-mentioned cross-section of EML13.
  • the area scanned by EDX i.e., the area scanned by X-rays
  • each measurement line will have the same shape.
  • the concentration of each inorganic compound contained in the MX22 at each measurement surface in the layer thickness direction (direction of the straight line L1) in the EML 13 can be calculated based on the above-mentioned formula.
  • the In element concentration can be calculated by the above.
  • FIG. 14 is a graph showing the concentration distribution of InS and ZnS in the film thickness direction (direction of line L1) of EML13 shown in FIG. 12, measured using the cross-sectional TEM/EDX method. Note that FIG. 14 shows the concentrations of InS and ZnS in MX22, as described above.
  • MX22 includes, as a first region, a first layer 22a whose main component is inorganic compound 23, and includes, as a second region, a second layer 22b whose main component is inorganic compound 24.
  • the concentration of inorganic compound 23 may change continuously or stepwise in the direction of straight line L1.
  • the concentration of inorganic compound 24 may change continuously or stepwise in the direction of straight line L1.
  • the light-emitting element 1 may have two or more regions in the thickness direction of the EML 13 between the outer edge portion 13a and the outer edge portion 13b, in which the concentration of the inorganic compound constituting MX22 differs by a certain amount or more.
  • the inorganic compound has a concentration distribution in the thickness direction of the EML 13, but this disclosure does not exclude a 100% difference in concentration of the inorganic compound between the first layer 22a and the second layer 22b.
  • the first layer 22a may contain only the inorganic compound 23, and the second layer 22b may contain only the inorganic compound 24.
  • the EML 13 includes a region within a range of at least 1 nm from the outer edge 13a, in which the concentration of the inorganic compound 23 in the MX 22 is 80% or more.
  • the MX 22 near the outer edge 13a is formed of a relatively uniform composition, which makes it easier for carriers to be injected from the anode 11 side into the QD 21 near the outer edge 13a.
  • the EML 13 includes a region within a range of at least 1 nm from the outer edge 13b, in which the concentration of the inorganic compound 24 in the MX 22 is 80% or more.
  • the MX 22 near the outer edge 13b is formed of a relatively uniform composition, which makes it easier for carriers to be injected from the cathode 15 side into the QD 21 near the outer edge 13b.
  • the EML 13 thus includes a region within a range of at least 1 nm from the outer edge 13a where the concentration of the inorganic compound 23 in the MX22 is 80% or more, it is preferable that the outer edge 13a is covered with MX22, for example, as shown in FIG. 1.
  • the EML 13 includes a region within a range of at least 1 nm from the outer edge 13b where the concentration of the inorganic compound 24 in the MX22 is 80% or more
  • the outer edge 13b is covered with MX22, for example, as shown in FIG. 1.
  • a portion of MX22 is present from the outer edge 13a and outer edge 13b of the EML 13, and that the QD21 is positioned away from the outer edge 13a and outer edge 13b of the EML 13.
  • concentrations of inorganic compound 23 and inorganic compound 24, as well as the thicknesses of first layer 22a and second layer 22b, can be changed as desired by utilizing the volume change that occurs when these inorganic compounds are formed from thermally or photodecomposable precursors.
  • the interface between the first region and the second region may intersect with multiple QDs 21.
  • the EML 13 has one QD row 21L (quantum dot row) in the layer thickness direction of the EML 13, in which multiple QDs 21 are aligned in a direction perpendicular to the layer thickness direction of the EML 13.
  • the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22b intersects with the QD row 21L.
  • the light-emitting element 1 is capable of changing the concentration of each inorganic compound contained in MX22 within the range of the thickness of one QD21 in the layer thickness direction of the EML13. Therefore, even if there is only one QD21 (i.e., one layer) stacked in the layer thickness direction of the EML13, such as when there is only one row of QD21 stacked in the layer thickness direction of the EML13 as shown in Figure 1, or when the QD21 are not stacked in an orderly manner, it is possible to adjust the carrier balance and improve the luminous efficiency.
  • QD21 i.e., one layer
  • each QD21 particle by directly contacting each QD21 particle with an inorganic compound having an arbitrary Eg in an arbitrary ratio within the EML13, the inorganic compound can exert its influence more effectively.
  • FIG. 1 is an example of a schematic configuration of the light-emitting element 1 according to this embodiment.
  • the light-emitting element 1 according to this embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. 1.
  • FIGS. 15 to 21 are cross-sectional views showing other examples of the schematic configuration of the light-emitting element 1 according to this embodiment. Note that in FIGS. 15 to 21, illustrations of layers other than HTL 12, EML 113, and ETL 14 are omitted.
  • the QD row 21L may be provided in multiple rows (for example, two rows) in the layer thickness direction of the EML 13. That is, the QDs 21 may be stacked in multiple layers in the layer thickness direction of the EML 13.
  • the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22b may intersect with the QD row 21L on the HTL 12 side, in other words, the bottom layer, as shown in FIG. 1.
  • the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22b may intersect with the QD row 21L above the bottom layer QD row 21L (the ETL 14 side), as shown in FIG. 15.
  • the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22b may be provided at about the 1.5th layer of the QDs 21.
  • the first layer 22a and the second layer 22 may each contain QD21. Therefore, in the light-emitting element 1, as shown in FIG. 16, the EML13 may include EML13A (first light-emitting layer) and EML13B (second light-emitting layer), the first layer 22a may be used for EML13A, and the second layer 22b may be used for EML13B. Therefore, EML13A may include inorganic compound 23 and QD21, and EML13B may include inorganic compound 24 and QD21. In this case, the QD21 contained in EML13A and the QD21 contained in EML13B may be the same as or different from each other.
  • the EML13 has multiple QD rows 21L stacked in the thickness direction of the EML13, but the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22 may not be clearly separated.
  • the QDs 21 do not have to be included in the EML 13 in an aligned state as the QD row 21L.
  • the QDs 21 may be stacked in a complex manner within the EML 13.
  • the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22b may intersect with the QD row 21L above (on the ETL 14 side) the bottommost QD row 21L.
  • the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22 may be provided at about the 1.5th layer of the QDs 21.
  • the interface 22I may of course intersect with the HTL 12 side, in other words, the bottommost QD row 21L.
  • the EML13 may have a configuration in which QD21 is contained only in the first layer 22a and not in the second layer 22b, or as shown in Figure 20, the second layer 22b may contain at least a portion of QD21.
  • Figure 19 illustrates an example in which QD21 are stacked in a complex manner within the EML13, the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22 is not clearly separated, and QD21 is contained only in the first layer 22a and not in the second layer 22b.
  • the 20 also illustrates an example in which the QDs 21 are stacked in a complex manner within the EML 13, the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22 is not clearly separated, and the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22 intersects with the QD row 21L of the bottom layer in some places and with the QD row 21L above the bottom layer QD row 21L (on the ETL 14 side) in other places.
  • the EML 13 may have a gradation in the concentration of multiple inorganic compounds, and the concentration of each inorganic compound may gradually change from the outer edge 13b to the outer edge 13b, thus providing an elemental gradient.
  • the boundary surface between the first region and the second region may be provided in the center of the thickness direction of the EML 13 as shown in FIG. 1, or may be provided closer to the HTL 12 side (in other words, the anode 11 side) or the ETL 14 side (in other words, the cathode 15 side) than the center of the thickness direction of the EML 13.
  • the QD21 may be exposed from the MX22 at at least one of the outer edge 13a and the outer edge 13b of the EML13.
  • a portion of MX22 may be located from at least one of the outer edge portions 13a and 13b of EML13, and QD21 may be configured to be located away from at least one of the outer edge portions 13a and 13b.
  • MX22 may further contain at least one type of halogen element in addition to the inorganic compound 23 and the inorganic compound 24.
  • MX22 may contain halide ions 31a having at least one type of fluoride ions (F - ), chloride ions (Cl - ), bromide ions (Br - ), and iodide ions (I - ).
  • the presence of halide ions 31a near the surface of QD21 improves the dispersibility of QD21. For this reason, it is desirable for MX22 to contain a halogen element.
  • the area near the surface of QD21 may be an area approximately the thickness of shell 21S.
  • halogen elements bond with the unpaired electrons of the inorganic compounds that make up MX22, stabilizing it. Therefore, by including halogen elements in MX22, defects in MX22 can be inactivated. Note that "inactivating defects in MX22" here means that the unpaired electrons are used to bond with halogen elements, and the defects no longer function as non-radiative centers or carrier traps.
  • MX22 may contain 1 atomic % or more of halogen elements.
  • concentration of halide ions 31a in the vicinity of each QD21 is preferably higher than the concentration of halide ions 31a on the surrounding side.
  • the vicinity of a certain QD21 may be within a range of 1 nm from the outermost surface of the QD21.
  • the average value of the total concentration of halogen atoms around QD21 within a distance DA of 1 nm from the outer surface of shell 21S, which is the outermost surface of QD21 may be higher than the average value of the total concentration of halogen atoms at other positions.
  • the average value of the total concentration of halogen atoms within the distance DA of 1 nm may be 10% or more higher, 50% or more higher, or 100% or more higher than the average value of the total concentration of halogen atoms at other positions.
  • concentration distribution can be confirmed, for example, by elemental mapping using cross-sectional TEM-EDX (transmission electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy).
  • other positions here can also be considered to be positions where no QD21 is present within 1 nm. Multiple QD21 are contained within the EML13. Therefore, the above value can be considered to be a value obtained by comparing the average value of the total concentration of halogen atoms within a 1 nm range around each QD21 in the EML13 with the average value of the total concentration of halogen atoms in a portion that is more than 1 nm away from any QD21 in the EML13.
  • the average value of the sum of the concentrations of the halogen elements in the regions in MX22 that are within 1 nm from the outermost surface of each of the multiple QD21 is preferably higher than the average value of the sum of the concentrations of the halogen elements in the regions in MX22 that are more than 1 nm away from the outermost surface of each of the multiple QD21, and may be, for example, 10% or more, 50% or more, or 100% or more higher.
  • MX22 can contain halide ions by forming EML13 using a QD dispersion liquid containing a halogen element and QD21.
  • Fig. 22 is a flow chart showing an example of the method for manufacturing the light-emitting element 1 according to this embodiment.
  • an anode 11 is formed on a substrate serving as a support (step S1, anode formation step).
  • an HTL 12 is formed (step S2, hole transport layer (HTL) formation step).
  • a QD dispersion is manufactured (prepared) (step S11, quantum dot (QD) dispersion manufacturing step).
  • an EML 13 is formed using the QD dispersion (step S3, light-emitting layer (EML) formation step).
  • ETL 14 is formed (step S4, electron transport layer (ETL) formation step).
  • a cathode 15 is formed (step S5, cathode formation step). In this way, the light-emitting element 1 is manufactured.
  • the anode 11 is formed in step S1 and the cathode 15 is formed in step S5 by, for example, deposition or sputtering.
  • the formation of the HTL 12 in step S2 and the ETL 14 in step S4 can be achieved, for example, by vacuum deposition, sputtering, or a coating method using a colloidal solution, a sol-gel method, or the like.
  • step S3 Before explaining step S3, we will now explain step S11.
  • Step S11 The QD dispersion preparation process in step S11 includes a ligand substitution process (step S21) for substituting a ligand coordinated to QD21, as shown in Fig. 23.
  • Fig. 23 is a schematic cross-sectional view for explaining the ligand substitution process (step S21) in step S11.
  • synthesized or commercially obtained QDs have an organic ligand (hereinafter, for convenience of explanation, referred to as the "first organic ligand") coordinated as a ligand.
  • Commercially available QDs are generally provided in the form of a QD dispersion liquid containing a first organic ligand as a ligand.
  • the first organic ligand is used as a dispersant to improve the dispersibility of QDs in the QD dispersion liquid, and is also used to improve the surface stability and storage stability of QDs.
  • a wet method is used for synthesizing QDs, and the particle size of QDs is controlled by coordinating the first organic ligand to the surface of the QDs.
  • the QD dispersion liquid synthesized by the wet method contains, for example, the first organic ligand used in the synthesis of QDs.
  • a first organic ligand may be used as it is, or may be replaced with a desired first organic ligand depending on the type of solvent, etc.
  • the EML obtained by applying and drying a QD dispersion liquid containing a first organic ligand that is conventionally and commonly used as an organic ligand contains the above-mentioned first organic ligand.
  • a ligand substitution process is carried out in which the first organic ligand coordinated to QD21 is replaced with a second organic ligand that is thermally decomposed by heating and halide ions 31a.
  • An organic ligand that is a precursor of MX22 is used as the second ligand.
  • a ligand solution 30 in which halide ions 31a and an organic ligand 32 as a second organic ligand are dissolved, and a QD dispersion liquid 40 in which QDs 21 coordinated with an organic ligand 41 as a first organic ligand are dispersed are injected into a container 61 (step S21a).
  • Halide ions 31a are supplied as, for example, metal halide 31.
  • Metal halide 31 exists as halide ions 31a, which are anions, and metal ions 31b, which are cations. Of these halide ions 31a and metal ions 31b, halide ions 31a are negatively charged and are therefore attracted to the positively charged surface of QD21 as a halogen ligand.
  • examples of the halide ion 31a that is an anion include fluoride ion (F ⁇ ), chloride ion (Cl ⁇ ), bromide ion (Br ⁇ ), iodide ion (I ⁇ ), and the like.
  • metal ions 31b which are cations, include Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + , Be2+ , Mg2 + , Ca2 + , Sr2 + , Ba2 + , Zn2 + , Al3 + , Ga3 + , In3 + , Sn2 + , Pb2 + , etc.
  • the organic ligand 32 is not particularly limited as long as it is a compound that decomposes when heated, contains at least one of the elements contained in the inorganic compound 23, and is a precursor of MX22.
  • xanthogenic acid is preferably used as the organic ligand 32.
  • Other materials that can be used as the organic ligand 32 include thiourea, thioacetamide, dithiocarboxylic acid, dithiocarbamic acid, trithiocarbonate, dimethylthiourea, and tertiary thiol.
  • the inorganic compound 23 is ZnS
  • the organic ligand 41 is substituted with chloride ions (Cl ⁇ ) as the halide ions 31a and xanthogenic acid as the organic ligand 32.
  • Xanthogenic acid is a part of the precursor of MX22 (ZnS precursor), and is used as a part of the S (sulfur) source for ZnS.
  • FIG. 23 illustrates, as an example, a case in which the metal halide 31 is ZnCl2 , the halide ion 31a is Cl- , the metal ion 31b is Zn2 + , and the organic ligand 32 is xanthogenic acid (indicated as "Xan" in FIG. 23).
  • the ligand solution 30 contains a solvent 33 in which the halide ions 31a and the organic ligand 32 are soluble, and the QD dispersion liquid 40 contains a solvent 42 in which the organic ligand 41 is soluble.
  • the solvent 42 has a different polarity from the solvent 33 and a lower specific gravity than the solvent 33.
  • a separation liquid (not shown) having a specific gravity and polarity between the solvent 33 and the solvent 42 may be injected into the container 61 in order to more clearly distinguish the boundary between the ligand solution 30 and the QD dispersion liquid 40.
  • the solvent 33 may contain at least one organic solvent selected from the group consisting of, for example, dimethyl sulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-methylformamide (NMF), tetrahydrofuran (THF), formamide, N,N'-dimethylpropylene urea, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, gamma-butyrolactone, propylene carbonate, acetonitrile, 2-methoxyethanol, methyl acetate, ethyl acetate, ethyl formate, methyl formate, tetrahydrofuran, diethyl ether, tetrahydrothiophene, and diethyl sulfide.
  • organic solvent selected from the group consisting of, for example, dimethyl sulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-methylformamide (NMF), tetrahydrofuran (THF
  • the solvent 33 disperses well both the QD21 coordinated with the halide ion 31a and the precursor of MX22.
  • the solvent 33 may also be a polar solvent having a higher polarity than the solvent 42.
  • the solvent 33 may be prepared by dispersing, for example, zinc chloride, sodium chloride, hydrochloric acid, etc. in NMF, DMF, DMSO, etc.
  • Solvent 42 is preferably, for example, toluene, hexane, octane, octadecene, etc.
  • Solvent 42 is preferably a non-polar solvent that is not miscible with solvent 33.
  • the organic ligand 41 may be a carbon chain that is generally used as a ligand for QDs.
  • the solvent 42 is a solvent in which the organic ligand 41 is soluble, so that the QDs 21 coordinated with the organic ligand 41 are easily dispersed in the QD dispersion liquid 40.
  • the ligand solution 30 contains dissolved halide ions 31a in an excess amount that exceeds the amount of halide ions 31a that can be coordinated to QD21, and dissolved organic ligands 32 in an excess amount that exceeds the amount of organic ligands 32 that can be coordinated to QD21.
  • the ligand solution 30 may contain dissolved halide ions 31a at 0.1 mol/l or more and organic ligands 32 at 0.1 mol/l or more.
  • the molar ratio of the dissolved amounts of halide ions 31a and organic ligands 32 in the ligand solution 30 may be 3:1.
  • the container 61 containing the ligand solution 30 and the QD dispersion liquid 40 is vibrated at high speed by a stirrer to mix the ligand solution 30 and the QD dispersion liquid 40 (step S21b).
  • a stirrer may be placed in the container 61 to improve the efficiency of the mixing.
  • the process of mixing the ligand solution 30 and the QD dispersion liquid 40 is a process of treating the QDs 21 with the halide ions 31a and the organic ligand 32, and in particular, a process of producing QDs 21 coordinated with the halide ions 31a and the organic ligand 32.
  • the ligand solution 30 contains an excess of halide ions 31a and an excess of organic ligands 32.
  • the solution in which QDs are dispersed contains two or more types of ligands
  • the ligands coordinated to the QDs are in equilibrium with the ligands in the solution. Therefore, when the ligand solution 30 and the QD dispersion liquid 40 are stirred, at least a portion of the ligands coordinated to the QDs 21 are replaced from the organic ligands 41 to the halide ions 31a and organic ligands 32.
  • QDs 21 coordinated with halide ions 31a and organic ligands 32 are obtained in the QD dispersion liquid 51.
  • the above stirring may be completed when the liquid in the container 61 is irradiated with ultraviolet light or the like and it is confirmed that the luminescent liquid layer has moved from the top to the bottom of the container 61.
  • step S21c of FIG. 23 only the QD dispersion liquid 51 is extracted from container 61 into container 62.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing the process after step S21 in step S11.
  • step S21c when the inorganic compound 23 is ZnS, after step S21c, the QD dispersion liquid 51 extracted in step S21c and zinc xanthate as a precursor 34 (ZnS precursor) of MX22 are mixed in a container 62 (step S22).
  • Zn(EtXan) 2 represents zinc xanthate.
  • Zinc xanthate is used as a part of the S (sulfur) source of ZnS and as a Zn (zinc) source.
  • QD21 coordinated with chloride ions (Cl ⁇ ) as halide ions 31a and xanthogenic acid as organic ligand 32 used as a precursor, and zinc xanthogenate as precursor 34 serving as part of the S source and the Zn source are dispersed in a first solvent, for example, solvent 33, for dispersing or dissolving.
  • a QD dispersion liquid 53 (see S31 in FIG. 25 ) containing QD21, xanthogenic acid and zinc xanthogenate as precursors (ZnS precursors) of inorganic compound 23 (MX22), halide ions 31a, and solvent 33 is manufactured (prepared).
  • the quantum yield (QY) of the resulting light-emitting element 1 is slightly lower than when an organic ligand is used.
  • halide ions 31a as a ligand, it becomes possible to disperse QD21 in a polar solvent.
  • halide ions 31a when halide ions 31a are coordinated to the shell 21S of QD21, QD21 has high dispersibility in a polar solvent and is less likely to precipitate.
  • halide ions 31a coordinated to the shell 21S of QD21 aggregation of QD21 caused by the reaction of the precursor of MX22 on the surface of QD21 is suppressed, and the dispersibility of QD21 can be maintained for a long period of time.
  • the organic ligand xanthogenic acid has a lower dispersibility of QD21 in polar solvents compared to when a halogen ligand is used.
  • the QY of the resulting light-emitting element 1 can be improved.
  • step S3 will be explained.
  • Step S3) 25 is a process cross-sectional view showing an example of a part of the EML formation process (step S3), in which the substrate as a support and the anode 11 are omitted.
  • the QD dispersion 53 produced in step S11 is applied to the HTL 12.
  • the QD dispersion 53 contains a plurality of QDs 21, xanthogenic acid and zinc xanthogenate as precursors of the inorganic compound 23 (first inorganic compound), halide ions 31a, and a solvent 33 as a first solvent.
  • Xan represents xanthogenic acid
  • Zn(EtXan) 2 represents zinc xanthogenate
  • Cl ⁇ represents halide ions 31a.
  • a coating film of the QD dispersion 53 is formed on the HTL 12 (step S31, quantum dot dispersion coating process).
  • the coating film can be formed by any method, such as bar coating, spin coating, or inkjet coating.
  • the coating of the QD dispersion liquid 53 is heated at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of xanthogenic acid and zinc xanthogenate as the precursors of the inorganic compound 23 (for example, 150 to 200°C as shown in FIG. 26). This causes at least a portion of the precursor of the inorganic compound 23 to be thermally decomposed, and the solvent 33 is removed. This forms a first film including a plurality of QDs 21 and MX22 including the inorganic compound 23 that constitutes the first layer 22a (step S32, first film formation process).
  • FIG. 26 is a schematic diagram showing a reaction scheme for producing inorganic compound 23.
  • zinc xanthogenate has a structure in which Zn is bonded to xanthogenic acid.
  • Xanthogenic acid and zinc xanthogenate are precursors of inorganic compound 23, and xanthogenic acid and zinc xanthogenate are thermally decomposed by heating, causing the organic components to evaporate, while Zn and S combine to become ZnS.
  • QD dispersion liquid 53 forms bulk inorganic compound 23 by thermally decomposing the precursor of inorganic compound 23. Note that if nanoparticles of an inorganic compound are used as the inorganic compound, there will be many gaps and the above-mentioned objective cannot be achieved.
  • FIG. 27 is a graph showing the results of TGA (differential thermal analysis) measurements indicating the thermal decomposition of zinc xanthate (Zn(EtXan) 2 ).
  • zinc xanthogenate undergoes thermal decomposition when heated and the organic components evaporate, gradually decreasing its mass.
  • zinc xanthogenate undergoes significant thermal decomposition between 125°C and 150°C, for example, decreasing its mass to 40 wt% or less of its mass before heating.
  • Figure 28 is a graph showing the results of measurements taken with a film thickness step gauge during deposition of the first film.
  • the horizontal axis shows the scanned distance
  • the vertical axis shows the film thickness (step).
  • Figure 28 shows the change in film thickness of the first layer 22a of MX22 when a coating of QD dispersion liquid 53 is heated at 100°C, 125°C, and 175°C, respectively, when p-TPD is used for HTL12, THF is used for solvent 33, and inorganic compound 23 is ZnS.
  • the mass reduction of the precursor can be used to adjust the bulk of the ZnS (in other words, the thickness of the first layer 22a).
  • Figures 29 to 31 are cross-sectional views showing examples of the formation of the first layer 22a formed in step S32.
  • step S32 the mass reduction (film thickness reduction) of the precursor of inorganic compound 23 can be controlled by adjusting the concentration (medium mass) of the precursor of inorganic compound 23 contained in QD dispersion liquid 53.
  • the concentration of the precursor of the inorganic compound 23 contained in the QD dispersion liquid 53 so that one outer edge of the MX22 containing the inorganic compound 23, which becomes the interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22b shown in FIG. 1, intersects with the QD row 21L, it is possible to form, for example, the first layer 22a shown in FIG. 29.
  • step S32 for example, if the inorganic compound 23 has good adhesion to the QDs 21, the inorganic compound 23 is formed around the QDs 21, and the overall bulk of the first layer 22a is then reduced.
  • FIGS. 32 and 33 are cross-sectional views showing an example of a part of the EML formation process (step S3). Note that FIG. 32 and FIG. 33 show an example in which the second layer 22b is formed on the first layer 22a shown in FIG. 29.
  • step S3 after step S32, an inorganic compound precursor solution 54 is supplied onto the first film formed in step S32 as a second inorganic compound precursor solution containing a precursor of the inorganic compound 24 (step S33, second inorganic compound precursor solution supplying step).
  • the inorganic compound precursor solution 54 contains a precursor of the inorganic compound 24 and a solvent 55 (second solvent) that dissolves the inorganic compound 24.
  • the solvent 55 may be the same as the solvent exemplified as the first solvent.
  • FIG. 32 illustrates an example in which the inorganic compound 24 is magnesium sulfide (MgS) and magnesium xanthate is used as the precursor of the inorganic compound 24.
  • Mg(EtXan) 2 represents zinc xanthate.
  • a coating of the inorganic compound precursor solution 54 is formed on the first film.
  • the supply of the inorganic compound precursor solution 54 onto the first film is not particularly limited.
  • the inorganic compound precursor solution 54 may be sprayed onto the first film, or the inorganic compound precursor solution 54 may be applied onto the first film by a bar coating method, a spin coating method, an inkjet method, or the like.
  • the inorganic compound precursor solution 54 supplied in step S33 is heated at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the precursor of the inorganic compound 24 to thermally decompose at least a part of the precursor of the inorganic compound 24 and remove the solvent 55.
  • magnesium xanthate used as the precursor of the inorganic compound 24 is thermally decomposed by heating and the organic components are vaporized, gradually reducing its mass, and the volume is reduced accordingly, thereby reducing the film thickness of the second layer 22b of MX22.
  • MX22 containing inorganic compound 24 as the main component is formed as the second layer 22b (step S34, second inorganic compound formation process).
  • an EML13 is formed that contains QD21 and includes the first layer 22a and the second layer 22b as MX22.
  • FIG. 34 is a diagram showing a reaction scheme for forming a metal sulfide from a precursor of the metal sulfide when MX22 contains a metal sulfide as an inorganic compound as described above.
  • M represents a metal source
  • R represents any organic residue.
  • inorganic compound 24 is MgS and magnesium xanthate is used as a precursor of inorganic compound 24, M is Mg (magnesium). Magnesium xanthate is used as the S source and Mg source for MgS.
  • Magnesium xanthate is a precursor of inorganic compound 24, and when heated, magnesium xanthate is thermally decomposed, causing the organic components to evaporate, while Mg and S combine to form MgS. In this way, the inorganic compound precursor solution 54 forms bulk inorganic compound 24 by thermally decomposing the precursor of inorganic compound 24.
  • an inorganic compound precursor solution 54 containing a precursor of inorganic compound 24 is supplied onto a first film containing a plurality of QDs 21 and inorganic compound 23, and then heated, so that a second layer 22b of MX22 is formed on the first film as MX22 containing inorganic compound 24 as a main component.
  • M in Fig. 34 is Zn.
  • M in Fig. 34 is Zn.
  • M in the inorganic compound is InS ( e.g. , In2S3 ) and indium xanthate is used as a precursor of the inorganic compound, M is In (indium). Indium xanthate is used as a S source and an In source for InS.
  • Modification 1 illustrates an example in which the anode 11 is a lower electrode, the cathode 15 is an upper electrode, and the EML 13 is provided on the HTL 12.
  • the present disclosure is not limited to this example.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view showing an example of the schematic configuration of the light-emitting element 1 according to this modified example.
  • the light-emitting element 1 may have a conventional structure as shown in FIG. 1, or an inverted structure as shown in FIG. 35.
  • the light-emitting element 1 shown in FIG. 35 has a configuration in which the cathode 15 is a lower electrode, the anode 11 is an upper electrode, and the HTL 12 is provided on the EML 13. As shown in FIG. 35, the light-emitting element 1 may have a configuration in which, for example, the cathode 15, ETL 14, EML 13, HTL 12, and anode 11 are provided in this order from the lower layer side (for example, the support side, not shown, such as the substrate).
  • a cathode 15 is formed on a substrate serving as a support (step S5, cathode formation process).
  • an ETL 14 is formed (step S4, ETL formation process).
  • a QD dispersion is manufactured (prepared) (step S11, QD dispersion manufacturing process).
  • an EML 13 is formed using the QD dispersion (step S3, EML formation process).
  • an HTL 12 is formed (step S2, HTL formation process).
  • an anode 11 is formed (step S1, anode formation process). In this way, the light-emitting element 1 is manufactured.
  • inorganic compound 24 is used as the first inorganic compound
  • inorganic compound 23 is used as the second inorganic compound. Therefore, in step S11, a QD dispersion liquid containing a precursor of inorganic compound 24 instead of a precursor of inorganic compound 23 is produced. Therefore, as the first solvent contained in the QD dispersion liquid, for example, when inorganic compound 24 is MgS, a QD dispersion liquid containing QD21, xanthogenic acid and magnesium xanthogenate as precursors (MgS precursors) of inorganic compound 24 (MX22), halide ions 31a, and a solvent (first solvent) that disperses or dissolves them is produced.
  • MgS precursors a QD dispersion liquid containing QD21, xanthogenic acid and magnesium xanthogenate as precursors (MgS precursors) of inorganic compound 24 (MX22), halide ions 31a, and a solvent (first solvent) that disperse
  • step S33 an inorganic compound precursor solution containing a precursor of inorganic compound 23 is supplied as a second inorganic compound precursor solution onto the first film formed in step S32 using the QD dispersion liquid.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a light-emitting element 1 according to this embodiment.
  • MX22 may contain inorganic compounds other than inorganic compound 23 and inorganic compound 24.
  • MX22 shown in FIG. 36 contains inorganic compound 25 in addition to inorganic compound 23 and inorganic compound 24.
  • MX22 has a first region containing at least inorganic compound 23, a second region containing at least inorganic compound 24, and a third region containing at least inorganic compound 25 in the direction of a straight line L1 that passes through outer edge 13a and outer edge 13b in EML13.
  • the second region is provided closer to outer edge 13b than the first region.
  • the third region is provided closer to outer edge 13b than the second region.
  • the first region contains inorganic compound 23 as a main component.
  • the first region may further contain inorganic compound 24, or may contain inorganic compound 23 and inorganic compound 25.
  • the second region contains inorganic compound 24 as a main component.
  • the second region may further contain inorganic compound 23 or inorganic compound 25, or may further contain inorganic compound 23 and inorganic compound 25.
  • the third region contains inorganic compound 25 as a main component.
  • the third region may further contain inorganic compound 24, or may further contain inorganic compound 24 and inorganic compound 23.
  • the concentration of the inorganic compound 23 in the first region differs from the concentration of the inorganic compound 23 in the second region and the third region by a certain amount or more. In this case, it is desirable that the concentration of the inorganic compound 23 in the first region differs from the concentration of the inorganic compound 23 in the second region and the third region by 20% or more.
  • the concentration of the inorganic compound 24 in the second region differs from the concentration of the inorganic compound 24 in the first region and the third region by a certain amount or more. In this case, it is desirable that the concentration of the inorganic compound 24 in the second region differs from the concentration of the inorganic compound 24 in the first region and the third region by 20% or more.
  • the concentration of the inorganic compound 25 in the third region differs from the concentration of the inorganic compound 25 in the first region and the second region by a certain amount or more. In this case, it is desirable that the concentration of the inorganic compound 25 in the third region differs from the concentration of the inorganic compound 25 in the first region and the second region by 20% or more.
  • the second region is sandwiched between the first region and the third region, so that the degree of penetration of the inorganic compound 24 into the first region differs from the degree of penetration of the inorganic compound 25. Therefore, in the first region, the concentration of the inorganic compound 24 differs from the concentration of the inorganic compound 25, and the concentration of the inorganic compound 24 is greater than the concentration of the inorganic compound 25.
  • the second region is sandwiched between the third region and the first region, so that the degree of penetration of the inorganic compound 24 into the third region differs from the degree of penetration of the inorganic compound 23.
  • the concentration of the inorganic compound 24 differs from the concentration of the inorganic compound 23, and the concentration of the inorganic compound 24 is greater than the concentration of the inorganic compound 23.
  • the inorganic compound 23 and the inorganic compound 25 have the same concentration.
  • concentrations of inorganic compound 23, inorganic compound 24, and inorganic compound 25 can be measured in the same manner as described in embodiment 1 using Figures 8, 10, 12, and 13.
  • MX22 includes, as the first region, a first layer 22a mainly composed of inorganic compound 23, as the second region, a second layer 22b mainly composed of inorganic compound 24, and as the third region, a third layer 22c mainly composed of inorganic compound 25.
  • EML13 includes one QD row 21L in the layer thickness direction of EML13, in which multiple QDs 21 are aligned in a direction perpendicular to the layer thickness direction of EML13, and an interface 22I between the first layer 22a and the second layer 22b and an interface 22B between the second layer 22b and the third layer 22c each intersect with the QD row 21L.
  • this embodiment is not limited to this.
  • the QD21 may be stacked in multiple layers in the thickness direction of the EML13, and the boundaries between the layers may not be clearly separated.
  • the EML 13 includes a region within a range of at least 1 nm from the outer edge 13a, in which the concentration of the inorganic compound 23 in the MX 22 is 80% or more.
  • the MX 22 near the outer edge 13a is formed of a relatively uniform composition in this way, it becomes easier to inject carriers from the anode 11 side into the QD 21 near the outer edge 13a.
  • the EML 13 includes a region within a range of at least 1 nm from the outer edge 13b, in which the concentration of the inorganic compound 25 in the MX 22 is 80% or more.
  • the MX 22 near the outer edge 13b is formed of a relatively uniform composition, which makes it easier for carriers to be injected from the cathode 15 side into the QD 21 near the outer edge 13b.
  • an inorganic compound having a larger Eg than inorganic compound 23 as inorganic compound 24, and to use, for inorganic compound 25, an inorganic compound having a larger Eg than inorganic compound 24.
  • the injection of electrons is suppressed to adjust the carrier balance, and the luminous efficiency and reliability can be improved.
  • an inorganic compound having a higher hole mobility than inorganic compound 24 as inorganic compound 23, and an inorganic compound having a lower electron mobility than inorganic compound 24 as inorganic compound 25.
  • the inorganic compound 23 may be indium sulfide (InS)
  • the inorganic compound 24 may be zinc sulfide (ZnS)
  • the inorganic compound 25 may be magnesium sulfide (MgS).
  • the indium sulfide (InS) is In2S3 .
  • an inorganic compound having a larger Eg than inorganic compound 24 as inorganic compound 23, and an inorganic compound having a larger Eg than inorganic compound 24 as inorganic compound 25 it is desirable to use an inorganic compound having a smaller Eg than inorganic compound 23 as inorganic compound 24, and an inorganic compound having a smaller Eg than inorganic compound 24 as inorganic compound 25. In this case, it is possible to suppress the injection of holes, adjust the carrier balance, and improve the luminous efficiency and reliability.
  • an inorganic compound having a higher electron mobility than inorganic compound 23 as inorganic compound 24, and an inorganic compound having a higher electron mobility than inorganic compound 24 as inorganic compound 25.
  • FIG. 37 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to this embodiment.
  • the method for manufacturing the light-emitting element 1 according to this embodiment is the same as the method for manufacturing the light-emitting element 1 according to embodiment 1, except for the points described below.
  • step S3 a third inorganic compound precursor solution containing a precursor of inorganic compound 25 is supplied onto MX22 containing inorganic compound 24 as a main component, which is formed as second layer 22b in step S34 (step S35, third inorganic compound precursor solution supplying step).
  • the third inorganic compound precursor solution contains a precursor of the inorganic compound 25 and a solvent (third solvent) that dissolves the inorganic compound 25.
  • the third solvent may be the same as the solvent exemplified as the first solvent.
  • Step S35 third inorganic compound precursor solution supplying step
  • step S33 second inorganic compound precursor solution supplying step
  • indium sulfide e.g., In 2 S 3
  • zinc sulfide ZnS
  • magnesium sulfide MgS
  • xanthogenic acid and indium xanthate are used as the precursor of the inorganic compound 23.
  • zinc xanthate is used as the precursor of the inorganic compound 24.
  • magnesium xanthate is used as the precursor of the inorganic compound 25.
  • the reaction scheme is as shown in FIG. 34.
  • step S35 the third inorganic compound precursor solution supplied in step S35 is heated at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the precursor of inorganic compound 25 to thermally decompose at least a portion of the precursor of inorganic compound 25 and remove the third solvent.
  • MX22 containing inorganic compound 25 as a main component is formed as third layer 22c (step S36, third inorganic compound formation process).
  • EML13 is formed that contains QD21 and includes first layer 22a, second layer 22b, and third layer 22c as MX22.
  • MX22 contains three types of inorganic compounds has been described as an example, but this embodiment is not limited to this.
  • MX22 may contain, for example, four or more types of inorganic compounds.
  • the light-emitting element 1 can be suitably used as a light source for a light-emitting device such as a display device or a lighting device.
  • the light-emitting device may include at least one light-emitting element 1.
  • an example in which the light-emitting element 1 is used as a light source for a display device will be described.
  • FIG. 38 is a plan view showing an example of the configuration of a display device according to this embodiment.
  • a display device 70 includes a display section 71 including a plurality of subpixels X, and a driver circuit 72 that drives the display section 71.
  • the subpixel X includes the light-emitting element 1 and pixel circuit 2 described in the first or second embodiment.
  • the display device 70 may be a lighting device.

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Abstract

発光素子（１）は、陽極（１１）および陰極（１５）とＱＤ（２１）およびＭＸ（２２）を含むＥＭＬ（１３）とを備える。ＭＸは、ＥＭＬにおける陽極側の外縁部（１３ａ）と陰極側の外縁部（１３ｂ）とを貫く直線（Ｌ１）方向に、無機化合物（２３）を含む第１領域と無機化合物（２４）を含む第２領域とを有し、第１領域における無機化合物（２３）の濃度と第２領域における無機化合物（２４）の濃度とが一定以上異なる。

Description

発光素子および表示装置並びに発光素子の製造方法
　本開示は、発光素子および表示装置並びに発光素子の製造方法に関する。
　特許文献１には、発光特性の改善のために、発光性の量子ドットと、非発光性の量子ドットと、を含む量子ドット層を備えた量子ドットデバイスが開示されており、発光性の量子ドットのシェルがコアよりも大きなバンドギャップを有することで、量子閉じ込め効果が発揮され、光が放出されることが開示されている。
米国特許出願公開第２０１９／２８０２３２号
　しかしながら、特許文献１では、これら量子ドットに、オレイン酸等の有機リガンドを配位させている。有機物からなる有機リガンドは、安定性が低く、剥がれ易いという問題があり、発光特性の低下並びに信頼性の低下を招く。
　そこで、量子ドットの周囲を、有機リガンドに代えて無機媒質で覆えば、量子ドットを強固に保護することができる。しかしながら、量子ドットの周囲を無機媒質で一様に覆う場合、量子閉じ込め効果を発揮させるために、無機媒質として、バンドギャップが大きな無機化合物を使用すると、量子ドットへの正孔および電子のキャリア注入効率が低下し、発光効率が低下する原因となる。
　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、安定性が高く、発光効率および信頼性が高い発光素子および表示装置並びに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電極および第２電極と、上記第１電極および上記第２電極の間に設けられた発光層と、を備え、上記発光層は、複数の量子ドットと、マトリクス材と、を含み、上記マトリクス材は、第１無機化合物と、第２無機化合物と、を含み、上記マトリクス材は、上記発光層における上記第１電極側の第１外縁部と上記第２電極側の第２外縁部とを貫く直線方向に、少なくとも上記第１無機化合物を含む第１領域と、少なくとも上記第２無機化合物を含む第２領域と、を有し、上記第２領域は、上記第１領域よりも上記第２外縁部側に設けられており、上記第１領域における上記第１無機化合物の濃度と、上記第２領域における上記第１無機化合物の濃度と、が一定以上異なる。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る表示装置は、本開示の一態様に係る上記発光素子を備えている。
　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電極および第２電極と、上記第１電極および上記第２電極の間に設けられた発光層と、を備え、上記発光層は、複数の量子ドットと、マトリクス材と、を含み、上記マトリクス材は、第１無機化合物と、第２無機化合物と、を含み、上記マトリクス材は、上記発光層における上記第１電極側の第１外縁部と上記第２電極側の第２外縁部とを貫く直線方向に、少なくとも上記第１無機化合物を含む第１領域と、少なくとも上記第２無機化合物を含む第２領域と、を有し、上記第２領域は、上記第１領域よりも上記第２外縁部側に設けられており、上記第１領域における上記第１無機化合物の濃度と、上記第２領域における上記第１無機化合物の濃度と、が一定以上異なる発光素子の製造方法であって、上記発光層を形成する発光層形成工程を含み、上記発光層形成工程は、（１）上記複数の量子ドットと、上記第１無機化合物の前駆体と、ハロゲン化物イオンと、第１溶媒と、を含み、上記第１無機化合物の前駆体が熱分解して上記第１無機化合物を形成する量子ドット分散液を塗布して上記量子ドット分散液の塗膜を形成する量子ドット分散液塗布工程と、（２）上記量子ドット分散液の塗膜を上記第１無機化合物の前駆体の熱分解温度以上の温度で加熱して、上記第１無機化合物の前駆体の少なくとも一部を熱分解させるとともに上記第１溶媒を除去することで、上記複数の量子ドットと上記第１無機化合物を含むマトリクス材とを含む第１膜を成膜する第１膜成膜工程と、（３）上記第１膜上に、上記第２無機化合物の前駆体と、第２溶媒と、を含み、上記第２無機化合物の前駆体が熱分解して上記第２無機化合物を形成する第２無機化合物前駆体溶液を供給する第２無機化合物前駆体溶液供給工程と、（４）上記第２無機化合物前駆体溶液供給工程で供給された上記第２無機化合物前駆体溶液を、該第２無機化合物の前駆体の熱分解温度以上の温度で加熱して、上記第２無機化合物の前駆体の少なくとも一部を熱分解させるとともに上記第２溶媒を除去することで、上記第２無機化合物を含むマトリクス材を形成する第２無機化合物形成工程と、を含む。
　本開示の一態様によれば、安定性が高く、発光効率および信頼性が高い発光素子および表示装置並びに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に係る発光素子の概略構成の一例を示す断面図である。 図１に示す発光素子における量子ドットおよびその近傍の概略構成の一例を示す断面図である。 図１に示す発光素子において、隣り合う量子ドットが近づいている状態を示す断面図である。 量子ドットの周囲を無機化合物からなるマトリクス材で一様に覆った比較用の発光素子におけるキャリア注入の様子を模式的に示す断面図である。 図４に示す比較用の発光素子における各機能層のエネルギーバンド構造を示す図である。 第１無機化合物が硫化インジウムであり、第２無機化合物が硫化マグネシウムである場合の実施形態１に係る発光素子におけるキャリア注入の様子を模式的に示す断面図である。 図６に示す発光素子における各機能層のエネルギーバンド構造を示す図である。 実施形態１に係る発光素子の発光層における、任意の直線に沿った、第１無機化合物および第２無機化合物の濃度の測定方向の一例を示す断面図である。 Ｘ線光電子分光法を用いて測定した、図８に示す発光層における硫化インジウムおよび硫化亜鉛の濃度分布を示すグラフである。 実施形態１に係る発光素子の発光層における、任意の直線に沿った、第１無機化合物および第２無機化合物の濃度の測定方向の他の一例を示す断面図である。 ＸＰＳを用いて測定した、図１０に示す発光層における硫化インジウムおよび硫化亜鉛の濃度分布を示すグラフである。 断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法を用いて実施形態１に係る発光素子の発光層に含まれる第１無機化合物および第２無機化合物の膜厚方向の濃度分布を調べる方法を示す説明図である。 断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法を用いて実施形態１に係る発光素子の発光層に含まれる第１無機化合物および第２無機化合物の膜厚方向の濃度分布を調べる方法を示す他の説明図である。 断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法を用いて測定した、図１２に示す発光層の膜厚方向における硫化インジウムおよび硫化亜鉛の濃度分布を示すグラフである。 実施形態１に係る発光素子の概略構成の他の一例を示す断面図である。 実施形態１に係る発光素子の概略構成のさらに他の一例を示す断面図である。 実施形態１に係る発光素子の概略構成のさらに他の一例を示す断面図である。 実施形態１に係る発光素子の概略構成のさらに他の一例を示す断面図である。 実施形態１に係る発光素子の概略構成のさらに他の一例を示す断面図である。 実施形態１に係る発光素子の概略構成のさらに他の一例を示す断面図である。 実施形態１に係る発光素子の概略構成のさらに他の一例を示す断面図である。 実施形態１に係る発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図２２に示す量子ドット分散液製造工程におけるリガンド置換工程を説明するための断面模式図である。 上記量子ドット分散液製造工程における上記リガンド置換工程の後の工程を示す断面模式図である。 図２２に示す発光層形成工程の一部の工程の一例を示す工程断面図である。 上記第１無機化合物を製造するための反応スキームを模式的に示す図である。 キサントゲン酸亜鉛の熱分解性を示す、ＴＧＡによる測定結果を示すグラフである。 本実施形態に係る発光素子の第１膜成膜時における、膜厚段差計による測定結果を示すグラフである。 図２２に示す第１膜成膜工程で形成される第１層の形成例を示す断面図である。 図２２に示す第１膜成膜工程で形成される第１層の他の形成例を示す断面図である。 図２２に示す第１膜成膜工程で形成される第１層のさらに他の形成例を示す断面図である。 図２２に示す発光層形成工程の一部の工程の一例を示す工程断面図である。 図２２に示す発光層形成工程の一部の工程の一例を示す他の工程断面図である。 マトリクス材が無機化合物として金属硫化物を含む場合に、該金属硫化物の前駆体から金属硫化物を形成するための反応スキームを示す図である。 実施形態１の変形例に係る発光素子の概略構成の一例を示す断面図である。 実施形態２に係る発光素子の概略構成の一例を示す断面図である。 実施形態２に係る発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態３に係る表示装置の構成例を示す平面図である。
　〔実施形態１〕
　以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。なお、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。また、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。後述する実施形態では、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、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。
　（発光素子の概略構成）
　本実施形態に係る発光素子は、第１電極および第２電極と、上記第１電極および上記第２電極の間に設けられた発光層と、を備え、上記発光層が、複数の量子ドットと、マトリクス材と、を含んでいる。なお、以下、発光層を「ＥＭＬ」と称し、量子ドットを「ＱＤ」と称し、マトリクス材を「ＭＸ」と称する場合がある。
　第１電極および第２電極は、一方が陽極であり、他方が陰極である。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ＥＭＬを含んでいる。
　本実施形態に係る発光素子は、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。第１電極とＥＭＬとの間、および、第２電極とＥＭＬとの間、の少なくとも一方には、機能層として、例えば電荷輸送層が設けられていてもよい。上記電荷輸送層は、正孔輸送層であってもよく、電荷輸送層であってもよい。以下、電荷輸送層を「ＣＴＬ」と称し、正孔輸送層を「ＨＴＬ」と称し、電子輸送層を「ＥＴＬ」と称する場合がある。また、上記発光素子は、任意選択で、さらに、正孔注入層、電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層、電子注入層等の層を含んでいてもよい。以下、正孔注入層を「ＨＩＬ」と称する場合がある。
　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。
　図１は、本実施形態に係る発光素子１の概略構成の一例を示す断面図である。図２は、図１に示す発光素子１におけるＱＤ２１およびその近傍の概略構成の一例を示す断面図である。図３は、図１に示す発光素子１において、隣り合うＱＤ２１が近づいている状態を示す断面図である。
　図１に示すように、発光素子１は、互いに対向する陽極１１および陰極１５と、これら陽極１１および陰極１５の間に設けられたＥＭＬ１３と、を備えている。図１に示すように、陽極１１とＥＭＬ１３との間には、任意選択でＨＴＬ１２が設けられていてもよい。また、陰極１５とＥＭＬ１３との間には、任意選択でＥＴＬ１４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ＥＭＬ１３に供給する電極である。陰極１５は、電圧が印加されることにより、電子をＥＭＬ１３に供給する電極である。陽極１１および陰極１５は、それぞれ導電性材料を含み、図示しない電源（例えば直流電源）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。
　陽極１１および陰極１５の少なくとも一方は透光性電極である。なお、陽極１１および陰極１５の何れか一方は、光反射性を有する、いわゆる反射電極であってもよい。発光素子１は、透光性電極側から光を取り出すことが可能である。
　例えば、発光素子１が、上層電極側から光を放射するトップエミッション型の発光素子である場合、上層電極に透光性電極が使用され、下層電極に反射電極が使用される。一方、発光素子１が、下層電極側から光を放射するボトムエミッション型の発光素子である場合、下層電極に透光性電極が使用され、上層電極に反射電極が使用される。
　透光性電極には、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ボロンドープ酸化亜鉛（ＢＺＯ）またはフッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の、可視光を透過する、導電性の透光性材料が用いられる。
　反射電極には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、等の金属、または、それら金属を含む、マグネシウム－銀合金（ＭｇＡｇ）等の合金等、可視光の反射率が高い、導電性の光反射性材料が好適に用いられる。なお、上記透光性材料からなる層と上記光反射性材料からなる層とを積層することで反射電極としてもよい。
　ＨＴＬ１２は、正孔輸送性材料を含み、陽極１１から注入された正孔をＥＭＬ１３に輸送す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、ＱＤを含む発光素子であるＱＬＥＤ（量子ドット発光ダイオード）、あるいは、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）等において、ＨＴＬに従来から採用されている、有機材料または無機材料を使用することができる。
　ＨＴＬ１２に用いられる有機材料としては、例えば、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）］（ＴＦＢ）、ポリ（４－ブチルトリフェニルアミン）（ｐ－ＴＰＤ）、４，４’－ビス（カルバゾール－９－イル）ビフェニル（ＣＢＰ）、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、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）、ＴＦＢ（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）］）、またはポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）等の導電性化合物が挙げられる。
　ＨＴＬ１２に用いられる無機材料としては、例えば、酸化モリブデン（ＭｏＯ２、ＭｏＯ３）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇＺｎＯ）、ニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ３）、または酸化タングステン（ＷＯ３）等の金属酸化物が挙げられる。特に、ＨＴＬ１２の材料としては、電子親和力およびイオン化ポテンシャルが大きい材料が好適である。
　ＥＴＬ１４は、電子輸送性材料を含み、陰極１５から注入された電子をＥＭＬ１３に輸送す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としては、例えば、ＱＬＥＤあるいはＯＬＥＤ等においてＥＴＬに従来から採用されている、有機材料または無機材料を使用することができる。
　ＥＴＬ１４に用いられる有機材料としては、例えば、トリス（８－キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、バソクプロイン（ＢＣＰ）、または２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール（ｔ－Ｂｕ－ＰＢＤ）等の、導電性化合物が挙げられる。
　ＥＴＬ１４に用いられる無機材料としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡｌＺｎＯ）、酸化リチウム亜鉛（ＬｉＺｎＯ）、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇＺｎＯ）等の金属酸化物が挙げられる。特に、ＥＴＬ１４の材料としては、電子親和力が小さい材料が好適である。
　ＥＭＬ１３は、複数のＱＤ２１と、ＭＸ２２と、を含んでいる。ＥＭＬ１３では、陽極１１から輸送された正孔と陰極１５から輸送された電子とが再結合し、これによって生じた励起子がＱＤ２１の伝導帯準位から価電子帯準位に遷移する過程で、光を発する。ＥＭＬ１３は、発光材料として、発光色に応じたナノサイズのＱＤ２１を含んでいる。
　ＱＤ２１は、粒子の最大幅が１００ｎｍ以下のドットである。ＱＤ２１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、ＱＤ２１は、一般的に、その組成が無機材料由来であることから、無機ナノ粒子と称される場合がある。また、ＱＤ２１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。
　ＱＤ２１の形状は、上記最大幅を満たす範囲であればよく、特に制約されず、球状の立体形状（円状の断面形状）に限定されるものではない。例えば、多角形状の断面形状、棒状の立体形状、枝状の立体形状、表面に凹凸を有す立体形状でもよく、または、それらの組合せでもよい。
　ＱＤ２１は、金属元素を少なくとも１つ含んでいてもよい。ＱＤ２１に含まれる金属元素としては、例えば、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｇｅ、Ｍｇ等が挙げられる。また、ＱＤ２１は、少なくとも１つの金属元素と、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ等の非金属元素とを組み合わせた半導体材料であってもよい。
　ＱＤ２１は、コアのみで形成されていてもよく、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。また、ＱＤ２１は、図２に示すように、コア２１Ｃとシェル２１Ｓとを含むコアシェル構造を有していてもよく、コアシェル型またはコアマルチシェル型であってもよい。
　図２に示すように、ＱＤ２１がシェル２１Ｓを含む場合、中心部にコア２１Ｃがあり、シェル２１Ｓは、コア２１Ｃの表面に設けられていればよい。シェル２１Ｓは、コア２１Ｃの全体を覆っていることが望ましいが、シェル２１Ｓがコア２１Ｃを完全に覆っている必要はない。シェル２１Ｓは、コア２１Ｃの表面の一部に形成されていてもよい。ＱＤ２１は、該ＱＤ２１の一断面における観察にて、コア２１Ｃの表面の一部にシェル２１Ｓが形成されていることが判るか、または、コア２１Ｃをシェル２１Ｓが包んでいることが判れば、それでコアシェル構造を有していると言うことができる。したがって、シェル２１Ｓがコア２１Ｃの全体を覆うことは、ＱＤ２１の一断面の観察で判断できれば足る。なお、上記断面観察は、例えば、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて行うことができる。
　また、ＱＤ２１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。また、シェル２１Ｓは、コア２１Ｃの表面に固溶化した状態で形成されていても構わない。図２では、コア２１Ｃとシェル２１Ｓとの境界を点線で示したが、これは、コア２１Ｃとシェル２１Ｓとの境界を分析により確認できてもできなくてもどちらでもよいことを示す。シェル２１Ｓは、複数層形成されていてもよい。
　ＱＤ２１は、コア２１Ｃおよびシェル２１Ｓのそれぞれの材料に、従来公知のＱＤのコア材およびシェル材に使用される材料を含んでいてもよい。コア２１Ｃ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２１Ｓ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。一例として、シェル２１ＳがＺｎＳＳｅを含む場合、シェル２１Ｓに含まれるＺｎＳＳｅは、ＺｎＳｘＳｅ１－ｘ（０≦ｘ≦１）であってもよい。ＱＤ２１がコアシェル構造を有する場合、ＱＤ２１の材料（コア２１Ｃ／シェル２１Ｓの材料の組み合わせ）の一例としては、例えば、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ、ＣＩＧＳ／ＺｎＳ等が挙げられる。
　なお、本開示にて化学式で示している組成は、代表的な例示である。化学式に記載の組成比は、実際の化合物の組成が化学式通りになっているストイキオメトリであれば望ましい。但し、ストイキオメトリ以外であることを除外するものではない。
　ＱＤ２１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。ＱＤ２１は、可視光を発光するＱＤであり、ＱＤ２１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、青色波長域～赤色波長域まで制御することが可能である。
　ＱＤ２１のコア２１Ｃは、価電子帯準位と伝導帯準位とを有し、価電子帯準位の正孔と伝導帯準位の電子との再結合によって発光する発光材料である。ＱＤ２１からの発光は、量子閉じ込め効果により狭いスペクトルを有するため、比較的深い色度の発光を得ることが可能である。
　なお、ＥＭＬ１３におけるＱＤ２１は、図１に示すように規則正しく配置されている必要はなく、ＱＤ２１は、無秩序にＥＭＬ１３に含まれていてもよい。また、ＥＭＬ１３において、ＱＤ２１は、図１に示すように隣り合うＱＤ２１の間にＭＸ２２が形成され、ＱＤ２１同士が近づいていない状態であってもよく、図３に示すように、ＥＭＬ１３が、互いに近づいている２つ以上のＱＤ２１を含んでいてもよい。なお、ＥＭＬ１３の層厚は、従来と同様に設定すればよく、特に限定されない。
　ＭＸ２２は、無機化合物（無機媒質）を主な材料とするＭＸであり、無機化合物として、少なくとも無機化合物２３と無機化合物２４とを含む２種類以上の無機化合物を含んでいる。なお、以下では、無機化合物２３を第１無機化合物とし、無機化合物２４を第２無機化合物として説明するが、本実施形態は、これに限定されるものではない。また、ＭＸ２２は、無機化合物で構成された無機ＭＸ（無機マトリクス材）であってもよい。
　本開示において、ＭＸとは、他の物を含み保持する部材を意味し、母材、基材、あるいは充填材と言い換えることができる。つまり、本開示において、ＭＸ２２とは、ＱＤ２１を含み保持する部材のことを言う。ＭＸ２２は、ＱＤ２１が分散している膜を構成する要素であり、図１に示すように、複数のＱＤ２１を含むＥＭＬ１３の構成要素の一つである。なお、ＭＸ２２は、常温で固体であってもよい。
　ＭＸ２２は、ＥＭＬ１３に充填されていてもよい。図１に示すように複数のＱＤ２１のうち２つのＱＤ２１に注目して、ＭＸ２２は、２つのＱＤ２１の間（つまり、２つのＱＤ２１の間の領域Ｙ（空間））を充たしていてもよい。領域Ｙは、上記２つのＱＤ２１を第１ＱＤ２１ａおよび第２ＱＤ２１ｂとすると、断面視において、これら第１ＱＤ２１ａおよび第２ＱＤ２１ｂの外周に接する２直線（共通外接線）と、これら第１ＱＤ２１ａおよび第２ＱＤ２１ｂの対応する外周とで囲まれる領域である。
　なお、図１では、ＱＤ２１が、ＭＸ２２に、間隔をおいて埋設されている場合を例に挙げて図示している。しかしながら、上述したように、ＥＭＬ１３において、隣り合うＱＤ２１は、互いに近づいていない状態であってもよく、互いに近づいていてもよい。図３に示すように、隣り合う第１ＱＤ２１ａおよび第２ＱＤ２１ｂが近づいていても、これら第１ＱＤ２１ａおよび第２ＱＤ２１ｂの間に領域Ｙ（空間）は存在し得る。これら第１ＱＤ２１ａおよび第２ＱＤ２１ｂが近づいている場合でも、ＭＸ２２は、これら第１ＱＤ２１ａおよび第２ＱＤ２１ｂの間の領域Ｙ（空間）を充たしていてもよい。
　このため、ＭＸ２２は、ＥＭＬ１３において、ＱＤ２１以外の領域（空間）を充たしていてもよい。したがって、ＭＸ２２は、ＥＭＬ１３において、ＱＤ２１以外の領域（空間）を埋めていてもよい。ＥＭＬ１３は、複数のＱＤ２１を含むＱＤ群（量子ドット群）を有し、ＭＸ２２は、ＥＭＬ１３のＱＤ群以外の領域（空間）を充たしていてもよい。ここでは、３個以上のＱＤ２１をまとめてＱＤ群と称している。ＭＸ２２は、ＥＭＬ１３において、複数のＱＤ２１以外の領域（空間）を埋めていてもよい。図１に示すように、ＥＭＬ１３における陽極１１側の外縁部１３ａ（第１外縁部）および陰極１５側の外縁部１３ｂ（第２外縁部）はＭＸ２２で覆っていてもよい。また、ＥＭＬ１３の外縁部１３ａまたは外縁部１３ｂからＭＸ２２の部分があり、ＱＤ２１がＥＭＬ１３の外縁部１３ａおよび外縁部１３ｂの少なくとも一方から離れて位置するように構成されていてもよい。但し、発光素子１の構成は、上記構成に限定されるものではなく、ＥＭＬ１３の外縁部１３ａおよび外縁部１３ｂの少なくとも一方は、ＭＸ２２のみで形成されておらず、ＱＤ２１の一部がＭＸ２２から露出していてもよい。ＭＸ２２は、ＥＭＬ１３において、ＱＤ２１を除く部分のことを示していてもよい。
　なお、本実施形態において、ＥＭＬ１３における陽極１１側の外縁部１３ａとは、ＥＭＬ１３における、該ＥＭＬ１３と陽極１１方向に隣接する層であるＨＴＬ１２との界面を示す。また、ＥＭＬ１３における陰極１５側の外縁部１３ｂとは、ＥＭＬ１３における、該ＥＭＬ１３と陰極１５方向に隣接する層であるＥＴＬ１４との界面を示す。
　ＭＸ２２は、複数のＱＤ２１を内包してもよい。ＭＸ２２は、複数のＱＤ２１の間（つまり、複数のＱＤ２１の間に形成された空間）を充填するように形成されていてもよい。ＭＸ２２は、複数のＱＤ２１間を部分的または完全に充填していてもよい。
　ＭＸ２２は、層厚方向と直交する面方向に沿う１０００ｎｍ２以上の面積を有する連続膜を含んでいてもよい。連続膜とは、１つの平面において、連続膜を構成する材料以外の材料で分離されない膜を意味する。連続膜は、ＭＸ２２を構成する材料の化学結合によって途切れることなく連結した一体の膜状のものであってもよい。
　ＭＸ２２は、複数のＱＤ２１それぞれに含まれるシェル２１Ｓと異なる材料で形成されていてもよく、シェル２１Ｓと同じ材料を含んでいてもよい。言い換えれば、シェル２１Ｓは、ＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物と異なる材料のみを含んでいてもよく、ＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物と同じ材料を含んでいてもよい。シェル２１ＳがＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物と同じ材料を含む場合、上記無機化合物は、無機化合物２３であってもよく、無機化合物２４であってもよく、これら無機化合物２３および無機化合物２４以外の無機化合物であってもよい。シェル２１Ｓが、ＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物と同じ材料を含む場合、キャリアの閉じ込め効果が高く、ＱＤ２１からＭＸ２２への励起子の拡散を抑制し、発光効率を向上させることができる。また、シェル２１ＳとＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物とが連続的に接続されるので、ＭＸ２２の品質を向上させることができる。
　このようにＭＸ２２がシェル２１Ｓと同じ材料を含む場合、隣り合うコア２１Ｃ同士の平均距離（コア間距離）は、ＱＤ２１の接触を避け、ＱＤ２１の凝集を避けるため、３ｎｍ以上であるとよく、５ｎｍ以上であってもよい。または、隣り合うコア２１Ｃ同士の平均距離は、平均コア径の０．５倍以上であるとよい。コア間距離はコアが２０個含まれる空間における隣接する２０個のコア２１Ｃ間の距離を平均したものである。コア間距離は、シェル２１Ｓ同士が接触した場合の距離よりも広く保つとよい。平均コア径はコアが２０個含まれる空間における断面観察において２０個のコア２１Ｃのコア径を平均したものである。コア径は断面観察においてコア面積と同じ面積の円の直径とすることができる。
　ＥＭＬ１３におけるＭＸ２２の濃度は、例えば、ＥＭＬ１３の断面におけるＭＸ２２が占める面積比率である。上記ＭＸ２２の濃度は、ＥＭＬ１３の断面観察において、１０％以上、９０％以下であってよく、３０％以上、７０％以下であってもよい。上記ＭＸ２２の濃度は、例えば、ＥＭＬ１３の断面観察における画像処理での面積割合から測定すればよい。ＱＤ２１がコアシェル構造である場合、シェル２１Ｓの濃度が１％以上、５０％以下であってもよい。シェル２１ＳとＭＸ２２とが同じ材料（同一組成）からなり、シェル２１ＳとＭＸ２２とが区別できない場合には、シェル２１ＳとＭＸ２２とを合わせた領域の濃度が、ＭＸ２２の濃度の数値範囲にシェル２１Ｓの濃度の数値範囲を加えた数値範囲であればよい。ＱＤ２１のコア２１Ｃとシェル２１ＳおよびＭＸ２２の比率は、それらの合計が適宜１００％以下になるように調整してよい。このように、シェル２１ＳとＭＸ２２とが区別できない場合、シェル２１ＳをＭＸ２２の一部としてもよい。
　ＥＭＬ１３は、複数のＱＤ２１とＭＸ２２とから構成されていてもよい。ＥＭＬ１３を分析した場合に、鎖状構造によって検出される炭素の強度はノイズ以下であってもよい。
　ＭＸ２２の構成材料は、ＱＤ２１の構成材料よりもバンドギャップ（以下、「Ｅｇ」と記す）が広い（大きい）ことが望ましい。例えば、前述したように、ＱＤ２１がコア２１Ｃとシェル２１Ｓとを有する場合、ＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物のＥｇは、コア２１Ｃまたはシェル２１ＳのＥｇよりも大きいことが望ましい。
　ＱＤ２１に注入されたキャリア（電子および正孔）の再結合は、主にコア２１Ｃにおいて生じる。シェル２１Ｓは、コア２１Ｃの欠陥またはダングリングボンド等の発生を抑制し、失活過程を経るキャリアの再結合を低減する機能を有する。ＭＸ２２のＥｇがコア２１Ｃまたはシェル２１ＳのＥｇよりも大きい場合、コア２１Ｃへの励起子の閉じ込め効果が高く、コア２１Ｃにおけるキャリアの再結合、あるいは光吸収により生じた励起子がＭＸ２２に拡散し難くなり、発光素子１の発光効率を向上させることができる。
　なお、ＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物のＥｇは、コア２１ＣのＥｇよりも大きければ、シェル２１ＳのＥｇと同等もしくはシェル２１ＳのＥｇより小さくてもよい。しかしながら、ＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物のＥｇは、シェル２１ＳのＥｇよりも大きいことが、好ましい。この場合、コア２１Ｃへの励起子の閉じ込め効果がより高く、ＱＤ２１からＭＸ２２への励起子の拡散を抑制し、発光効率をより向上させることができる。
　ＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物（無機材料）は、半導体材料であってもよく、絶縁体材料であってもよい。ＭＸ２２に含まれる少なくとも一種の無機化合物としては、例えば、好適には、金属硫化物が挙げられる。金属硫化物の前駆体は、比較的低温で熱分解するとともに、Ｅｇの制御が容易である。このため、ＭＸ２２は、無機化合物として金属硫化物を含むことが好ましく、無機化合物２３および無機化合物２４としては、金属硫化物が好ましい。
　上記金属硫化物としては、例えば、硫化スズ（ＳｎＳ２）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）、硫化ベリリウム（ＢｅＳ）、硫化ゲルマニウム（ＧｅＳ２）、硫化バリウム（ＢａＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）等が挙げられる。
　しかしながら、上記無機化合物としては、これら金属硫化物に限定されるものではなく、金属硫化物以外の無機化合物であってもよい。金属硫化物以外の無機化合物としては、例えば、金属セレン化物、金属テルル化物、金属酸化物等、例えば、ＩＶ族元素（具体的には、新ＩＵＰＡＣ方式に基づく表記で１６族元素）を含む無機化合物が挙げられる。
　上記金属セレン化物としては、例えば、セレン化ベリリウム（ＢｅＳｅ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、セレン化カルシウム（ＣａＳｅ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等が挙げられる。上記金属テルル化物としては、例えば、テルルカルシウム（ＣａＴｅ）、テルル化マグネシウム（ＭｇＴｅ）等が挙げられる。上記金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が挙げられる。
　なお、ＭＸ２２は、少なくとも無機化合物２３と無機化合物２４とを含む２種類以上の無機化合物を含んでいればよく、添加物として、これら無機化合物とは異なる材料が添加されることを除外するものではない。
　前述したように、ＥＭＬ１３は、ＱＤ２１の周囲に、ＭＸ２２が充填されている。このように、発光素子１は、ＱＤ２１の周囲をＭＸ２２で覆うことで、ＱＤ２１の周囲をＭＸ２２で保護している。
　無機媒質として無機化合物を含むＭＸは、有機リガンドと比較してＱＤ２１から剥がれ難く、ＱＤ２１の周囲をＭＸ２２で覆うことで、ＱＤを強固に保護することができる。このため、ＥＭＬ１３が、無機化合物を含むＭＸ２２を含んでいることで、ＥＭＬ１３に有機リガンドを用いた場合と比較して、ＥＭＬ１３の安定性を向上させることができる。また、ＱＤ２１の劣化を抑制することができ、発光素子１の発光特性および信頼性を向上させることができる。
　しかしながら、ＱＤ２１の周囲を無機化合物で一様に覆う場合、無機化合物としてＥｇが大きな無機化合物を使用すると、ＱＤ２１への正孔および電子のキャリア注入効率が低下し、発光効率が低下する原因となる。そこで、本実施形態では、前述したように、ＭＸ２２に、無機化合物２３と無機化合物２４とを含む２種類以上の無機化合物を使用し、ＥＭＬ１３の層厚方向におけるＭＸ２２の組成を変更する。これにより、ＨＴＬ１２側とＥＴＬ１４側とで、ＭＸ２２のエネルギー準位を変更する。
　ＭＸ２２は、ＥＭＬ１３における外縁部１３ａと外縁部１３ｂとを貫く直線Ｌ１方向に、少なくとも無機化合物２３を含む第１領域と、少なくとも無機化合物２４を含む第２領域と、を有している。第２領域は、第１領域よりも外縁部１３ｂ側に設けられている。第１領域における無機化合物２３の濃度と第２領域における無機化合物２３の濃度とは一定以上異なる。例えば、第１領域における無機化合物２３の濃度と第２領域における無機化合物２３の濃度とは２０％以上異なることが望ましい。
　つまり、ＭＸ２２は、直線Ｌ１方向に、（１）少なくとも無機化合物２３を含む第１領域と、（２）少なくとも無機化合物２４を含み、上記第１領域よりも外縁部１３ｂ側に設けられ、第１領域における無機化合物２３の濃度とは無機化合物２３の濃度が一定以上異なる第２領域と、を有する。なお、第２領域における無機化合物２３の濃度が第１領域における無機化合物２３の濃度と一定以上異なることで、第２領域における無機化合物２４の濃度も、第１領域における無機化合物２４の濃度と一定以上異なる。
　また、ＭＸ２２は、ＥＭＬ１３における外縁部１３ａと外縁部１３ｂとを貫く直線Ｌ１方向に、少なくとも無機化合物２３を含む第１領域と、少なくとも無機化合物２４を含む第２領域と、を有している。
　第１領域における無機化合物２３の濃度は、第１領域における無機化合物２４の濃度よりも大きく、第２領域における無機化合物２４の濃度は、第２領域における無機化合物２３の濃度よりも大きい。
　図１では、ＭＸ２２が、第１領域として、無機化合物２３を主成分とする第１層２２ａを含み、第２領域として、無機化合物２４を主成分とする第２層２２ｂを含んでいる場合を例に挙げて図示している。
　なお、ＭＸ２２の構造は、ＥＭＬ１３の断面観察において、特に断らない限りまたは矛盾しない限り、１００ｎｍ程度の幅で観察し、所望の構成であることが分かればよく、ＥＭＬ１３全てにおいて所望の構成が観察される必要はない。
　図４は、ＱＤ２１の周囲を無機化合物２３からなるＭＸ１２２で一様に覆った比較用の発光素子１０１におけるキャリア注入の様子を模式的に示す断面図である。図４では、正孔（ｈ＋）および電子（ｅ－）の数の大小を、矢印で示している。また、図４では、ＨＴＬ１２、ＥＭＬ１１３、およびＥＴＬ１４以外の図示を省略している。図５は、図４に示す比較用の発光素子１００における各機能層のエネルギーバンド構造を示す図である。
　比較用の発光素子１０１は、ＥＭＬ１３に代えて、ＱＤ２１の周囲を無機化合物２３からなるＭＸ１２２で覆ったＥＭＬ１１３を用いたことを除けば、図１に示す発光素子１と同じ構成を有している。
　図４では、例えば、陽極１１がＩＴＯからなり、ＨＴＬ１２がｐ－ＴＰＤからなり、ＥＴＬ１４がＺｎＭｇＯからなり、陰極１５がＡｌからなる場合を例に挙げて図示している。このような発光素子１０１において、図４および図５に示すように、無機化合物２３に硫化亜鉛（ＺｎＳ）を使用し、ＱＤ２１の周囲をＺｎＳで一様に覆うと、ＥＭＬ１３における電子と正孔とのバランスは、例えばおよそ６：４となる。したがって、この場合、電子過剰で、正孔不足となり、キャリアバランスが低下し、発光効率および信頼性が低下する。
　このため、このように電子過剰で正孔不足の場合、キャリアバランスを改善するためには、ＥＭＬ１３における電子の注入量を減らすか、正孔の注入量を増加させることが望ましい。本実施形態では、このように電子過剰で正孔不足の場合、（Ｉ）無機化合物２３として、無機化合物２４よりも正孔注入を促進し易いエネルギー準位あるいは特性を有する元素構成比の無機化合物を使用するか、あるいは、（II）無機化合物２４として、無機化合物２３よりも電子注入を抑制し易いエネルギー準位あるいは特性を有する元素構成比の無機化合物を使用することが望ましい。上記（Ｉ）および（II）の少なくとも一方の条件を満足することで、キャリアバランスを整え、安定性が高く、発光効率および信頼性が高い発光素子１を提供することができる。
　そこで、上述したように電子過剰で正孔不足の場合、例えば、無機化合物２４として、無機化合物２３よりもＥｇが大きい無機化合物を使用することが望ましい。言い換えれば、無機化合物２３として、無機化合物２４よりもＥｇが小さい無機化合物を使用することが望ましい。この場合、電子の注入を抑制してキャリアバランスを調整し、発光効率および信頼性を向上させることができる。
　また、上述したように電子過剰で正孔不足の場合、例えば、無機化合物２３として、無機化合物２４よりも正孔移動度が大きい無機化合物を使用することが好ましい。言い換えれば、無機化合物２４として、無機化合物２３よりも正孔移動度が小さい無機化合物を使用することが好ましい。この場合、正孔を注入し易くしてキャリアバランスを調整し、発光効率および信頼性を向上させることができる。
　なお、正孔移動度あるいは電子移動度等のキャリア移動度は、次式（Ａ）
μ＝ｅτ／ｍ＊　　‥（Ａ）
で計算される。式（Ａ）中、eは電荷を示し、τ：は平均自由時間（散乱時間）を示し、ｍ＊は有効質量を示す。
　電荷eと平均自由時間τとを一定と仮定すると、有効質量が小さいほど、キャリア移動度が高い。
　したがって、正孔注入性を改善したい場合、無機化合物２３には、一般的に、ＱＤ２１のシェル２１Ｓの材料に使われるＺｎＳよりもＥｇが大きく、正孔有効質量がより小さい無機化合物を使用することが望ましい。
　表１に、正孔輸送性が比較的高い無機化合物として、正孔輸送性が比較的高い金属硫化物のＥｇおよび有効質量の一例を示す。また、表２に、正孔輸送性が比較的低い無機化合物として、正孔輸送性が比較的低い金属硫化物のＥｇおよび有効質量の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　このため、上述したように電子過剰で、正孔不足の場合、例えば、（ａ）無機化合物２３が硫化インジウム（ＩｎＳ）であり、無機化合物２４が硫化マグネシウム（ＭｇｎＳ）であってもよい。あるいは、（ｂ）無機化合物２３が硫化亜鉛（ＺｎＳ）であり、無機化合物２４が硫化マグネシウム（ＭｇＳ）であってもよい。あるいは、（ｃ）無機化合物２３が硫化インジウム（ＩｎＳ）であり、無機化合物２４が硫化亜鉛（ＺｎＳ）であってもよい。なお、上記硫化インジウム（ＩｎＳ）としては、例えば、Ｉｎ２Ｓ３が挙げられる。
　このように、電子過剰で、正孔不足の場合、例えばＨＴＬ１２側のＭＸ２２（具体的には、無機化合物２３）を、ＥＴＬ１４側のＭＸ２２（具体的には、無機化合物２４）よりもＥｇが小さく、正孔移動度が高い（正孔有効質量が小さい）無機化合物を主成分とするＭＸ２２に変更することで、正孔注入を促進し、電子過剰を調整することができる。また、例えば、ＥＴＬ１４側のＭＸ２２を、ＨＴＬ１２側のＭＸ２２よりもＥｇが大きく、キャリア移動度が低い（有効質量が大きい）無機化合物を主成分とするＭＸ２２に変更することで、電子注入を抑制し、正孔不足を調整することができる。
　図６は、一例として、（ａ）無機化合物２３が硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）であり、無機化合物２４が硫化マグネシウム（ＭｇＳ）である場合の発光素子１におけるキャリア注入の様子を模式的に示す断面図である。図６では、ＨＴＬ１２、ＥＭＬ１３、およびＥＴＬ１４以外の図示を省略している。また、図６でも、発光素子１０１と同じく、陽極１１がＩＴＯからなり、ＨＴＬ１２がｐ－ＴＰＤからなり、ＥＴＬ１４がＺｎＭｇＯからなり、陰極１５がＡｌからなる場合を例に挙げて図示している。また、図６でも、図４と同様に、正孔（ｈ＋）および電子（ｅ－）の数の大小を、矢印で示している。図７は、図６に示す発光素子１における各機能層のエネルギーバンド構造を示す図である。なお、図７では、比較のために、硫化亜鉛（ＺｎＳ）のエネルギーバンド構造を併せて示している。
　図６および図７に示すように、ＨＴＬ１２側に、ＺｎＳよりもＥｇが小さいＩｎ２Ｓ３を主成分とする第１層２２ａを設けることで、ＱＤ２１への正孔注入を、ＱＤ２１をＺｎＳのみで覆う場合よりも促進することができる。また、ＥＴＬ１４側に、ＺｎＳよりもＥｇが大きいＭｇＳを主成分とする第２層２２ｂを設けることで、ＱＤ２１に注入される電子を、ＱＤ２１をＺｎＳのみで覆う場合よりも抑制することができる。この場合、ＥＭＬ１３における電子と正孔とのバランスを、およそ５：５に改善することが可能であり、キャリアバランスを整えることができる。
　なお、図６では、（ａ）無機化合物２３がＩｎ２Ｓ３であり、無機化合物２４がＭｇＳである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、（ｂ）無機化合物２３がＺｎＳであり、無機化合物２４がＭｇＳである場合、並びに、（ｃ）無機化合物２３がＩｎ２Ｓ３等のＩｎＳであり、無機化合物２４がＺｎＳである場合にも、同様に、電子と正孔とのバランスを、およそ５：５に改善することが可能である。
　一方、電子不足で正孔過剰の場合、キャリアバランスを改善するためには、正孔の注入量を減らすか、電子の注入量を増加させることが望ましい。したがって、このように電子不足で正孔過剰の場合、（ｉ）無機化合物２３として、無機化合物２４よりも正孔抑制し易い、エネルギー準位あるいは特性を有する元素構成比の無機化合物を使用するか、あるいは、（ii）無機化合物２４として、無機化合物２３よりも電子注入を促進し易い、エネルギー準位あるいは特性を有する元素構成比の無機化合物を使用することが望ましい。上記（ｉ）および（ii）の少なくとも一方の条件を満足することで、キャリアバランスを整え、安定性が高く、発光効率および信頼性が高い発光素子１を提供することができる。
　そこで、上述したように電子不足で正孔過剰の場合には、例えば、無機化合物２３として、無機化合物２４よりもＥｇが大きい無機化合物を使用することが望ましい。言い換えれば、無機化合物２４として、無機化合物２３よりもＥｇが小さい無機化合物を使用することが望ましい。この場合、正孔の注入を抑制してキャリアバランスを調整し、発光効率および信頼性を向上させることができる。
　また、上述したように電子不足で正孔過剰の場合、例えば、無機化合物２４として、無機化合物２３よりも電子移動度が大きい無機化合物を使用することが望ましい。言い換えれば、無機化合物２３として、無機化合物２４よりも電子移動度が小さい無機化合物を使用することが望ましい。この場合、電子を注入し易くしてキャリアバランスを調整し、発光効率および信頼性を向上させることができる。
　したがって、電子不足で正孔過剰の場合、例えばＥＴＬ１４側のＭＸ２２を、ＨＴＬ１２側のＭＸ２２よりもＥｇが小さく電子移動度が高い（電子有効質量が小さい）無機化合物を主成分とするＭＸ２２に変更することで、電子注入を促進し、正孔過剰を調整することができる。また、例えばＨＴＬ１２側のＭＸ２２を、ＥＴＬ１４側のＭＸ２２よりもＥｇが大きく電子移動度が低い（電子有効質量が大きい）無機化合物を主成分とするＭＸ２２に変更することで、電子注入を促進し、正孔過剰を調整することができる。
　また、表１および表２では、ＭＸ２２を構成する無機化合物が金属硫化物である場合のＥｇおよび有効質量を例示した。しかしながら、前述したように、ＭＸ２２を構成する無機化合物は、金属セレン化物、金属テルル化物、金属酸化物等、金属硫化物以外の無機化合物であってもよい。
　そこで、表３に、正孔輸送性が比較的高い無機化合物として、正孔輸送性が比較的高い、金属硫化物以外の無機化合物のＥｇおよび有効質量の一例を示す。また、表４に、正孔輸送性が比較的低い無機化合物として、正孔輸送性が比較的低い、金属硫化物以外の無機化合物のＥｇおよび有効質量の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 　例えば表１～表４に示すように、異なる無機化合物は、異なるエネルギー準位を有している。このため、本実施形態によれば、上述したように第１領域と第２領域とでＭＸ２２の組成を変更することで、正孔および電子の輸送能を変えることができる。
　本実施形態では、第１領域における無機化合物２３の濃度は、第１領域における無機化合物２４の濃度よりも大きく、第２領域における無機化合物２４の濃度は、第２領域における無機化合物２３の濃度よりも大きい。
　このように、本実施形態によれば、ＭＸ２２が、無機化合物２３および無機化合物２４を含み、ＥＭＬ１３における外縁部１３ａと外縁部１３ｂとの間で、ＭＸ２２における、これら無機化合物２３および無機化合物２４の濃度を変化させることで、キャリアバランスを調整し、発光効率を向上させることができる。このため、本実施形態によれば、安定性が高く、発光効率および信頼性が高い発光素子１を提供することができる。
　本実施形態において、無機化合物の濃度は、該無機化合物を構成する元素比で定義される。無機化合物の濃度は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）による解析によって調べることができる。
　破壊試験による解析（例えばＸＰＳ解析）では、無機化合物中の構成元素量および元素比が、基本的にはバラバラに検出される。例えば、ＭＸ２２に含まれる無機化合物がＺｎＳである場合、破壊試験による解析では、ＺｎとＳとが別々に検出される。この場合、検出された元素は、Ｚｎ：Ｓ＝１：１となる。これにより、上記第１領域に含まれる無機化合物がＺｎＳであることが判る。
　一方で、例えばＭＸ２２が２種類の無機化合物を含み、これら無機化合物が何れも硫化物であったとする。このとき、ＭＸ２２に含まれる無機化合物が、ＺｎＳおよびＩｎ２Ｓ３であれば、上記解析によって検出される元素は、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓの３種類となる。この場合、ＺｎＳの濃度とＩｎ２Ｓ３の濃度とが等しければ（つまり、ＺｎＳ：Ｉｎ２Ｓ３＝１：１であれば）、Ｚｎ：Ｉｎ：Ｓ＝１：２：４のように検出される。
　但し、これら無機化合物の混合比率（例えば無機化合物２３と無機化合物２４との混合比率等）が複雑になると、これら無機化合物の帰属が難しくなる。このため、この場合における、ＸＰＳ解析を用いた実際の検出方法としては、現実的には、ＺｎとＩｎとの元素量および元素比のみで比較することになる。そして、その後、検出された元素を有する無機化合物が、ＺｎＳのように硫化物であるか、ＺｎＯのように酸化物であるか、を他の元素から間接的に推測する。
　なお、この場合、上記無機化合物がＺｎＳであるかＺｎＯであるかは、例えば、上記検出方法（検査方法）で検出された化学結合のエネルギーから確認してもよく、上記検出方法と他の検出方法とを組み合わせてもよい。上記検出方法としては、上述したように、ＸＰＳによる解析が最も優先されるが、ＸＰＳの次に優先される解析方法として、断面ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）およびＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）を用いた、断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法を用いてもよい。例えば、ＸＰＳと、断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法等の検査方法と、を組み合わせることで解析を行ってもよい。また、断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法の次に優先される解析方法として、ＸＲＤ（Ｘ線回折設）等の結晶の形での解析を行ってもよく、例えば、ＸＰＳと、ＸＲＤ等の検査方法とを組み合わせることで解析を行ってもよい。
　ＭＸ２２に含まれる無機化合物の濃度の測定は、ＥＭＬ１３における陽極１１側の外縁部１３ａ（第１外縁部）と陰極１５側の外縁部１３ｂ（第２外縁部）とを貫く任意の直線Ｌ１に沿って行われる。ＭＸ２２に含まれる無機化合物の濃度は、ＥＭＬ１３における、上記直線Ｌ１に垂直な測定面に含まれる無機化合物の濃度として検出（測定）される。
　上記濃度の測定にＸＰＳを用いる場合、ＥＭＬ１３の深さ方向に多数の測定深さで測定が行われる。ＸＰＳは、数百Ｖ～数ｋＶに加速したＡｒ（アルゴン）イオンで試料をスパッタエッチングする一方、露出された試料表面にＸ線を照射することで、試料表面から放出される光電子の運動エネルギーを計測する。これにより、試料表面を構成する元素の組成や化学結合状態を解析する。
　このため、上記濃度の測定にＸＰＳを用いる場合、各測定面は、Ｘ線の照射面となり、Ｘ線の照射スポットの大きさおよび形状が、測定面の大きさおよび形状となる。このため、各測定面は、同一面積かつ同一形状となる。無機化合物２３の濃度および無機化合物２４の濃度は、外縁部１３ａと外縁部１３ｂとを貫く任意の直線Ｌ１に沿って、同一条件でそれぞれ測定される。
　図８は、ＥＭＬ１３における、任意の直線Ｌ１に沿った、無機化合物２３および無機化合物２４の濃度の測定方向の一例を示す断面図である。なお、図８では、図示の便宜上、ＱＤ２１の図示を省略している。また、図８では、ＭＸ２２が、第１領域として、無機化合物２３を主成分とする第１層２２ａを含み、第２領域として、無機化合物２４を主成分とする第２層２２ｂを含み、無機化合物２３がＩｎＳであり、無機化合物２４がＺｎＳである場合を例に挙げて図示している。また、図８では、測定方向を示すため、直線Ｌ１を矢印で示している。
　図９は、ＸＰＳを用いて図８に示す直線Ｌ１に沿って測定した、図８に示すＥＭＬ１３におけるＩｎＳ（例えばＩｎ２Ｓ３）およびＺｎＳの濃度分布を示すグラフである。なお、図９は、説明並びに図示の便宜上、任意の直線Ｌ１上にＱＤ２１が存在しない場合の測定結果を例に挙げて示している。但し、直線Ｌ１上にＱＤ２１が存在する場合、補完により無機化合物２３および無機化合物２４の濃度を求めてもよい。また、図９中、測定時間は、図８に示す直線Ｌ１に沿った測定深さ（測定距離）に比例する。したがって、図９中、測定時間は、直線Ｌ１に沿った測定深さ（測定距離）に置き換えることができる。
　図９に示すように、ＸＰＳ解析により、ＥＭＬ１３における任意の測定深さ（測定距離）における元素（言い換えれば、任意の測定面における元素）を定量することができる。例えば、ＺｎＳ濃度は、次式
ＺｎＳ濃度（＝Ｚｎ元素濃度）＝（Ｚｎ元素量）／｛（Ｚｎ元素量）＋（Ｉｎ元素量）｝
により、Ｚｎ元素濃度として求めることができる。同様に、ＩｎＳ濃度は、次式
ＩｎＳ濃度（＝Ｉｎ元素濃度）＝（Ｉｎ元素量）／｛（Ｚｎ元素量）＋（Ｉｎ元素量）｝
により、Ｉｎ元素濃度として求めることができる。
　このように、ＥＭＬ１３における任意の測定深さ（測定距離）における元素濃度から、ＥＭＬ１３における任意の測定深さ（測定距離）における各無機化合物の濃度分布を調べることができる。
　図９に示す測定結果より、ＥＭＬ１３には、無機化合物２３（ＩｎＳ）と無機化合物２４（ＺｎＳ）との境界が存在することが分かる。すなわち、ＥＭＬ１３には、無機化合物２３（ＩｎＳ）と無機化合物２４（ＺｎＳ）との濃度が等しくなる部分が存在することが分かる。それによって、ＥＭＬ１３において、異なる無機化合物の領域が存在することが分かる。また、図８では、ＭＸ２２が、第１領域と第２領域とに完全に分かれる場合を示しているが、これに限られない。例えば、第１領域は無機化合物２３を主成分とする領域であり、第２領域は無機化合物２４を主成分とする領域であるので、第１領域と第２領域とは、必ずしも完全に接している必要はなく、間をおいて存在していてもよい。
　また、第１領域において無機化合物２３の濃度が一定（例えば２０％）以上異なる部分が存在すれば、すなわち無機化合物２３の濃度が例えば１００％のところと８０％の部分が存在すれば、当該部分において無機化合物２３の濃度の変化が大きいと見なせる。このため、当該部分には境界が存在するとみなすことができる。また、同様に、第２領域において無機化合物２４の濃度が一定（例えば２０％）以上異なる部分が存在すれば、当該部分に境界が存在するとみなすことができる。また、第１領域において無機化合物２３の濃度が一定（例えば２０％）以上異なる部分が存在し、さらに、第２領域において無機化合物２４の濃度が一定（例えば２０％）以上異なる部分が存在すれば、境界が存在するとみなしてもよい。それらによって、ＥＭＬ１３において、異なる無機化合物の領域が存在することが分かる。
　図１０は、ＥＭＬ１３における、任意の直線Ｌ１に沿った、無機化合物２３および無機化合物２４の濃度の測定方向の他の一例を示す断面図である。なお、図１０でも、図示の便宜上、ＱＤ２１の図示を省略している。また、図１０でも、ＭＸ２２が、第１領域として、無機化合物２３を主成分とする第１層２２ａを含み、第２領域として、無機化合物２４を主成分とする第２層２２ｂを含み、無機化合物２３がＩｎＳであり、無機化合物２４がＺｎＳである場合を例に挙げて図示している。また、図１０でも、測定方向を示すため、直線Ｌ１を矢印で示している。
　図１１は、ＸＰＳを用いて図１０に示す直線Ｌ１に沿って測定した、図１０に示すＥＭＬ１３におけるＩｎＳおよびＺｎＳの濃度分布を示すグラフである。なお、図１０でも、説明並びに図示の便宜上、任意の直線Ｌ１上にＱＤ２１が存在しない場合の測定結果を例に挙げて示している。
　図８～図１１から判るように、同じ測定方法でも、直線Ｌ１の向き、つまり、ＡｒイオンおよびＸ線の侵入経路は、図８に示すようにＥＭＬ１３の層面に対して垂直であってもよく、図１０に示すように、ＥＭＬ１３の層面に対して斜めであってもよい。
　本実施形態においては、ＥＭＬ１３における無機化合物の濃度分布について、ＸＰＳを用いて上述の方法により測定することが可能である。しかしながら、本実施形態においてはこれに限られず、断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法を用いてＥＭＬ１３に含まれる無機化合物の濃度分布について測定してもよい。なお、ＸＰＳを用いた測定結果は、断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法を用いた測定結果より優先する。図１２および図１３は、断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法を用いてＥＭＬ１３に含まれる無機化合物２３および無機化合物２４の膜厚方向の濃度分布を調べる方法を示す説明図である。なお、図１２および図１３でも、図示の便宜上、ＱＤ２１の図示を省略している。また、図１２および図１３でも、ＭＸ２２が、第１領域として、無機化合物２３を主成分とする第１層２２ａを含み、第２領域として、無機化合物２４を主成分とする第２層２２ｂを含み、無機化合物２３がＩｎＳであり、無機化合物２４がＺｎＳである場合を例に挙げて図示している。また、図１３でも、測定方向を示すため、直線Ｌ１を矢印で示している。
　断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法を用いてＥＭＬ１３に含まれる無機化合物２３および無機化合物２４の膜厚方向の濃度分布を調べる場合、まず、図１２に示すように、発光素子１をＦＩＢ（Focused Ion Beam：集束イオンビーム）加工等を用いて加工し、ＥＭＬ１３の層厚方向に沿ったＥＭＬ１３の断面を形成する。次いで、図１３に示すように、ＥＭＬ１３の断面を、断面ＴＥＭにより観察し、ＥＤＸにより、層厚方向に垂直な方向（直線Ｌ１に垂直な方向）に図１３に示す点線に沿って複数に分けてスキャンして、スキャンした各測定線における、ＭＸ２２の部分に含まれる各元素数をカウントする。カウントは、装置に測定線上の元素数のカウント機能があればその機能を使って実施してもよく、なければＥＤＸのスキャン画像から画像解析により実施すればよい。これにより、ＥＭＬ１３の上記断面における直線Ｌ１方向に分布する各無機化合物の元素の量（濃度）を定量することができる。この場合、上記断面における、ＥＤＸによるスキャン領域（つまり、Ｘ線によるスキャン領域）が、各測定線の大きさおよび形状となる。このため、この場合にも、各測定線は同一形状となる。
　このようにＥＭＬ１３に含まれる無機化合物の濃度測定に断面ＴＥＭ／ＥＤＸを用いた場合にも、ＥＭＬ１３における、層厚方向（直線Ｌ１方向）の各測定面における、ＭＸ２２に含まれる各無機化合物の濃度は、前述した計算式に基づいて算出することができる。例えば、ＺｎＳ濃度は、次式
　ＺｎＳ濃度（＝Ｚｎ元素濃度）＝（Ｚｎ元素量）／｛（Ｚｎ元素量）＋（Ｉｎ元素量）｝
により、Ｚｎ元素濃度として求めることができる。同様に、ＩｎＳ濃度は、次式
　ＩｎＳ濃度（＝Ｉｎ元素濃度）＝（Ｉｎ元素量）／｛（Ｚｎ元素量）＋（Ｉｎ元素量）｝
により、Ｉｎ元素濃度として求めることができる。
　図１４は、このように断面ＴＥＭ／ＥＤＸ法を用いて測定した、図１２に示す、ＥＭＬ１３の膜厚方向（直線Ｌ１方向）におけるＩｎＳおよびＺｎＳの濃度分布を示すグラフである。なお、図１４では、上述したように、ＭＸ２２におけるＩｎＳおよびＺｎＳの濃度を示している。
　上述したように、本実施形態に係る発光素子１は、一例として、ＭＸ２２が、第１領域として、無機化合物２３を主成分とする第１層２２ａを含むとともに、第２領域として、無機化合物２４を主成分とする第２層２２ｂを含んでいる。
　無機化合物２３と無機化合物２４とは、例えば、第１層２２ａと第２層２２ｂとの境界面において、一方が互いに浸透して混ざり合うことで、図９、図１１、および図１４に示すように、ＥＭＬ１３の層厚方向において、濃度分布が生じる。
　このとき、無機化合物２３の濃度は、直線Ｌ１方向に、連続的または段階的に変化してもよい。同様に、無機化合物２４の濃度も、直線Ｌ１方向に、連続的または段階的に変化してもよい。
　Ｅｇが大きい媒質をＥＭＬ１３における、該ＥＭＬ１３に隣接する層との界面に挿入する場合、全てのキャリアが上記媒質の障壁を乗り越える必要がある。しかしながら、無機化合物２３あるいは無機化合物２４の濃度が連続的または段階的に変化することで、キャリアの注入障壁を段階的に変化させることができ、大きな注入障壁を一度に乗り越える場合と比較して、キャリア注入を容易に行うことができる。このため、このようにＥＭＬ１３内において無機化合物２３および無機化合物２４が濃度分布を有することで、駆動電圧を低下させることもできる。
　但し、発光素子１は、上述したように、外縁部１３ａと外縁部１３ｂとの間に、ＭＸ２２を構成する無機化合物の濃度が一定以上異なる領域を、ＥＭＬ１３の層厚方向に２つ以上有してもよい。上記無機化合物は、上述したように、ＥＭＬ１３の層厚方向に濃度分布を有していることが望ましいが、本開示は、第１層２２ａと第２層２２ｂとにおける上記無機化合物の濃度差が１００％であることを除外するものではない。つまり、上記第１層２２ａは無機化合物２３のみを含んでいてもよく、上記第２層２２ｂは無機化合物２４のみを含んでいてもよい。
　また、ＥＭＬ１３は、外縁部１３ａから少なくとも１ｎｍの範囲内に、ＭＸ２２における無機化合物２３の濃度が８０％以上の領域を含むことが望ましい。このように外縁部１３ａ付近のＭＸ２２が比較的均一な成分で形成されていることで、陽極１１側から外縁部１３ａ付近のＱＤ２１にキャリアが注入し易くなる。
　同様に、ＥＭＬ１３は、外縁部１３ｂから少なくとも１ｎｍの範囲内に、ＭＸ２２における無機化合物２４の濃度が８０％以上の領域を含むことが望ましい。このように外縁部１３ｂ付近のＭＸ２２が比較的均一な成分で形成されていることで、陰極１５側から外縁部１３ｂ付近のＱＤ２１にキャリアが注入し易くなる。
　なお、このようにＥＭＬ１３が、外縁部１３ａから少なくとも１ｎｍの範囲内に、ＭＸ２２における無機化合物２３の濃度が８０％以上の領域を含む場合、例えば図１等に示すように、外縁部１３ａがＭＸ２２で覆われていることが好ましい。同様に、ＥＭＬ１３が、外縁部１３ｂから少なくとも１ｎｍの範囲内に、ＭＸ２２における無機化合物２４の濃度が８０％以上の領域を含む場合、例えば図１等に示すように、外縁部１３ｂがＭＸ２２で覆われていることが好ましい。つまり、ＥＭＬ１３の外縁部１３ａおよび外縁部１３ｂからＭＸ２２の一部があり、ＱＤ２１がＥＭＬ１３の外縁部１３ａおよび外縁部１３ｂから離れて位置するように構成されていることが好ましい。
　これら無機化合物２３および無機化合物２４の濃度、並びに、第１層２２ａおよび第２層２２ｂの層厚は、熱分解性あるいは光分解性を有する前駆体からこれら無機化合物を形成するときの体積変化を利用して任意に変更することができる。
　このため、第１領域と第２領域との境界面は、複数のＱＤ２１と交差してもよい。例えば、図１に示す発光素子１は、ＥＭＬ１３が、複数のＱＤ２１がＥＭＬ１３の層厚方向に垂直な方向に並ぶＱＤ列２１Ｌ（量子ドット列）を、ＥＭＬ１３の層厚方向に１列備えている。図１に示す発光素子１は、第１層２２ａと第２層２２ｂとの境界面２２Ｉが、ＱＤ列２１Ｌと交差している。
　発光素子１は、ＥＭＬ１３の層厚方向における１つのＱＤ２１の厚みの範囲内で、ＭＸ２２に含まれる各無機化合物の濃度を変更することが可能である。このため、図１に示すように、ＱＤ２１がＥＭＬ１３の層厚方向に１列しか積層されていない場合のように、ＱＤ２１がＥＭＬ１３の層厚方向に１つ（つまり、１層）しか積層されていない場合であったり、ＱＤ２１が整然と積層されていなかったりする場合であっても、キャリアバランスを調整し、発光効率を向上させることができる。
　また、このように、ＥＭＬ１３内で、ＱＤ２１に対して、その１粒子ずつに、任意のＥｇを有する無機化合物が任意の割合で直接接触することで、より効果的に、該無機化合物による影響を及ぼすことができる。
　なお、図１は、前述したように、本実施形態に係る発光素子１の概略構成の一例である。本実施形態に係る発光素子１は、図１に示す構成に限定されるものではない。図１５～図２１は、本実施形態に係る発光素子１の概略構成の他の一例を示す断面図である。なお、図１５～図２１では、ＨＴＬ１２、ＥＭＬ１１３、およびＥＴＬ１４以外の図示を省略している。
　図１５に示すように、ＱＤ列２１Ｌは、ＥＭＬ１３の層厚方向に複数列（例えば２列）設けられていてもよい。すなわち、ＱＤ２１は、ＥＭＬ１３の層厚方向に複数積層されていてもよい。この場合、第１層２２ａと第２層２２ｂとの境界面２２Ｉは、例えば、図１に示したように、ＨＴＬ１２側、言い換えれば最下層のＱＤ列２１Ｌと交差してもよい。また、第１層２２ａと第２層２２ｂとの境界面２２Ｉは、図１５に示すように、最下層のＱＤ列２１Ｌよりも上側（ＥＴＬ１４側）のＱＤ列２１Ｌと交差してもよい。具体的には、例えば、図１５に示すように、ＱＤ２１が２層積層されている場合、ＱＤ２１の１．５層目当たりに、第１層２２ａと第２層２２ｂとの境界面２２Ｉが設けられていてもよい。
　また、図１６に示すように、第１層２２ａと第２層２２とは、それぞれＱＤ２１を含んでいてもよい。したがって、発光素子１は、図１６に示すように、ＥＭＬ１３が、ＥＭＬ１３Ａ（第１発光層）とＥＭＬ１３Ｂ（第２発光層）とを含み、第１層２２ａがＥＭＬ１３Ａに用いられ、第２層２２ｂがＥＭＬ１３Ｂに用いられてもよい。したがって、ＥＭＬ１３Ａが無機化合物２３およびＱＤ２１を含み、ＥＭＬ１３Ｂが無機化合物２４およびＱＤ２１を含んでいてもよい。この場合、ＥＭＬ１３Ａに含まれるＱＤ２１とＥＭＬ１３Ｂに含まれるＱＤ２１とは、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
　また、図１７に示すように、ＥＭＬ１３は、ＱＤ列２１ＬがＥＭＬ１３の層厚方向に複数列積層されているが、第１層２２ａと第２層２２との境界面２２Ｉが明確に分かれていない構成を有していてもよい。
　また、ＱＤ２１は、ＥＭＬ１３に、ＱＤ列２１Ｌとして整列した状態で含まれていなくてもよい。図１８に示すように、ＱＤ２１は、ＥＭＬ１３内に複雑に積層されていてもよい。この場合にも、第１層２２ａと第２層２２ｂとの境界面２２Ｉは、最下層のＱＤ列２１Ｌよりも上側（ＥＴＬ１４側）のＱＤ列２１Ｌと交差してもよい。例えば、ＱＤ２１が２層積層されている場合、ＱＤ２１の１．５層目当たりに第１層２２ａと第２層２２との境界面２２Ｉが設けられていてもよい。図示はしないが、勿論、上記境界面２２Ｉは、ＨＴＬ１２側、言い換えれば最下層のＱＤ列２１Ｌと交差してもよい。
　また、図１９に示すように、ＥＭＬ１３は、第１層２２ａにのみＱＤ２１が含まれ、第２層２２ｂにはＱＤ２１が含まれない構成を有していてもよく、図２０に示すように、第２層２２ｂが、ＱＤ２１の少なくとも一部を含んでいてもよい。図１９は、ＱＤ２１がＥＭＬ１３内に複雑に積層されており、第１層２２ａと第２層２２との境界面２２Ｉが明確に分かれておらず、かつ、第１層２２ａにのみＱＤ２１が含まれ、第２層２２ｂにはＱＤ２１が含まれていない場合を例に挙げて図示している。また、図２０は、ＱＤ２１がＥＭＬ１３内に複雑に積層されており、第１層２２ａと第２層２２との境界面２２Ｉが明確に分かれておらず、かつ、第１層２２ａと第２層２２との境界面２２Ｉが、最下層のＱＤ列２１Ｌと交差する部分もあれば、最下層のＱＤ列２１Ｌよりも上側（ＥＴＬ１４側）のＱＤ列２１Ｌと交差する部分もある場合を例に挙げて図示している。
　また、図２１に示すように、ＥＭＬ１３は、複数の無機化合物の濃度がグラデーションを有し、外縁部１３ｂから外縁部１３ｂにかけて各無機化合物の濃度が徐々に変化して元素傾斜を有していてもよい。
　このように、第１領域と第２領域との境界面は、図１に示すようにＥＭＬ１３の厚み方向中央に設けられていてもよいし、ＥＭＬ１３の厚み方向中央よりもＨＴＬ１２側（言い換えれば陽極１１側）あるいはＥＴＬ１４側（言い換えれば陰極１５側）に設けられていてもよい。
　また、ＱＤ２１は、図１８～図２０に示すように、ＱＤ２１が、ＥＭＬ１３の外縁部１３ａおよび外縁部１３ｂの少なくとも一方においてＭＸ２２から露出していてもよい。
　例えば、図１８～図２０に示すように、ＥＭＬ１３の外縁部１３ａおよび外縁部１３ｂの少なくとも一方からＭＸ２２の一部があり、ＱＤ２１が外縁部１３ａおよび外縁部１３ｂの少なくとも一方から離れて位置するように構成されていてもよい。
　何れにしても、ＥＭＬ１３におけるＨＴＬ１２側とＥＴＬ１４側とで、エネルギー準位が異なる無機化合物を用いることで、正孔や電子が、それぞれＱＤ２１に輸送されやすく、注入されやすいＥＭＬ１３を形成することができる。
　また、ＭＸ２２は、無機化合物２３および無機化合物２４に加えて、少なくとも一種のハロゲン元素をさらに含んでいてもよい。例えば、図２に示すように、ＭＸ２２は、フッ化物イオン（Ｆ－）、塩化物イオン（Ｃｌ－）、臭化物イオン（Ｂｒ－）、ヨウ化物イオン（Ｉ－）のうち少なくとも一種を有するハロゲン化物イオン３１ａを含んでいてもよい。
　図２に示すように、ハロゲン化物イオン３１ａがＱＤ２１の表面近傍に存在することで、ＱＤ２１の分散性が向上する。このため、ＭＸ２２は、ハロゲン元素を含んでいることが望ましい。なお、シェル２１Ｓの厚み程度の範囲を、ＱＤ２１の表面近傍としてよい。
　また、ハロゲン元素は、ＭＸ２２を構成する無機化合物の不対電子と結び付いて安定化する。このため、ＭＸ２２がハロゲン元素を含むことで、ＭＸ２２の欠陥を不活性化させることができる。なお、ここで、「ＭＸ２２の欠陥を不活性化させる」とは、不対電子がハロゲン元素との結合に使われることで、欠陥が非発光中心またはキャリアトラップとして働かなくなることを示す。
　ＭＸ２２は、ハロゲン元素を１原子％以上含んでいてよい。各ＱＤ２１の近傍におけるハロゲン化物イオン３１ａの濃度は、それよりも周囲側におけるハロゲン化物イオン３１ａの濃度よりも高いことが好ましい。例えば、あるＱＤ２１の周囲のうち、当該ＱＤ２１の最外面から距離が１ｎｍ以内の範囲を、当該量子ドットの近傍としてよい。
　したがって、例えば、図２に示すように、ＱＤ２１の周囲のうち、当該ＱＤ２１の最外面であるシェル２１Ｓの外面からの距離ＤＡが１ｎｍ以内におけるハロゲン原子の総和の濃度の平均値が、他の位置におけるハロゲン原子の総和の濃度の平均値より高くてもよい。この場合、上記距離ＤＡが１ｎｍ以内におけるハロゲン原子の総和の濃度の平均値が、他の位置におけるハロゲン原子の総和の濃度の平均値より１０％以上高くてもよく、５０％以上高くてもよく、１００％以上高くてもよい。このような濃度分布は、例えば、断面ＴＥＭ－ＥＤＸ（透過型電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分光法）による元素マッピングで確認することができる。
　なお、ここで「他の位置」とは、１ｎｍ以内にＱＤ２１が存在しない位置ともいえる。ＥＭＬ１３内には、複数のＱＤ２１が含まれている。したがって、上記値は、ＥＭＬ１３内の各ＱＤ２１の周囲１ｎｍの範囲内のハロゲン原子の総和の濃度の平均値と、ＥＭＬ１３内の何れのＱＤ２１からも１ｎｍを超えて離れている部分のハロゲン原子の総和の濃度の平均値とを比較したときの値であるといってもよい。
　つまり、ＭＸ２２における、複数のＱＤ２１のそれぞれの最外面から１ｎｍ以内の領域でのハロゲン元素の総和の濃度の平均値は、ＭＸ２２における、上記複数のＱＤ２１のそれぞれの最外面からの距離が１ｎｍを超える領域での上記ハロゲン元素の総和の濃度の平均値よりも、高いことが好ましく、例えば１０％以上、あるいは５０％以上、あるいは１００％以上、高くてもよい。
　これにより、ＱＤ２１の分散性をより向上させることができ、より厚みが均一なＥＭＬ１３を形成することができる。
　ＭＸ２２は、ハロゲン元素およびＱＤ２１を含むＱＤ分散液を用いてＥＭＬ１３を形成することで、ハロゲン化物イオンを含むことができる。
　（発光素子１の製造方法）
　次に、本実施形態に係る発光素子１の製造方法について、図２２～図３４を参照して以下に説明する。図２２は、本実施形態に係る発光素子１の製造方法の一例を示すフローチャートである。
　図２２に示すように、本実施形態に係る発光素子１の製造方法では、まず、支持体としての基板上に陽極１１を形成する（ステップＳ１、陽極形成工程）。次いで、ＨＴＬ１２を形成する（ステップＳ２、正孔輸送層（ＨＴＬ）形成工程）。また、並行して、ＱＤ分散液を製造（調液）する（ステップＳ１１、量子ドット（ＱＤ）分散液製造工程）。次いで、上記ＱＤ分散液を用いてＥＭＬ１３を形成する（ステップＳ３、発光層（ＥＭＬ）形成工程）。次いで、ＥＴＬ１４を形成する（ステップＳ４、電子輸送層（ＥＴＬ）形成工程）。次いで、陰極１５を形成する（ステップＳ５、陰極形成工程）。これにより、上記発光素子１が製造される。
　ステップＳ１における陽極１１の形成並びにステップＳ５における陰極１５の形成には、例えば、蒸着法、スパッタリング法等が用いられる。
　ステップＳ２におけるＨＴＬ１２の形成およびステップＳ４におけるＥＴＬ１４の形成には、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、またはコロイド溶液を用いた塗布法、ゾルゲル法等が用いられる。
　ここで、ステップＳ３について説明する前に、ステップＳ１１について説明する。
　（ステップＳ１１）
　ステップＳ１１のＱＤ分散液調液工程は、図２３に示す、ＱＤ２１に配位するリガンドを置換するリガンド置換工程（ステップＳ２１）を含んでいる。図２３は、ステップＳ１１におけるリガンド置換工程（ステップＳ２１）を説明するための断面模式図である。
　合成もしくは商業的に入手したＱＤには、多くの場合、リガンドとして、有機リガンド（以下、説明の便宜上、「第１有機リガンド」と称する）が配位している。市販のＱＤは、一般的に、リガンドとして第１有機リガンドを含むＱＤ分散液の状態で提供される。第１有機リガンドは、ＱＤ分散液中でのＱＤの分散性を向上させる分散剤として用いられるとともに、ＱＤの表面安定性の向上および保存安定性の向上にも使用される。また、ＱＤの合成には例えば湿式法が用いられ、ＱＤの表面に第１有機リガンドを配位させることでＱＤの粒径制御が行われる。このため、湿式法により合成されたＱＤ分散液には、例えばＱＤの合成に用いた第１有機リガンドが含まれている。このような第１有機リガンドは、そのまま使用されることもあれば、溶媒の種類等に応じて所望の第１有機リガンドに置換される場合もある。何れにしても、有機リガンドとして従来一般的に使用されている第１有機リガンドを含むＱＤ分散液を塗布後に乾燥させて得られるＥＭＬには、上記第１有機リガンドが含まれる。
　本実施形態では、ＥＭＬ１３を無機化するため、ＱＤ２１に配位している第１有機リガンドを、加熱により熱分解する第２有機リガンド並びにハロゲン化物イオン３１ａに置換するリガンド置換工程を実施する。第２リガンドには、ＭＸ２２の前駆体となる有機リガンドが使用される。
　以下に、図２３を参照して、ＱＤ２１に配位している第１有機リガンドを、第２有機リガンド並びにハロゲン化物イオン３１ａに置換する方法について説明する。
　図２３に示すように、上記リガンド置換工程では、先ず、容器６１中に、ハロゲン化物イオン３１ａおよび第２有機リガンドとしての有機リガンド３２が溶解するリガンド溶液３０と、第１有機リガンドとしての有機リガンド４１が配位するＱＤ２１が分散するＱＤ分散液４０とを注入する（ステップＳ２１ａ）。
　ハロゲン化物イオン３１ａは、例えば、金属ハロゲン化物３１として供給される。金属ハロゲン化物３１は、アニオンであるハロゲン化物イオン３１ａとカチオンである金属イオン３１ｂとして存在している。これらハロゲン化物イオン３１ａおよび金属イオン３１ｂのうち、ハロゲン化物イオン３１ａは、負に帯電していることから、ハロゲンリガンドとして、ＱＤ２１の正に帯電した表面に引き付けられる。
　アニオンであるハロゲン化物イオン３１ａとしては、前述したように、例えば、フッ化物イオン（Ｆ－）、塩化物イオン（Ｃｌ－）、臭化物イオン（Ｂｒ－）、ヨウ化物イオン（Ｉ－）等が挙げられる。
　カチオンである金属イオン３１ｂとしては、例えば、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、Ｂｅ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋、Ａｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｉｎ３＋、Ｓｎ２＋、Ｐｂ２＋等が挙げられる。
　有機リガンド３２は、加熱により熱分解するとともに、無機化合物２３に含まれる元素のうち少なくとも１つの元素を含み、ＭＸ２２の前駆体となる化合物であれば、特に限定されるものではない。上記有機リガンド３２としては、例えば、キサントゲン酸が好適に用いられる。他にも、上記有機リガンド３２として採用可能な材料としては、チオ尿素、チオアセトアミド、ジチオカルボン酸、ジチオカルバミン酸、トリチオ炭酸、ジメチルチオ尿素、３級チオールが挙げられる。
　以下では、一例として、無機化合物２３がＺｎＳであり、有機リガンド４１を、ハロゲン化物イオン３１ａとしての塩化物イオン（Ｃｌ－）および有機リガンド３２としてのキサントゲン酸に置換する場合を例に挙げて説明する。キサントゲン酸は、ＭＸ２２の前駆体（ＺｎＳ前駆体）の一部であり、ＺｎＳのＳ（硫黄）源の一部として用いられる。
　図２３は、一例として、金属ハロゲン化物３１がＺｎＣｌ２であり、ハロゲン化物イオン３１ａがＣｌ－であり、金属イオン３１ｂがＺｎ２＋であり、有機リガンド３２がキサントゲン酸（図２３中、「Ｘａｎ」で示す）である場合を例に挙げて図示している。
　リガンド溶液３０はハロゲン化物イオン３１ａおよび有機リガンド３２が可溶の溶媒３３を含み、ＱＤ分散液４０は、有機リガンド４１が可溶の溶媒４２を含む。例えば、溶媒４２は溶媒３３とは極性が異なり、かつ、溶媒３３よりも比重が軽い。なお、容器６１中には、リガンド溶液３０とＱＤ分散液４０との境界をより明確に区別するために、溶媒３３と溶媒４２との間の比重および極性を有する、図示しない分離液を注入してもよい。
　溶媒３３は、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチルホルムアミド（ＮＭＦ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ’－ジメチルプロピレン尿素、ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリドン、ガンマ－ブチロラクトン、炭酸プロピレン、アセトニトリル、２－メトキシエタノール、酢酸メチル、酢酸エチル、ギ酸エチル、ギ酸メチル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、テトラヒドロチオフェン、およびジエチルスルフィドからなる群より選ばれる少なくとも一種の有機溶媒を含んでいてもよい。この場合、溶媒３３は、ハロゲン化物イオン３１ａが配位したＱＤ２１と、ＭＸ２２の前駆体とを共によく分散させる。また、溶媒３３は、溶媒４２よりも極性の大きい極性溶媒であってもよい。溶媒３３は、例えば、塩化亜鉛、塩化ナトリウム、塩酸等をＮＭＦ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等に分散して調製されてもよい。溶媒４２は、例えば、トルエン、ヘキサン、オクタン、オクタデセン等であることが望ましい。溶媒４２は溶媒３３と混和しない非極性溶媒であることが望ましい。
　上述したように、有機リガンド４１は、一般にＱＤのリガンドとして利用される炭素鎖であってもよい。溶媒４２は、有機リガンド４１が可溶の溶媒であるため、有機リガンド４１が配位するＱＤ２１はＱＤ分散液４０に分散しやすい。
　また、リガンド溶液３０には、ＱＤ２１に配位可能なハロゲン化物イオン３１ａの量を超える過剰量のハロゲン化物イオン３１ａおよびＱＤ２１に配位可能な有機リガンド３２の量を超える過剰量の有機リガンド３２が溶解している。例えば、リガンド溶液３０には、０．１ｍｏｌ／ｌ以上のハロゲン化物イオン３１ａ、および０．１ｍｏｌ／ｌ以上の有機リガンド３２が溶解していてもよい。また、リガンド溶液３０において、ハロゲン化物イオン３１ａと有機リガンド３２との溶解量のモル比は、３：１であってもよい。
　次に、上述したリガンド溶液３０とＱＤ分散液４０とを含む容器６１を攪拌機により高速で振動させることにより、リガンド溶液３０とＱＤ分散液４０と撹拌する（ステップＳ２１ｂ）。撹拌の効率を向上させるために、容器６１内には撹拌子が投入されてもよい。換言すれば、リガンド溶液３０とＱＤ分散液４０とを撹拌する工程は、ＱＤ２１をハロゲン化物イオン３１ａおよび有機リガンド３２によって処理する工程であり、特に、ハロゲン化物イオン３１ａ有機リガンド３２が配位したＱＤ２１が生成する工程である。
　ここで、上述の通り、リガンド溶液３０には過剰量のハロゲン化物イオン３１ａおよび過剰量の有機リガンド３２が含まれている。一般に、ＱＤが分散する溶液中に２種以上のリガンドが含まれる場合、当該ＱＤに配位するリガンドは、溶液中のリガンドの間において平衡状態となる。このため、リガンド溶液３０とＱＤ分散液４０とを撹拌すると、ＱＤ２１に配位するリガンドの少なくとも一部は、有機リガンド４１からハロゲン化物イオン３１ａおよび有機リガンド３２に置換される。
　したがって、上記撹拌により、図２３のステップＳ２１ｂに示すように、ハロゲン化物イオン３１ａおよび有機リガンド３２が配位するＱＤ２１が溶媒３３中に分散するＱＤ分散液５１と、有機リガンド４１が溶媒４２中に溶解するリガンド溶液５２とが、容器６１中で得られる。
　以上により、ハロゲン化物イオン３１ａおよび有機リガンド３２が配位するＱＤ２１が、ＱＤ分散液５１中で得られる。なお、上記撹拌は、容器６１中の液体に紫外線等を照射し、発光する液層が容器６１の上方から下方に移ったことを確認した段階にて完了としてもよい。
　次いで、図２３のステップＳ２１ｃに示すように、容器６１から容器６２に、ＱＤ分散液５１のみを抽出する。
　図２４は、ステップＳ１１におけるステップＳ２１の後の工程を示す断面模式図である。
　図２４に示すように、無機化合物２３がＺｎＳである場合、ステップＳ２１ｃの後、該ステップＳ２１ｃで抽出したＱＤ分散液５１と、ＭＸ２２の前駆体３４（ＺｎＳ前駆体）としてのキサントゲン酸亜鉛とを、容器６２内で混ぜ合わせる（ステップＳ２２）。図２４中、Ｚｎ（ＥｔＸａｎ）２は、キサントゲン酸亜鉛を示している。キサントゲン酸亜鉛は、ＺｎＳのＳ（硫黄）源の一部およびＺｎ（亜鉛）源として用いられる。
　これにより、ハロゲン化物イオン３１ａとしての塩化物イオン（Ｃｌ－）および前駆体として用いられる有機リガンド３２としてのキサントゲン酸が配位したＱＤ２１と、Ｓ源の一部およびＺｎ源となる前駆体３４としてのキサントゲン酸亜鉛とを、分散あるいは溶解させる第１溶媒としての例えば溶媒３３に分散させる。これにより、ＱＤ２１と、無機化合物２３（ＭＸ２２）の前駆体（ＺｎＳ前駆体）としてのキサントゲン酸およびキサントゲン酸亜鉛と、ハロゲン化物イオン３１ａと、溶媒３３とを含むＱＤ分散液５３（図２５のＳ３１参照）を製造（調液）する。
　リガンドとしてハロゲン化物イオン３１ａを使用した場合、有機リガンドを使用する場合と比較して、得られる発光素子１の量子収率（ＱＹ）がやや低下する。
　しかしながら、上述したようにリガンドとしてハロゲン化物イオン３１ａを使用することで、ＱＤ２１を極性溶媒に分散させることが可能になる。図２に示したように例えばＱＤ２１のシェル２１Ｓにハロゲン化物イオン３１ａが配位していると、ＱＤ２１の極性溶媒に対する分散性が高く、ＱＤ２１の沈殿が生じ難い。また、ＱＤ２１のシェル２１Ｓにハロゲン化物イオン３１ａが配位していることで、ＱＤ２１の表面においてＭＸ２２の前駆体が反応することに伴うＱＤ２１の凝集を抑制し、ＱＤ２１の分散性を長期間維持することができる。
　一方、有機リガンドであるキサントゲン酸は、ハロゲンリガンドを使用する場合と比較して、極性溶媒へのＱＤ２１の分散性が低い。しかしながら、リガンドとしてキサントゲン酸を使用することで、得られる発光素子１のＱＹを改善することができる。
　次に、ステップＳ３について説明する。
　（ステップＳ３）
　図２５はＥＭＬ形成工程（ステップＳ３）の一部の工程の一例を示す工程断面図である。なお、図２５では、支持体としての基板および陽極１１の図示を省略している。
　図２５に示すように、ステップＳ３では、まず、ＨＴＬ１２上に、ステップＳ１１で製造したＱＤ分散液５３を塗布する。前述したように、ＱＤ分散液５３は、複数のＱＤ２１と、無機化合物２３（第１無機化合物）の前駆体としてのキサントゲン酸およびキサントゲン酸亜鉛と、ハロゲン化物イオン３１ａと、第１溶媒としての溶媒３３と、を含んでいる。なお、図２５中、Ｘａｎはキサントゲン酸を示し、Ｚｎ（ＥｔＸａｎ）２は、キサントゲン酸亜鉛を示し、Ｃｌ－はハロゲン化物イオン３１ａを示している。これにより、ＨＴＬ１２上に、ＱＤ分散液５３の塗膜を形成する（ステップＳ３１、量子ドット分散液塗布工程）。
　なお、塗膜の形成方法としては、例えば、バーコート法、スピンコート法、インクジェット法等、任意の方法を適宜選択し得る。
　次いで、上記ＱＤ分散液５３の塗膜を上記無機化合物２３の前駆体としてのキサントゲン酸およびキサントゲン酸亜鉛の熱分解温度以上の温度（例えば、図２６に示すように１５０～２００℃）で加熱する。これにより、上記無機化合物２３の前駆体の少なくとも一部を熱分解させるとともに上記溶媒３３を除去する。これにより、複数のＱＤ２１と、第１層２２ａを構成する、無機化合物２３を含むＭＸ２２と、を含む第１膜を成膜する（ステップＳ３２、第１膜成膜工程）。
　図２６は、無機化合物２３を製造するための反応スキームを模式的に示す図である。
　図２６に示すように、キサントゲン酸亜鉛は、キサントゲン酸にＺｎが結合した構造を有している。キサントゲン酸およびキサントゲン酸亜鉛は、無機化合物２３の前駆体であり、これらキサントゲン酸およびキサントゲン酸亜鉛は、加熱によって熱分解されて有機成分が気化する一方、ＺｎとＳとが結合してＺｎＳになる。このように、ＱＤ分散液５３は、無機化合物２３の前駆体が熱分解することで、バルクの無機化合物２３を形成する。なお、無機化合物として、無機化合物のナノ粒子を用いた場合、隙間が多く、前述した目的を達成することができない。
　図２７は、キサントゲン酸亜鉛（Ｚｎ（ＥｔＸａｎ）２）の熱分解性を示す、ＴＧＡ（示差熱分析）による測定結果を示すグラフである。
　図２７に示すように、加熱前のキサントゲン酸亜鉛の質量を１００ｗｔ％とすると、キサントゲン酸亜鉛は、加熱によって熱分解して有機成分が気化することで次第に質量が低下する。図２７に示すように、キサントゲン酸亜鉛は、例えば１２５℃～１５０℃の間で、大きく熱分解されて、加熱前の質量の４０ｗｔ％以下にまで質量が低下する。
　図２８は、第１膜成膜時における、膜厚段差計による測定結果を示すグラフである。図２８中、横軸はスキャンした距離を示し、縦軸は膜厚（段差）を示す。図２８は、ＨＴＬ１２にｐ－ＴＰＤを使用し、溶媒３３にＴＨＦを使用し、無機化合物２３がＺｎＳである場合に、ＱＤ分散液５３の塗膜を、それぞれ１００℃、１２５℃、１７５℃で加熱したときのＭＸ２２の第１層２２ａの膜厚変化を示している。
　図２７に示したように、キサントゲン酸亜鉛は、加熱温度が１２５℃を超えると、大きく熱分解されて、質量が低下し、その分、体積が減ることで、図２８に示すように、ＭＸ２２の第１層２２ａの膜厚が減少する。特に、キサントゲン酸亜鉛の熱分解点を完全に超える１７５℃でＱＤ分散液５３の塗膜を加熱すると、該塗膜全体が分解して、質量並びに膜厚が大きく減少する。
　本実施形態では、この前駆体の質量減少を利用して、ＺｎＳの嵩（言い換えれば、第１層２２ａの層厚）を調整することができる。
　図２９～図３１は、それぞれ、ステップＳ３２で形成される第１層２２ａの形成例を示す断面図である。
　ステップＳ３２では、ＱＤ分散液５３に含まれる、無機化合物２３の前駆体の濃度（媒質量）を調整することで、無機化合物２３の前駆体の質量減少（膜厚減少量）を制御することができる。
　このため、図１に示す第１層２２ａと第２層２２ｂとの境界面２２Ｉとなる、無機化合物２３を含むＭＸ２２の一方の外縁部が、ＱＤ列２１Ｌと交差するように、ＱＤ分散液５３に含まれる、無機化合物２３の前駆体の濃度を調整することで、例えば図２９に示す第１層２２ａを形成することができる。
　本実施形態によれば、図２９に示すように、ＥＭＬ１３の層厚方向における１つのＱＤ２１の厚みの範囲内で、ＭＸ２２に含まれる例えば無機化合物２３の濃度を変更することが可能である。このため、例えＱＤ２１がＥＭＬ１３の層厚方向に１層しか積層されていない場合であっても、キャリアバランスを調整し、発光効率を向上させることができる。
　また、ステップＳ３２では、例えば、無機化合物２３のＱＤ２１への密着性が良いと、ＱＤ２１の周りに無機化合物２３が形成され、それから第１層２２ａの全体的な嵩が減る。この場合、無機化合物２３の前駆体の濃度を調整し、無機化合物２３の前駆体の質量減少（膜厚減少量）を制御することで、例えば図３０あるいは図３１に示す第１層２２ａを形成することができる。
　図３２および図３３は、それぞれ、ＥＭＬ形成工程（ステップＳ３）の一部の工程の一例を示す工程断面図である。なお、図３２および図３３では、一例として、図２９に示す第１層２２ａ上に第２層２２ｂを形成する場合を例に挙げて図示している。
　このように、ＱＤ２１と、無機化合物２３の前駆体としてキサントゲン酸およびキサントゲン酸亜鉛とを含むＱＤ分散液５３を、下地層となる例えばＨＴＬ１２上に塗布して加熱すると、ＱＤ２１の周囲のキサントゲン酸およびキサントゲン酸亜鉛が分解する。これにより、無機化合物２３としてＺｎＳが形成され、ＱＤ２１の周りがＺｎＳで覆われ、ＭＸ２２の一部が形成される。このとき、上述したように、無機化合物２３の前駆体の濃度を調整することで、ＱＤ２１の周囲のみを無機化合物２３で覆うこともできるし、さらにその周囲を無機化合物２３で覆うこともできる。
　図２２および図３２に示すように、ステップＳ３では、ステップＳ３２の後、ステップＳ３２で形成された前記第１膜上に、無機化合物２４の前駆体を含む第２無機化合物前駆体溶液として、無機化合物前駆体溶液５４を供給する（ステップＳ３３、第２無機化合物前駆体溶液供給工程）。
　無機化合物前駆体溶液５４は、無機化合物２４の前駆体と、該無機化合物２４を溶解する溶媒５５（第２溶媒）と、を含んでいる。溶媒５５には、第１溶媒として例示した溶媒と同様の溶媒を用いることができる。なお、図３２は、無機化合物２４が硫化マグネシウム（ＭｇＳ）であり、無機化合物２４の前駆体として、キサントゲン酸マグネシウムを用いた場合を例に挙げて図示している。なお、図３２中、Ｍｇ（ＥｔＸａｎ）２は、キサントゲン酸亜鉛を示している。これにより、上記第１膜上に、無機化合物前駆体溶液５４の塗膜を形成する。
　なお、第１膜上への無機化合物前駆体溶液５４の供給は、特に限定されるものではない。無機化合物前駆体溶液５４は、例えば、第１膜上に、無機化合物前駆体溶液５４を散布してもよく、バーコート法、スピンコート法、インクジェット法等により、第１膜上に無機化合物前駆体溶液５４を塗布してもよい。
　次いで、上記ステップＳ３３で供給された無機化合物前駆体溶液５４を、無機化合物２４の前駆体の熱分解温度以上の温度で加熱して、該無機化合物２４の前駆体の少なくとも一部を熱分解させるとともに溶媒５５を除去する。無機化合物２４の前駆体として用いられるキサントゲン酸マグネシウムも、キサントゲン酸亜鉛同様、加熱によって熱分解して有機成分が気化することで次第に質量が低下し、その分、体積が減ることで、ＭＸ２２の第２層２２ｂの膜厚が減少する。これにより、図３３に示すように、第２層２２ｂとして、無機化合物２４を主成分として含むＭＸ２２を形成する（ステップＳ３４、第２無機化合物形成工程）。これにより、ＱＤ２１を含むとともにＭＸ２２として第１層２２ａおよび第２層２２ｂを含むＥＭＬ１３が形成される。
　図３４は、上述したようにＭＸ２２が無機化合物として金属硫化物を含む場合に、該金属硫化物の前駆体から金属硫化物を形成するための反応スキームを示す図である。なお、図３４中、Ｍは金属源を示し、Ｒは任意の有機残基を示す。上述したように無機化合物２４がＭｇＳであり、無機化合物２４の前駆体として、キサントゲン酸マグネシウムを使用する場合、ＭはＭｇ（マグネシウム）である。キサントゲン酸マグネシウムは、ＭｇＳのＳ源およびＭｇ源として用いられる。
　キサントゲン酸マグネシウムは、無機化合物２４の前駆体であり、キサントゲン酸マグネシウムは、加熱によって熱分解されて有機成分が気化する一方、ＭｇとＳとが結合してＭｇＳになる。このように、無機化合物前駆体溶液５４は、無機化合物２４の前駆体が熱分解することで、バルクの無機化合物２４を形成する。
　このように、本実施形態では、複数のＱＤ２１と無機化合物２３とを含む第１膜上に、無機化合物２４の前駆体を含む無機化合物前駆体溶液５４を供給して加熱することで、第１膜上に、無機化合物２４を主成分として含むＭＸ２２として、ＭＸ２２の第２層２２ｂが形成される。
　なお、図２６に示すように無機化合物がＺｎＳであり、無機化合物の前駆体として、ＺｎＳを使用する場合、図３４に示すＭはＺｎとなる。また、無機化合物がＩｎＳ（例えばＩｎ２Ｓ３）であり、無機化合物の前駆体として、キサントゲン酸インジウムを使用する場合、ＭはＩｎ（インジウム）である。キサントゲン酸インジウムは、ＩｎＳのＳ源およびＩｎ源として用いられる。
　（変形例）
　図１では、陽極１１が下層電極であり、陰極１５が上層電極であり、ＥＭＬ１３がＨＴＬ１２上に設けられている場合を例に挙げて図示した。しかしながら、本開示は、これに限定されるものではない。
　図３５は、本変形例に係る発光素子１の概略構成の一例を示す断面図である。
　発光素子１は、図１に示すようにコンベンショナル構造を有していてもよく、図３５に示すようにインバーテッド構造を有していてもよい。
　図３５に示す発光素子１は、陰極１５が下層電極であり、陽極１１が上層電極であり、ＥＭＬ１３上にＨＴＬ１２が設けられている構成を有している。図３５に示すように、発光素子１は、例えば、陰極１５、ＥＴＬ１４、ＥＭＬ１３、ＨＴＬ１２、および陽極１１が、下層側（例えば、前記基板等の図示しない支持体側）からこの順に設けられた構成を有していてもよい。
　この場合、図３５に示すように、発光素子１の積層順が、図１に示す発光素子１とは逆転する。したがって、このような発光素子１を製造する場合、まず、支持体としての基板上に陰極１５を形成する（ステップＳ５、陰極形成工程）。次いで、ＥＴＬ１４を形成する（ステップＳ４、ＥＴＬ形成工程）。また、並行して、ＱＤ分散液を製造（調液）する（ステップＳ１１、ＱＤ分散液製造工程）。次いで、上記ＱＤ分散液を用いてＥＭＬ１３を形成する（ステップＳ３、ＥＭＬ形成工程）。次いで、ＨＴＬ１２を形成する（ステップＳ２、ＨＴＬ形成工程）。次いで、陽極１１を形成する（ステップＳ１、陽極形成工程）。これにより、上記発光素子１が製造される。
　この場合、第１無機化合物として無機化合物２４が使用され、第２無機化合物として無機化合物２３が使用される。このため、ステップＳ１１では、無機化合物２３の前駆体に代えて無機化合物２４の前駆体を含むＱＤ分散液を製造する。このため、上記ＱＤ分散液に含まれる第１溶媒としては、例えば無機化合物２４がＭｇＳである場合、例えば、ＱＤ２１と、無機化合物２４（ＭＸ２２）の前駆体（ＭｇＳ前駆体）としてのキサントゲン酸およびキサントゲン酸マグネシウムと、ハロゲン化物イオン３１ａと、それらを分散あるいは溶解させる溶媒（第１溶媒）とを含むＱＤ分散液が製造される。
　また、ステップＳ３３では、ステップＳ３２で、上記ＱＤ分散液を用いて形成された第１膜上に、第２無機化合物前駆体溶液として、無機化合物２３の前駆体を含む無機化合物前駆体溶液が供給される。
　〔実施形態２〕
　図３６は、本実施形態に係る発光素子１の概略構成の一例を示す断面図である。
　ＭＸ２２は、無機化合物２３および無機化合物２４以外の無機化合物を含んでいてもよい。
　図３６に示すＭＸ２２は、無機化合物として、無機化合物２３および無機化合物２４に加え、無機化合物２５をさらに含んでいる。
　このため、図３６に示す発光素子１は、ＭＸ２２が、ＥＭＬ１３における外縁部１３ａと外縁部１３ｂとを貫く直線Ｌ１方向に、少なくとも無機化合物２３を含む第１領域と、少なくとも無機化合物２４を含む第２領域と、少なくとも無機化合物２５を含む第３領域と、を有している。第２領域は、第１領域よりも外縁部１３ｂ側に設けられている。第３領域は、第２領域よりも外縁部１３ｂ側に設けられている。
　この場合、第１領域は、主成分として無機化合物２３を含む。第１領域は、無機化合物２４をさらに含んでいてもよく、無機化合物２３および無機化合物２５を含んでいてもよい。また、第２領域は、主成分として無機化合物２４を含む。第２領域は、無機化合物２３あるいは無機化合物２５をさらに含んでいてもよく、無機化合物２３および無機化合物２５をさらに含んでいてもよい。また、第３領域は、主成分として無機化合物２５を含む。第３領域は、無機化合物２４をさらに含んでいてもよく、無機化合物２４および無機化合物２３をさらに含んでいてもよい。
　この場合、第１領域における無機化合物２３の濃度と、第２領域および第３領域における無機化合物２３の濃度とは、一定以上異なる。この場合、第１領域における無機化合物２３の濃度と第２領域および第３領域における無機化合物２３の濃度とは２０％以上異なることが望ましい。
　また、第２領域における無機化合物２４の濃度と、第１領域および第３領域における無機化合物２４の濃度とは、一定以上異なる。この場合、第２領域における無機化合物２４の濃度と第１領域および第３領域における無機化合物２４の濃度とは２０％以上異なることが望ましい。
　また、第３領域における無機化合物２５の濃度と、第１領域および第２領域における無機化合物２５の濃度とは、一定以上異なる。この場合、第３領域における無機化合物２５の濃度と第１領域および第２領域における無機化合物２５の濃度とは２０％以上異なることが望ましい。
　なお、第１領域は、第１領域と第３領域との間に第２領域を挟むことで、第１領域への無機化合物２４の浸透度合と無機化合物２５の浸透度合とが異なる。このため、第１領域において、無機化合物２４の濃度と無機化合物２５の濃度とは異なり、無機化合物２４の濃度は、無機化合物２５の濃度よりも大きい。同様に、第３領域は、第３領域と第１領域との間に第２領域を挟むことで、第３領域への無機化合物２４の浸透度合と無機化合物２３の浸透度合とが異なる。このため、第３領域において、無機化合物２４の濃度と無機化合物２３の濃度とは異なり、無機化合物２４の濃度は、無機化合物２３の濃度よりも大きい。しかしながら、第２領域では、無機化合物２３と無機化合物２５とが同じ濃度であることはあり得る。
　なお、無機化合物２３の濃度、無機化合物２４の濃度、および無機化合物２５の濃度は、実施形態１において、図８、図１０、図１２および図１３を用いて説明した方法と同様の方法により測定することができる。
　図３６では、ＭＸ２２が、第１領域として、無機化合物２３を主成分とする第１層２２ａを含み、第２領域として、無機化合物２４を主成分とする第２層２２ｂを含み、第３領域として、無機化合物２５を主成分とする第３層２２ｃを含んでいる場合を例に挙げて図示している。また、図３６では、ＥＭＬ１３が、複数のＱＤ２１がＥＭＬ１３の層厚方向に垂直な方向に並ぶＱＤ列２１Ｌを、ＥＭＬ１３の層厚方向に１列備え、第１層２２ａと第２層２２ｂとの境界面２２Ｉおよび第２層２２ｂと第３層２２ｃとの境界面２２Ｂが、それぞれＱＤ列２１Ｌと交差してい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く、本実施形態でも、例えば、図１５～図２１に示したように、ＱＤ２１は、ＥＭＬ１３の層厚方向に複数積層されていてもよく、各層の境界面は、明確に分かれていなくてもよい。
　また、本実施形態でも、ＥＭＬ１３は、外縁部１３ａから少なくとも１ｎｍの範囲内に、ＭＸ２２における無機化合物２３の濃度が８０％以上の領域を含むことが望ましい。前述したように、このように外縁部１３ａ付近のＭＸ２２が比較的均一な成分で形成されていることで、陽極１１側から外縁部１３ａ付近のＱＤ２１にキャリアが注入し易くなる。
　また、本実施形態では、ＥＭＬ１３は、外縁部１３ｂから少なくとも１ｎｍの範囲内に、ＭＸ２２における無機化合物２５の濃度が８０％以上の領域を含むことが望ましい。このように外縁部１３ｂ付近のＭＸ２２が比較的均一な成分で形成されていることで、陰極１５側から外縁部１３ｂ付近のＱＤ２１にキャリアが注入し易くなる。
　本実施形態でも、例えば、電子過剰で正孔不足の場合、キャリアバランスを改善するためには、ＥＭＬ１３における電子の注入量を減らすか、正孔の注入量を増加させることが望ましい。
　そこで、上述したように電子過剰で正孔不足の場合、例えば、無機化合物２４として、無機化合物２３よりもＥｇが大きい無機化合物を使用し、無機化合物２５として、無機化合物２４よりもＥｇが大きい無機化合物を使用することが望ましい。言い換えれば、無機化合物２３として、無機化合物２４よりもＥｇが小さい無機化合物を使用し、無機化合物２４として、無機化合物２５よりもＥｇが小さい無機化合物を使用することが望ましい。この場合、電子の注入を抑制してキャリアバランスを調整し、発光効率および信頼性を向上させることができる。
　また、上述したように電子過剰で正孔不足の場合、例えば、無機化合物２３として、無機化合物２４よりも正孔移動度が大きい無機化合物を使用し、無機化合物２５として、無機化合物２４よりも電子移動度が小さい無機化合物を使用することが望ましい。この場合、正孔を注入し易くする一方、電子の注入の注入を抑制してキャリアバランスを調整し、発光効率および信頼性を向上させることができる。
　このため、上述したように電子過剰で、正孔不足の場合、例えば、無機化合物２３が硫化インジウム（ＩｎＳ）であり、無機化合物２４が硫化亜鉛（ＺｎＳ）であり、無機化合物２５が硫化マグネシウム（ＭｇＳ）であってもよい。この場合にも、上記硫化インジウム（ＩｎＳ）としては、例えば、Ｉｎ２Ｓ３が挙げられる。
　このように、電子過剰で、正孔不足の場合、例えば、ＨＴＬ１２側のＭＸ２２（具体的には、無機化合物２３）を、ＥＴＬ１４側のＭＸ２２（具体的には、無機化合物２５）よりもＥｇが小さく、正孔移動度が高い（正孔有効質量が小さい）無機化合物を主成分とするＭＸ２２に変更することで、正孔注入を促進し、電子過剰を調整することができる。また、例えば、ＥＴＬ１４側のＭＸ２２を、ＨＴＬ１２側のＭＸ２２よりもＥｇが大きく、電子移動度が低い（電子有効質量が大きい）無機化合物を主成分とするＭＸ２２に変更することで、電子注入を抑制し、正孔不足を調整することができる。
　一方、電子不足で正孔過剰の場合には、例えば、無機化合物２３として、無機化合物２４よりもＥｇが大きい無機化合物を使用し、無機化合物２５として、無機化合物２４よりもＥｇが大きい無機化合物を使用することが望ましい。言い換えれば、無機化合物２４として、無機化合物２３よりもＥｇが小さい無機化合物を使用し、無機化合物２５として、無機化合物２４よりもＥｇが小さい無機化合物を使用することが望ましい。この場合、正孔の注入を抑制してキャリアバランスを調整し、発光効率および信頼性を向上させることができる。
　また、上述したように電子不足で正孔過剰の場合、例えば、無機化合物２４として、無機化合物２３よりも電子移動度が大きい無機化合物を使用し、無機化合物２５として、無機化合物２４よりも電子移動度が大きい無機化合物を使用することが望ましい。この場合、電子を注入し易くしてキャリアバランスを調整し、発光効率および信頼性を向上させることができる。
　（発光素子１の製造方法）
　図３７は、本実施形態に係る発光素子１の製造方法の一例を示すフローチャートである。
　本実施形態に係る発光素子１の製造方法は、以下に示す点を除けば、実施形態１に係る発光素子１の製造方法と同じである。
　本実施形態に係る発光素子１の製造方法では、図３７に示すように、ステップＳ３において、ステップＳ３４において、第２層２２ｂとして形成した、無機化合物２４を主成分として含むＭＸ２２上に、無機化合物２５の前駆体を含む第３無機化合物前駆体溶液を供給する（ステップＳ３５、第３無機化合物前駆体溶液供給工程）。
　第３無機化合物前駆体溶液は、無機化合物２５の前駆体と、該無機化合物２５を溶解する溶媒（第３溶媒）と、を含んでいる。第３溶媒には、第１溶媒として例示した溶媒と同様の溶媒を用いることができる。ステップＳ３５（第３無機化合物前駆体溶液供給工程）は、ステップＳ３３（第２無機化合物前駆体溶液供給工程）と同様にして行うことができる。
　上述したように、無機化合物２３としては、例えば、硫化インジウム（例えばＩｎ２Ｓ３）を用いることができる。無機化合物２４としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用いることができる。無機化合物２５としては、例えば硫化マグネシウム（ＭｇＳ）を用いることができる。この場合、無機化合物２３の前駆体には、キサントゲン酸およびキサントゲン酸インジウムが用いられる。また、無機化合物２４の前駆体には、キサントゲン酸亜鉛が用いられる。また、無機化合物２５の前駆体には、キサントゲン酸マグネシウムが用いられる。反応スキームは、図３４に示した通りである。
　次いで、上記ステップＳ３５で供給された第３無機化合物前駆体溶液を、無機化合物２５の前駆体の熱分解温度以上の温度で加熱して、該無機化合物２５の前駆体の少なくとも一部を熱分解させるとともに上記第３溶媒を除去する。これにより、第３層２２ｃとして、無機化合物２５を主成分として含むＭＸ２２を形成する（ステップＳ３６、第３無機化合物形成工程）。これにより、ＱＤ２１を含むとともにＭＸ２２として第１層２２ａ、第２層２２ｂ、および第３層２２ｃを含むＥＭＬ１３が形成される。
　これにより、本実施形態によれば、キャリアバランスをより細かく調整し、発光効率を向上させることができる発光素子１を製造することができる。
　なお、本実施形態では、ＭＸ２２が３種類の無機化合物を含む場合を例に挙げて説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。ＭＸ２２は、例えば４種類以上の無機化合物を含んでいてもよい。
　〔実施形態３〕
　発光素子１は、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。発光デバイスは、発光素子１を少なくとも１つ備えていればよい。以下では、発光素子１を表示装置の光源として用いる場合を例に挙げて説明する。
　図３８は、本実施形態に係る表示装置の構成例を示す平面図である。図３８に示すように、表示装置７０は、複数のサブ画素Ｘを含む表示部７１と、表示部７１を駆動するドライバ回路７２とを備える。例えば、サブ画素Ｘは、前記実施形態１または２に記載の発光素子１および画素回路２を備えている。なお、表示装置７０は、照明装置であってもよい。
　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、１００　　発光素子
　１１　　陽極
　１５　　陰極
　１３、１３Ａ、１３Ｂ　　ＥＭＬ（発光層）
　１３ａ、１３ｂ　　外縁部
　２１　　ＱＤ（量子ドット）
　２１Ｌ　　ＱＤ列（量子ドット列）
　２１Ｃ　　コア
　２１Ｓ　　シェル
　２２　　ＭＸ（マトリクス材）
　２２Ｉ、２２Ｂ　　境界面
　２３、２４、２５　　無機化合物
　３１ａ　　ハロゲン化物イオン
　３３　　溶媒（第１溶媒）
　３４　　前駆体
　５３　　ＱＤ分散液（量子ドット分散液）
　５４　　無機化合物前駆体溶液（第２無機化合物前駆体溶液）
　５５　　溶媒（第２溶媒）
　７０　　表示装置
　Ｌ１　　直線

Claims (35)

  1. 　第１電極および第２電極と、上記第１電極および上記第２電極の間に設けられた発光層と、を備え、
    　上記発光層は、複数の量子ドットと、マトリクス材と、を含み、
    　上記マトリクス材は、第１無機化合物と、第２無機化合物と、を含み、
    　上記マトリクス材は、上記発光層における上記第１電極側の第１外縁部と上記第２電極側の第２外縁部とを貫く直線方向に、少なくとも上記第１無機化合物を含む第１領域と、少なくとも上記第２無機化合物を含む第２領域と、を有し、
    　上記第２領域は、上記第１領域よりも上記第２外縁部側に設けられており、
    　上記第１領域における上記第１無機化合物の濃度、または、上記第２領域における上記第１無機化合物の濃度、が一定以上異なる、発光素子。
  2. 　上記発光層における、上記第１外縁部から少なくとも１ｎｍの範囲内に、上記マトリクス材における上記第１無機化合物の濃度が８０％以上の領域を含む、請求項１に記載の発光素子。
  3. 　上記第１無機化合物および上記第２無機化合物のうち少なくとも一方の濃度が、上記直線方向に、連続的または段階的に変化する、請求項１または２に記載の発光素子。
  4. 　上記第１領域と上記第２領域との境界面が、上記複数の量子ドットと交差する、請求項１～３の何れか１項に記載の発光素子。
  5. 　上記発光層は、上記複数の量子ドットが上記発光層の層厚方向に垂直な方向に並ぶ量子ドット列を、上記発光層の層厚方向に少なくとも１列備え、
    　上記マトリクス材は、上記第１領域として、上記第１無機化合物を主成分とする第１層を含むとともに、上記第２領域として、上記第２無機化合物を主成分とする第２層を含み、
    　上記第１層と上記第２層との境界面が、上記量子ドット列と交差する、請求項１～４の何れか１項に記載の発光素子。
  6. 　上記第１領域における上記第１無機化合物の濃度は、上記第１領域における上記第２無機化合物の濃度よりも大きく、上記第２領域における上記第２無機化合物の濃度は、上記第２領域における上記第１無機化合物の濃度よりも大きい、請求項１～４の何れか１項に記載の発光素子。
  7. 　上記第１電極は陽極であり、
    　上記第２電極は陰極であり、
    　上記第２無機化合物は、上記第１無機化合物よりもバンドギャップが大きい、請求項６に記載の発光素子。
  8. 　上記第１電極は陽極であり、
    　上記第２電極は陰極であり、
    　上記第１無機化合物は、上記第２無機化合物よりもバンドギャップが大きい、請求項６に記載の発光素子。
  9. 　上記第１電極は陽極であり、
    　上記第２電極は陰極であり、
    　上記第１無機化合物は、上記第２無機化合物よりも正孔移動度が大きい、請求項６に記載の発光素子。
  10. 　上記第１電極は陽極であり、
    　上記第２電極は陰極であり、
    　上記第２無機化合物は、上記第１無機化合物よりも電子移動度が大きい、請求項６に記載の発光素子。
  11. 　上記第１無機化合物および上記第２無機化合物が金属硫化物である、請求項１～１０の何れか１項に記載の発光素子。
  12. 　上記第１無機化合物が硫化インジウムであり、
    　上記第２無機化合物が硫化マグネシウムである、請求項１～８、１０の何れか１項に記載の発光素子。
  13. 　上記第１無機化合物が硫化亜鉛であり、
    　上記第２無機化合物が硫化マグネシウムである、請求項１～８、１０の何れか１項に記載の発光素子。
  14. 　上記第１無機化合物が硫化インジウムであり、
    　上記第２無機化合物が硫化亜鉛である、請求項１～８、１０の何れか１項に記載の発光素子。
  15. 　上記発光層における、上記第２外縁部から少なくとも１ｎｍの範囲内に、上記マトリクス材における上記第２無機化合物の濃度が８０％以上の領域を含む、請求項１～１４の何れか１項に記載の発光素子。
  16. 　上記マトリクス材は、第３無機化合物をさらに含み、
    　上記マトリクス材は、上記直線方向に、少なくとも上記第３無機化合物を含む第３領域をさらに有し、
    　上記第３領域は、上記第２領域よりも上記第２外縁部側に設けられており、
    　上記第３領域における上記第３無機化合物の濃度と、上記第１領域および上記第２領域の少なくとも一方における、上記第３無機化合物の濃度と、が一定以上異なる、請求項１～１４の何れか１項に記載の発光素子。
  17. 　上記マトリクス材は、上記第２無機化合物よりもバンドギャップが大きい第３無機化合物をさらに含み、
    　上記マトリクス材は、上記直線方向に、少なくとも上記第３無機化合物を含む第３領域をさらに有し、
    　上記第３領域は、上記第２領域よりも上記第２外縁部側に設けられており、
    　上記第３領域における上記第３無機化合物の濃度が、上記第１領域および上記第２領域における上記第３無機化合物の濃度よりも高い、請求項７に記載の発光素子。
  18. 　上記マトリクス材は、上記第２無機化合物よりもバンドギャップが小さい第３無機化合物をさらに含み、
    　上記マトリクス材は、上記直線方向に、少なくとも上記第３無機化合物を含む第３領域をさらに有し、
    　上記第３領域は、上記第２領域よりも上記第２外縁部側に設けられており、
    　上記第３領域における上記第３無機化合物の濃度が、上記第１領域および上記第２領域における上記第３無機化合物の濃度よりも高い、請求項８に記載の発光素子。
  19. 　上記マトリクス材は、上記第２無機化合物よりも電子移動度が小さい第３無機化合物をさらに含み、
    　上記マトリクス材は、上記直線方向に、少なくとも上記第３無機化合物を含む第３領域をさらに有し、
    　上記第３領域は、上記第２領域よりも上記第２外縁部側に設けられており、
    　上記第３領域における上記第３無機化合物の濃度が、上記第１領域および上記第２領域における上記第３無機化合物の濃度よりも高い、請求項９に記載の発光素子。
  20. 　上記マトリクス材は、上記第２無機化合物よりも電子移動度が大きい第３無機化合物をさらに含み、
    　上記マトリクス材は、上記直線方向に、少なくとも上記第３無機化合物を含む第３領域をさらに有し、
    　上記第３領域は、上記第２領域よりも上記第２外縁部側に設けられており、
    　上記第３領域における上記第３無機化合物の濃度が、上記第１領域および上記第２領域における上記第３無機化合物の濃度よりも高い、請求項１０に記載の発光素子。
  21. 　上記第１無機化合物が硫化インジウムであり、
    　上記第２無機化合物が硫化亜鉛であり、
    　上記第３無機化合物が硫化マグネシウムである、請求項１６、１７、または１９に記載の発光素子。
  22. 　上記発光層における、上記第２外縁部から少なくとも１ｎｍの範囲内に、上記マトリクス材における上記第３無機化合物の濃度が８０％以上の領域を含む、請求項１６～２１の何れか１項に記載の発光素子。
  23. 　上記量子ドットは、コアとシェルとを有し、
    　上記マトリクス材に含まれる少なくとも一種の無機化合物のバンドギャップは、上記コアまたは上記シェルのバンドギャップよりも大きい、請求項１～２２の何れか１項に記載の発光素子。
  24. 　隣り合う上記量子ドットの上記コア間の平均距離が３ｎｍ以上である、請求項２３に記載の発光素子。
  25. 　前記マトリクス材が、上記発光層における上記複数の量子ドット間に充填されている、請求項１～２４の何れか１項に記載の発光素子。
  26. 　上記マトリクス材は、上記発光層の厚み方向と直交する面方向に１０００ｎｍ２以上の面積を有する連続膜を有している、請求項１～２５の何れか１項に記載の発光素子。
  27. 　上記複数の量子ドットは、上記マトリクス材中に分散されている、請求項１～２６の何れか１項に記載の発光素子。
  28. 　上記複数の量子ドットは、上記マトリクス材中に内包されている、請求項１～２７の何れか１項に記載の発光素子。
  29. 　上記マトリクス材は、ハロゲン元素をさらに含んでいる、請求項１～２８の何れか１項に記載の発光素子。
  30. 　上記マトリクス材は、上記ハロゲン元素を１原子％以上含んでいる、請求項２９に記載の発光素子。
  31. 　上記マトリクス材における、上記複数の量子ドットのそれぞれの最外面から１ｎｍ以内の領域での上記ハロゲン元素の総和の濃度の平均値が、上記マトリクス材における、上記複数の量子ドットのそれぞれの最外面からの距離が１ｎｍを超える領域での上記ハロゲン元素の総和の濃度の平均値よりも１０％以上高い、請求項２９または３０に記載の発光素子。
  32. 　請求項１～３１の何れか１項に記載の発光素子を備えている、表示装置。
  33. 　第１電極および第２電極と、上記第１電極および上記第２電極の間に設けられた発光層と、を備え、上記発光層は、複数の量子ドットと、マトリクス材と、を含み、上記マトリクス材は、第１無機化合物と、第２無機化合物と、を含み、上記マトリクス材は、上記発光層における上記第１電極側の第１外縁部と上記第２電極側の第２外縁部とを貫く直線方向に、少なくとも上記第１無機化合物を含む第１領域と、少なくとも上記第２無機化合物を含む第２領域と、を有し、上記第２領域は、上記第１領域よりも上記第２外縁部側に設けられており、上記第１領域における上記第１無機化合物の濃度と、上記第２領域における上記第１無機化合物の濃度と、が一定以上異なる発光素子の製造方法であって、
    　上記発光層を形成する発光層形成工程を含み、
    　上記発光層形成工程は、
    　上記複数の量子ドットと、上記第１無機化合物の前駆体と、ハロゲン化物イオンと、第１溶媒と、を含み、上記第１無機化合物の前駆体が熱分解して上記第１無機化合物を形成する量子ドット分散液を塗布して上記量子ドット分散液の塗膜を形成する量子ドット分散液塗布工程と、
    　上記量子ドット分散液の塗膜を上記第１無機化合物の前駆体の熱分解温度以上の温度で加熱して、上記第１無機化合物の前駆体の少なくとも一部を熱分解させるとともに上記第１溶媒を除去することで、上記複数の量子ドットと上記第１無機化合物を含むマトリクス材とを含む第１膜を成膜する第１膜成膜工程と、
    　上記第１膜上に、上記第２無機化合物の前駆体と、第２溶媒と、を含み、上記第２無機化合物の前駆体が熱分解して上記第２無機化合物を形成する第２無機化合物前駆体溶液を供給する第２無機化合物前駆体溶液供給工程と、
    　上記第２無機化合物前駆体溶液供給工程で供給された上記第２無機化合物前駆体溶液を、該第２無機化合物の前駆体の熱分解温度以上の温度で加熱して、上記第２無機化合物の前駆体の少なくとも一部を熱分解させるとともに上記第２溶媒を除去することで、上記第２無機化合物を含むマトリクス材を形成する第２無機化合物形成工程と、を含む発光素子の製造方法。
  34. 　上記発光層形成工程では、上記複数の量子ドットが上記発光層の層厚方向に垂直な方向に並ぶ量子ドット列が上記発光層の層厚方向に少なくとも１列あり、かつ、上記第１膜における、上記第１無機化合物を含むマトリクス材の一方の外縁部が上記量子ドット列と交差するように、上記量子ドット分散液に含まれる上記第１無機化合物の前駆体の濃度を調整する、請求項３３に記載の発光素子の製造方法。
  35. 　上記マトリクス材は、第３無機化合物をさらに含み、
    　上記発光層形成工程は、
    　上記第２無機化合物を含むマトリクス材上に、上記第３無機化合物の前駆体と、第３溶媒と、を含み、上記第３無機化合物の前駆体が熱分解して上記第３無機化合物を形成する第３無機化合物前駆体溶液を供給する第３無機化合物前駆体溶液供給工程と、
    　上記第３無機化合物前駆体溶液供給工程で供給された上記第３無機化合物前駆体溶液を、該第３無機化合物の前駆体の熱分解温度以上の温度で加熱して、上記第３無機化合物の前駆体の少なくとも一部を熱分解させるとともに上記第３溶媒を除去することで、上記第３無機化合物を含むマトリクス材を形成する第３無機化合物形成工程をさらに備えている、請求項３３または３４に記載の発光素子の製造方法。
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