説明

多層構造のナノ結晶およびその製造方法

【課題】青色領域で優れた発光効率を示すうえ、物質の安定性に優れた新しい構造のナノ結晶を提供する。
【解決手段】2種以上の物質からなる多層構造のナノ結晶において、前記物質の合金層を含むことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多層構造のナノ結晶およびその製造方法に係り、より詳しくは、2種以上の物質からなるナノ結晶において、前記物質の合金層を含むことを特徴とする多層構造のナノ結晶およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ナノ結晶は、数ナノサイズの結晶構造を有する物質であって、数百〜数千個程度の原子から構成されている。このように小さいサイズの物質は、単位体積当たりの表面積が広く、多くの部分の原子が物質の表面に露出するので、物質自体の固有特性とは異なる独特な電気的、磁気的、光学的、化学的、機械的特性がナノ結晶の物理的サイズを調節することで多様に調節されうる。ナノ結晶を合成する方法としては、MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)やMBE(molecular beam epitaxy)などのCVD法があり、最近では、界面活性剤の存在下に有機溶媒に前駆体物質を入れて結晶を成長させる化学的湿式方法が急速に発展しつつある。化学的湿式方法は、結晶が成長するときに界面活性剤が自然にナノ結晶の表面に配位されて分散剤の役割を担うようにすることにより、結晶の成長を調節する方法であって、MOCVDやMBEなどのCVD法より一層容易かつ低廉な工程によってナノ結晶の大きさと形状の均一度を調節することができるという利点を持つ。
【0003】
特許文献1は、発光効率が増加したコア−シェル構造を有する半導体ナノ結晶物質を開示しており、特許文献2は、そのようなコア−シェル構造を有する半導体ナノ結晶物質を製造する方法を開示している。このように形成されたコア−シェル構造の化合物半導体ナノ結晶は発光効率が30%〜50%まで増加するものと報告された。前述した従来の技術では、半導体ナノ結晶は大部分エネルギーバンドギャップのエッジでのみ転移が起こるため、純粋な波長で高効率の光を発光する特性を利用してディスプレイまたはバイオイメージセンサとして応用することができると明らかにしている。
【特許文献1】米国特許第6,322,901号明細書
【特許文献2】米国特許第6,207,229号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、青色で発光するコア−シェルナノ結晶を前記従来の技術によって製造するには小さいサイズのコア(直径2nm以下)を使用しなければならず、このような小さい結晶は、シェルを形成する過程で非常に不安定であって互いに凝集するという問題点などがあった。
【0005】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、青色領域で優れた発光効率を示すうえ、物質の安定性に優れた新しい構造のナノ結晶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明の一形態によれば、2種以上の物質からなるナノ結晶において、前記物質の合金層を含むことを特徴とする、多層構造のナノ結晶が提供される。
【0007】
また、本発明の他の形態によれば、(a)第1ナノ結晶を製造する段階と、(b)前記(a)段階で得られた前記第1ナノ結晶の表面上に前記第1ナノ結晶とは異なる種類の第2ナノ結晶を成長させる段階と、(c)前記第1ナノ結晶と前記第2ナノ結晶との界面に拡散によって合金層を形成する段階とを含む、多層構造のナノ結晶の製造方法が提供される。
【0008】
また、本発明のさらに他の形態によれば、前記製造方法で製造した多層構造のナノ結晶が提供される。
【0009】
また、本発明のさらに他の形態によれば、前記製造方法で製造した多層構造のナノ結晶を含む素子が提供される。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る多層構造のナノ結晶は、互いに異なる結晶の間に合金層が存在するため、物質の安定性を増加させる。その結果、本発明によれば、青色領域で発光効率が非常に優れた物質を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明についてより詳細に説明する。
【0012】
本発明の一形態は、2種以上の物質からなるナノ結晶において、前記物質の合金(alloy)層を含むことを特徴とする、多層構造のナノ結晶に関するものである。
【0013】
本発明に係る多層構造のナノ結晶に必須的に含まれる前記合金層は、ナノ結晶を構成する物質の界面の間に合金層として形成され、ナノ結晶を構成する物質の間に存在する格子定数の差を緩衝して物質の安定性を増進させる。
【0014】
図1は本発明の一実施形態に係る多層構造の球状ナノ結晶の構造を示している。図1(a)を参照すると、3次元構造を有する球状の場合には、球の内部から外部に向かって、順次コア、合金層およびシェルから構成されている。この際、図1(b)を参照すると、コア部分の体積が小さいかシェルがコアに拡散していく速度がさらに速い場合、合金層の拡散がコアの中心部分まで行われて合金コア−シェルの形を持つことができる。また、図1(c)を参照すると、シェルの厚さが薄いかコアがシェルに拡散していく速度がさらに速い場合、合金層の拡散がシェルの外部まで行われてコア−合金シェルの形を持つことができる。
【0015】
図2は、本発明の球状ナノ結晶構造でそれぞれ当該合金層が均一な合金相を形成せず、物質組成の勾配を有するグラディエント(gradient)構造を示している。
【0016】
図3は本発明の一実施形態に係る多層構造の棒状ナノ結晶の構造を示している。図3(a)を参照すると、2次元構造を有する棒状の場合には、長手方向に2種以上の物質が連結されて成長し、第1棒、合金層および第2棒から構成できる。また、図3(b)を参照すると、上記合金層が均質な金層形態ではない物質組成の勾配を有するグラディエント構造の合金層形態に形成されることができる。また、図3(c)を参照すると、棒状の場合でも、長手方向に2種以上の物質が連結されて成長するときに第1棒が短いか第2棒が第1棒に拡散していく速度がさらに速い場合、合金層の拡散が第1棒の端部まで行われて合金棒および第2棒の形で構成できる。
【0017】
図4は本発明の一実施形態に係る多層構造の三脚状ナノ結晶の構造を示している。図4(a)を参照すると、三脚状の場合には順次コアの周囲に第1棒、第2棒および第3棒が構成され、コアと3つの棒との界面に合金層がある構造で構成できる。図4(b)を参照すると、上記合金層が均質な金層形態ではない物質組成の勾配を有するグラディエント構造の合金層形態に形成されることができる。また、厚さ方向に2種以上の物質が連結されて成長するとき、コア棒、合金層およびシェル棒で構成できる。
【0018】
図5は本発明の一実施形態に係る多層構造のチューブ状ナノ結晶を示している。図5(a)を参照すると、コア、合金層、シェルがチューブ状に形成されている。図5(b)を参照すると、上記合金層が均質な金層形態ではない物質組成の勾配を有するグラディエント構造の合金層形態に形成されることができる。また、厚さ方向に2種以上の物質が連結されて成長するとき、コア棒の直径が小さいかシェル(外皮)が薄い場合、あるいはシェルとコアのいずれか一方の拡散速度がより速い場合、合金層の拡散によって合金コア棒−シェルの形またはコア棒−合金シェルの形を持つことができる。
【0019】
より具体的に、図1に示すように、本発明に係る多層構造のナノ結晶は、順次コア、合金層およびシェルから構成されることにより、シェル物質またはコア物質が他方の内部に拡散していくにつれて発光コアの実際サイズが減少しながら発光波長が青色領域に移動するので、大きさが相対的に大きいコアを使用しても青色領域で発光する特性を持つ。また、発光波長の移動は、シェル物質またはコア物質が他方の内部に拡散していくにつれて発光コアの化学的組成が変わるために発生するものと推定される。
【0020】
また、シェルとして用いた物質がコアより広いバンドギャップを有する物質の場合、シェルによるパッシベーション(passivation)および量子閉じ込め効果によって青色領域で発光効率が非常に向上した特性を持つ。
【0021】
一方、コアの周囲に形成された合金層は、コアとシェルとの間に存在する格子定数の差を緩衝するので、物質の安定性を増進させる特性を持つ。
【0022】
本発明に係るナノ結晶を構成する物質は、II−VI族またはIII−V族およびIV−VI族の半導体化合物または前記物質の混合物よりなる群から選択できる。
【0023】
具体的に、ナノ結晶を構成する物質は、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe、AlN、AlP、AlAs、GaN、GaP、GaAs、InN、InP、InAsおよび前記物質の混合物を例として挙げることができる。
【0024】
一方、本発明に係る多層構造のナノ結晶の形状は、球状、正四面体(tetrahedron)状、円筒状、棒状、三角状、円板(disc)状、三脚(tripod)状、テトラポッド(tetrapod)状、立方体(cube)状、ボックス箱(box)状、星(star)状およびチューブ(tube)状よりなる群から選択できるが、これらに限定されるものではない。
【0025】
以下、本発明に係る多層構造のナノ結晶を指すとき、「CdSe//ZnS」で表示する。前記「CdSe//ZnS」の表示は、CdSeナノ結晶とZnSナノ結晶との間に合金層が形成されていることを意味する。
【0026】
本発明の他の形態は、多層構造のナノ結晶の製造方法に関するものである。
【0027】
すなわち、本発明の製造方法は、(a)第1ナノ結晶を製造する段階と、(b)前記(a)段階で得られた第1ナノ結晶の表面上に第1ナノ結晶と異なる種類の第2ナノ結晶を成長させる段階と、(c)前記第1ナノ結晶と前記第2ナノ結晶との間の界面に拡散によって合金層を形成する段階とを含む多層構造のナノ結晶の製造方法に関するものである。
【0028】
より具体的に、本発明の製造方法において、前記(a)段階の第1ナノ結晶は、金属前駆体とV族またはVI族前駆体をそれぞれ溶媒および分散剤に仕込んだ後、これらを混合し反応させて形成し、前記(b)段階の第2ナノ結晶は、金属前駆体とV族またはVI族前駆体をそれぞれ溶媒および分散剤に仕込んだ後、これらを混合し反応させて第1ナノ結晶の表面上に成長させる。
【0029】
すなわち、金属前駆体とV族またはVI族前駆体をそれぞれ溶媒および分散剤に仕込み、これらを混合し反応させて第1ナノ結晶を形成した後、第2ナノ結晶の前駆体を溶媒および分散剤に仕込んだ溶液に、前記で合成した第1ナノ結晶を入れて反応させると、第1ナノ結晶の表面に第2ナノ結晶が成長し、第1ナノ結晶と第2ナノ結晶との界面に拡散によって合金層が形成される。
【0030】
前記合金層は、前記第1ナノ結晶と前記第2ナノ結晶との界面において第2ナノ結晶を構成する物質が第1ナノ結晶の内部に拡散し、あるいは第1ナノ結晶を構成する物質が第2ナノ結晶の内部に拡散して形成されるが、拡散していく層が減少することにより、第1ナノ結晶と第2ナノ結晶との間に合金層が形成された新しい構造のナノ結晶を製造することができる。前記合金層は、ナノ結晶を構成する物質の間に存在する格子定数の差を緩衝して物質の安定性を増進させる。この際、拡散していく層が減少して完全に無くなることにより、第1ナノ結晶−合金層、合金層−第2ナノ結晶の形を持つこともできる。
【0031】
一方、本発明の製造方法は、前記(b)段階および(c)段階を2回以上繰り返し行うことを含む。すなわち、コア−シェル構造の場合には、前記(b)段階および(c)段階によって製造された多層構造のナノ結晶を再び(b)段階に投入して反応させると、その表面が成長しながら別の層を確保することができ、棒構造の場合には、三脚状またはテトラポッド状に形成できる。
【0032】
本発明に係る多層構造のナノ結晶の製造方法において、前記(a)および(b)段階の金属前駆体としては、ジメチル亜鉛(dimethyl zinc)、ジエチル亜鉛(diethyl zinc)、酢酸亜鉛(Zinc acetate)、亜鉛アセチルアセトナート(Zinc acetylacetonate)、ヨウ化亜鉛(Zinc iodide)、臭化亜鉛(Zinc bromide)、塩化亜鉛(Zinc chloride)、フッ化亜鉛(Zinc fluoride)、炭酸亜鉛(Zinc carbonate)、シアン化亜鉛(Zinc cyanide)、窒化亜鉛(Zinc nitrate)、酸化亜鉛(Zinc oxide)、過酸化亜鉛(Zinc peroxide)、過塩素酸亜鉛(Zinc perchlorate)、硫酸亜鉛(Zinc sulfate)、ジメチルカドミウム(dimethyl cadmium)、ジエチルカドミウム(diethyl cadmium)、酢酸カドミウム(Cadmium acetate)、カドミウムアセチルアセトナート(Cadmium acetylacetonate)、ヨウ化カドミウム(Cadmium iodide)、臭化カドミウム(Cadmium bromide)、塩化カドミウム(Cadmium chloride)、フッ化カドミウム(Cadmium fluoride)、炭酸カドミウム(Cadmium carbonate)、硝酸カドミウム(Cadmium nitrate)、酸化カドミウム(Cadmium oxide)、過塩素酸カドミウム(Cadmium perchlorate)、リン化カドミウム(Cadmium phosphide)、硫酸カドミウム(Cadmium sulfate)、酢酸水銀(Mercury acetate)、ヨウ化水銀(Mercury iodide)、臭化水銀(Mercury bromide)、塩化水銀(Mercury chloride)、フッ化水銀(Mercury fluoride)、シアン化水銀(Mercury cyanide)、硝酸水銀(Mercury nitrate)、酸化水銀(Mercury oxide)、過塩素酸水銀(Mercury perchlorate)、硫酸水銀(Mercury sulfate)、酢酸鉛(Lead acetate)、臭化鉛(Lead bromide)、塩化鉛(Lead chloride)、フッ化鉛(Lead fluoride)、酸化鉛(Lead oxide)、過塩素酸鉛(Lead perchlorate)、硝酸鉛(Lead nitrate)、硫酸鉛(lead sulfate)、炭酸鉛(Lead carbonate)、酢酸錫(Tin acetate)、錫ビスアセチルアセトナート(Tin bisacetylacetonate)、臭化錫(Tin bromide)、塩化錫(Tin chloride)、フッ化錫(Tin fluoride)、酸化錫(Tin oxide)、硫酸錫(Tin sulfate)、四塩化ゲルマニウム(Germanium tetrachloride)、酸化ゲルマニウム(germanium oxide)、ゲルマニウムエトキシド(germanium ethoxide)、ガリウムアセチルアセトナート(Gallium acetylacetonate)、塩化ガリウム(Gallium chloride)、フッ化ガリウム(Gallium fluoride)、酸化ガリウム(Gallium oxide)、硝酸ガリウム(Gallium nitrate)、硫酸ガリウム(Gallium sulfate)、塩化インジウム(Indium chloride)、酸化インジウム(Indium oxide)、硝酸インジウム(Indium nitrate)および硫酸インジウム(Indium sulfate)を例として挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0033】
また、本発明に係る多層構造のナノ結晶の製造方法において、前記(a)段階および(b)段階のVI族またはV族元素化合物としては、ヘキサンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、メルカプトプロピルシランなどのアルキルチオール化合物;サルファ−トリオクチルホスフィン(S−TOP)、サルファ−トリブチルホスフィン(S−TBP)、サルファ−トリフェニルホスフィン(S−TPP)、サルファ−トリオクチルアミン(S−TOA)、トリメチルシリルサルファ(trimethylsilyl sulfur)、硫化アンモニウム、硫化ナトリウム、セレン−トリオクチルホスフィン(Se−TOP)、セレン−トリブチルホスフィン(Se−TBP)、セレン−トリフェニルホスフィン(Se−TPP)、テルル−トリオクチルホスフィン(Te− TOP)、テルル−トリブチルホスフィン(Te−TBP)、テルル−トリフェニルホスフィン(Te−TPP)、トリメチルシリルホスフィン(trimethylsilyl phosphine)およびトリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィンを含むアルキルホスフィン(alkyl phosphine)、酸化ヒ素(Arsenic oxide)、塩化ヒ素(Arsenic chloride)、硫酸ヒ素(Arsenic sulfate)、臭化ヒ素(Arsenic bromide)、ヨウ化ヒ素(Arsenic iodide)、酸化窒素(Nitric oxide)、硫酸(Nitric acid)および硝酸アンモニウム(Ammonium nitrate)などを例として挙げることができる。
【0034】
この際、前駆体の反応性に応じて前駆体の濃度および注入速度を適切に調節することにより、金属が粒子の形で剥離し、あるいは金属とVI族またはV族の元素前駆体とが反応して別途に粒子を形成するなどの副反応が起こらないようにすることが好ましい。
【0035】
一方、本発明に係る多層構造のナノ結晶の製造方法において、前記(a)段階および(b)段階の溶媒としては、炭素数6〜22の第1級アルキルアミン、炭素数6〜22の第2級アルキルアミン、炭素数6〜22の第3級アルキルアミン、炭素数6〜22の第1級アルコール、炭素数6〜22の第2級アルコール、炭素数6〜22の第3級アルコール、炭素数6〜22のケトンおよびエステル、炭素数6〜22の窒素または硫黄を含んだヘテロ環化合物(heterocyclic compound)、炭素数6〜22のアルカン、炭素数6〜22のアルケン、炭素数6〜22のアルキン、トリオクチルホスフィンおよびトリオクチルホスフィンオキシドを例として挙げることができる。
【0036】
また、本発明に係る多層構造のナノ結晶の製造方法において、前記(a)および(b)段階の分散剤としては、末端にカルボキシル基(COOH基)を有する炭素数6〜22のアルカンまたはアルケン、末端にホスホン基(POOH基)を有する炭素数6〜22のアルカンまたはアルケン、末端にスルホン基(SOOH基)を有する炭素数6〜22のアルカンまたはアルケン、および末端にアミン基(NH基)を有する炭素数6〜22のアルカンまたはアルケンを例として挙げることができる。
【0037】
具体的に、前記分散剤は、オレイン酸(oleic acid)、ステアリン酸(stearic acid)、パルミチン酸(palmitic acid)、ヘキシルホスホン酸(hexyl phosphonic acid)、n−オクチルホスホン酸(n−octyl phosphonic acid)、テトラデシルホスホン酸(tetradecyl phosphonic acid)、オクタデシルホスホン酸(octadecyl phosphonic acid)、n−オクチルアミン(n−octyl amine)およびヘキサデシルアミン(hexadecyl amine)などを例として挙げることができる。
【0038】
本発明に係る多層構造のナノ結晶の製造方法において、結晶成長を容易にし且つ溶媒の安定性を保障するための前記(a)段階および(b)段階における好ましい反応温度範囲は、それぞれ100℃〜460℃、より好ましくは120℃〜390℃、よりさらに好ましくは150℃〜360℃である。
【0039】
また、本発明に係る多層構造のナノ結晶の製造方法において、反応速度の調節が容易な前記(a)段階および(b)段階における反応時間は、それぞれ好ましくは5秒〜4時間、より好ましくは10秒〜3時間、よりさらに好ましくは20秒〜2時間である。
【0040】
一方、本発明に係る多層構造のナノ結晶の製造方法において、前記(b)段階で反応温度、反応時間および第2ナノ結晶の金属前駆体物質の濃度を変化させることにより、前記(c)段階における拡散速度を調節することができる。したがって、同じサイズの第1ナノ結晶物質を使用しても、発光波長が異なる物質を得ることができる。同じ原理により、異なるサイズの第1ナノ結晶物質を使用しても、拡散速度を調節することにより、同じ波長で発光する物質を得ることができる。
【0041】
また、前記(b)段階で反応温度を段階的に変化させることにより、前記(c)段階における拡散速度を調節することにより、同じサイズの第1ナノ結晶物質を使用しても、発光波長の異なる物質を得ることができる。
【0042】
一方、本発明に係る前記多層構造のナノ結晶の製造方法において、青色波長で発光効率を増加させるための(b)段階の金属前駆体の濃度は、0.001M〜2Mであることが好ましく、より好ましくは0.1M〜1.6Mである。
【0043】
また、本発明に係る前記多層構造のナノ結晶の製造方法において、青色波長で発光効率を増加させるための(b)段階の金属前駆体に対するVI族またはV族元素のモル比は、VI族またはV族元素:金属前駆体の比が100:1〜1:50であることが好ましく、より好ましくは50:1〜1:10である。
【0044】
本発明の他の形態は、前記製造方法によって製造された多層構造のナノ結晶に関するものである。前記ナノ結晶の形状は、球状、正四面体状、円筒状、棒状、三角状、円板状、三脚状、テトラポッド状、立方体状、箱状、星状およびチューブ状よりなる群から選択できるが、これらに限定されるものではない。
【0045】
また、前記ナノ結晶の発光領域は、350nm〜700nm、より好ましくは380nm〜490nmであり、前記領域内で最大発光ピークを示しながら青色光を発する。このような青色光を発するナノ結晶の発光効率は、0.1%〜100%、より好ましくは20%〜100%である。
【0046】
一方、本発明の多層構造のナノ結晶は、ディスプレイ、センサ、エネルギー分野に様々に応用でき、特に青色発光素子の発光層の形成の際に有用である。
【0047】
すなわち、本発明の他の形態は、多層構造のナノ結晶を含む素子に関するものであり、具体的には、前記多層構造のナノ結晶を発光層に導入した有機無機電気発光素子に関するものである。
【0048】
より具体的に、本発明の有機無機電気発光素子の構造は、図6に示すように、基板10、正孔注入電極20、正孔輸送層30、発光層40、電子輸送層50および電子注入電極60を順次含み、前記発光層40が半導体である本発明の多層構造のナノ結晶を含むことを特徴とする。
【0049】
必要であれば、本発明では、発光層40と電子輸送層50との間に正孔抑制層70を導入してもよい。
【0050】
本発明の電気発光素子に使用される基板10は、通常用いられる基板を使用することができ、具体的に、透明性、表面平滑性、取扱容易性および防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板が好ましい。さらに具体的な例としては、ガラス基板、テレフタル酸ポリエチレン基板、ポリカーボネート基板などがある。
【0051】
正孔注入電極20を構成する材料は、伝導性金属またはその酸化物であって、具体的な例としてはITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)およびイリジウム(Ir)などを使用することができる。
【0052】
一方、本発明の正孔輸送層30を構成する材料としては、通常用いられる物質であればいずれも使用することができ、その具体的な例としては、ポリ(3,4−エチレンジオフェン)(PEDOT)/ポリスチレンパラスルフォネート(PSS)、ポリ−N−ビニルカルバゾール(poly−N−vinylcarbazole)誘導体、ポリフェニレンビニレン(polyphenylenevinylene)誘導体、ポリパラフェニレン(polyparaphenylene)誘導体、ポリメタクリレート(polymethaacrylate)誘導体、ポリ(9,9−オクチルフルオレン)(poly(9,9−octylfluorene))誘導体、ポリ(スピロ−フルオレン)(poly(spiro−fluorene))誘導体、およびTPD(N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス−(フェニル)−ベンジジン)を含むが、必ずしもこれらに限定されるものではない。本発明において、正孔輸送層の厚さは10〜100nmが好ましい。
【0053】
本発明の電子輸送層50を構成する材料としては、通常用いられる物質を使用することができる。その具体的な例としては、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール系化合物、オキシジアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、フリレン系化合物、およびトリス(8−ヒドロキシキノリン)−アルミニウム(Alq3)、ビス(2−メチル−8−キノラート)(p−フェニル−フェノラート)アルミニウム(Balq)、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(トリフェニルシロキシ)アルミニウム(III)(Salq)などのアルミニウム錯体を挙げることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。本発明において、電子輸送層の厚さは10〜100nmが好ましい。
【0054】
本発明の電子注入電極60を構成する材料は、容易な電子注入のために仕事関数の小さい金属、すなわちI、Ca、Ba、Ca/Al、LiF/Ca、LiF/Al、BaF/Al、BaF/Ca/Al、Al、Mg、Ag:Mg合金などを含むが、必ずしもこれらに限定されるものではない。本発明において、好ましい電子注入電極の厚さは50nm〜300nmである。
【0055】
本発明の正孔抑制層70を構成する材料は、当該技術分野で通常用いられる物質を使用することができる。具体的な例としては、3−(4−ビフェニイル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)、2,9−ジメチル−1,10−フェナントロリン(BCP)、フェナントロリン(phenanthrolines)系化合物、イミダゾール系化合物、トリアゾール(triazoles)系化合物、オキサジアゾール(oxadiazoles)系化合物およびアルミニウム錯体などを含むが、必ずしもこれらに限定されるものではない。本発明において、好ましい正孔抑制層の厚さは5〜50nmである。
【実施例】
【0056】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明する。しかしながら、下記の実施例は、本発明を説明するためのもので、本発明を制限するものではない。
【0057】
実施例1.CdSeナノ結晶および多層構造のCdSe//ZnS合成
トリオクチルアミン(Trioctylamine、以下「TOA」という)16g、オクタデシルホスホン酸0.3gおよび酸化カドミウム0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込んだ後、攪拌しながら反応温度を300℃に調節した。
【0058】
これとは別に、Se粉末をトリオクチルホスフィン(TOP)に溶解させてSe濃度約2M程度のSe−TOP錯体溶液を作った。前記攪拌されている反応混合物に2M Se−TOP錯体溶液2mLを速い速度で注入し、約2分間反応させた。
【0059】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒(non solvent)としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに分散させてCdSeナノ結晶溶液を合成した。
【0060】
TOA8g、オレイン酸0.1gおよび酢酸亜鉛0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込み、攪拌しながら反応温度を300℃に調節した。前記で合成したCdSeナノ結晶溶液を反応物に添加した後、S−TOP錯体溶液をゆっくり加えて約1時間反応させることによりCdSeナノ結晶の表面上にZnSナノ結晶を成長させ、その界面に拡散によって合金層を形成させた。
【0061】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに分散させて5nmサイズの多層構造のナノ結晶CdSe//ZnSを合成した。
【0062】
こうして得られたナノ結晶は、365nmUVランプの下で青色にて発光した。本実施例で得たコアCdSeナノ結晶と多層構造のCdSe//ZnSナノ結晶の透過電子顕微鏡写真(TEM)をそれぞれ図7および図8に示し、光励起発光スペクトルを調査して図9に示した。図9に示すように、発光波長の中心はそれぞれ470nm、496nmであった。
【0063】
実施例2.反応温度による多層構造のCdSe//ZnS合成効果
TOA8g、オレイン酸0.1gおよび酢酸亜鉛0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込み、攪拌しながら反応温度をそれぞれ220℃、260℃、300℃および320℃に調節した。実施例1で合成したCdSeナノ結晶溶液を反応物に添加した後、S−TOP錯体溶液をゆっくり加えて約1時間反応させることによりCdSeナノ結晶の表面上にZnSナノ結晶を成長させ、その界面に拡散によって合金層を形成させた。
【0064】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに分散させて5nmサイズの多層構造のナノ結晶CdSe//ZnSを合成した。
【0065】
コアとして用いたCdSeの発光波長の中心が522nmであり、反応後得られた多層構造のナノ結晶CdSe//ZnSは反応温度によって異なる青色で発光した。反応温度による発光波長の変化を表1にまとめた。
【0066】
【表1】

【0067】
実施例3.反応時間による多層構造のCdSe//ZnS合成効果
TOA8g、オレイン酸0.1gおよび酢酸亜鉛0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込み、攪拌しながら反応温度を300℃に調節した。実施例1で合成したCdSeナノ結晶溶液を反応物に添加した後、S−TOP錯体溶液をゆっくり加えてそれぞれ5分、20分、40分、1時間反応させることによりCdSeナノ結晶の表面上にZnSナノ結晶を成長させ、その界面に拡散によって合金層を形成させた。
【0068】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに分散させて5nmサイズの多層構造のナノ結晶CdSe//ZnSを合成した。
【0069】
こうして得られたナノ結晶は、365nmUVランプの下で青色にて発光した。コアとして用いたCdSeの発光波長の中心が496nmであり、こうして得られたナノ結晶は反応時間によって異なる青色で発光した。反応時間による発光波長の変化を表2にまとめた。
【0070】
【表2】

【0071】
実施例4.前駆体の濃度によるCdSe//ZnS合成効果
TOA8g、オレイン酸をそれぞれ0.01g、0.05、0.1g、および酢酸亜鉛をそれぞれ0.04mmol、0.2mmol、0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込み、攪拌しながら反応温度を300℃に調節した。実施例1で合成したCdSeナノ結晶溶液を反応物に添加した後、S−TOP錯体溶液をゆっくり加えて約30分間反応させることによりCdSeナノ結晶の表面上にZnSナノ結晶を成長させ、その界面に拡散によって合金層を形成させた。
【0072】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに分散させて5nmサイズの多層構造のナノ結晶CdSe//ZnSを合成した。
【0073】
コアとして用いたCdSeの発光波長の中心が496nmであり、反応後得られたナノ結晶は前駆体の濃度によって異なる青色で発光した。前駆体の濃度による発光波長の変化を表3にまとめた。
【0074】
【表3】

【0075】
実施例5.追加反応温度の調節による多層構造のCdSe//ZnS合成
TOA16g、オクタデシルホスホン酸0.3gおよび酸化カドミウム0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込み、攪拌しながら反応温度を300℃に調節した。これとは別途に、Se粉末をトリオクチルホスフィン(TOP)に溶解させてSe濃度約2M程度のSe−TOP錯体溶液を作った。前記攪拌されている反応混合物に2M Se−TOP錯体溶液2mLを速い速度で注入し、約2分間反応させた。
【0076】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに分散させてCdSeナノ結晶溶液を合成した。
【0077】
TOA8g、オレイン酸0.1gおよび酢酸亜鉛0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込み、攪拌しながら反応温度を260℃に調節した。前記で合成したCdSeナノ結晶溶液を反応物に添加した後、S−TOP錯体溶液をゆっくり加えて約1時間反応させた。1時間反応後、反応温度をゆっくり増加させて300℃に合わせ、その温度で約1時間反応させてCdSeナノ結晶の表面上にZnSナノ結晶を成長させ、その界面に拡散によって合金層を形成させた。
【0078】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに分散させて5nmサイズの多層構造のナノ結晶CdSe//ZnSを合成した。
【0079】
コアとして用いたCdSe、260℃で1時間反応させて得たナノ結晶、および260℃で1時間反応させ後300℃で1時間反応させて得たナノ結晶の各光励起発光スペクトルを調査して図10に示した。図10に示すように、発光波長の中心はそれぞれ498nm、492nm、466nmであった。
【0080】
実施例6.多層構造のCdSe//ZnSe合成
TOA8g、オレイン酸0.1gおよび酢酸亜鉛0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込み、攪拌しながら反応温度を300℃に調節した。実施例1で合成したCdSeナノ結晶溶液を反応物に添加した後、Se−TOP錯体溶液をゆっくり加えて約1時間反応させることにより、CdSeナノ結晶の表面上にZnSeナノ結晶を成長させ、その界面に拡散によって合金層を形成させた。
【0081】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに分散させて5nmサイズの多層構造のナノ結晶CdSe//ZnSeを合成した。
【0082】
こうして得られたナノ結晶は、365nmUVランプの下で青色にて発光した。本実施例で得たナノ結晶とコアとして用いたCdSeの各光励起発光スペクトルを調査して図11に示した。図11に示すように、発光波長の中心はそれぞれ472nm、496nmであった。
【0083】
実施例7.CdSeSナノ結晶の合成および多層構造のCdSeS//ZnS合成
TOA16g、オレイン酸0.5gおよび酸化カドミウム0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込み、攪拌しながら反応温度を300℃に調節した。
【0084】
これとは別に、Se粉末をトリオクチルホスフィン(TOP)に溶解させてSe濃度約0.25M程度のSe−TOP錯体溶液を作り、S粉末をTOPに溶解させてS濃度約1.0M程度のS−TOP錯体溶液を作った。前記攪拌されている反応混合物にS−TOP錯体溶液0.9mLとSe−TOP錯体溶液0.1mLの混合物を速い速度で注入し、4分間さらに攪拌した。
【0085】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに1wt%溶液となるように分散させてCdSeSナノ結晶溶液を合成した。
【0086】
TOA8g、オレイン酸0.1gおよび酢酸亜鉛0.4mmolを同時に125mLの還流コンデンサ付きフラスコに仕込み、攪拌しながら反応温度を300℃に調節した。前記で合成したCdSeSナノ結晶溶液を反応物に添加した後、S−TOP錯体溶液をゆっくり加えて約1時間反応させることにより、CdSeSナノ結晶の表面上にZnSナノ結晶を成長させ、その界面に拡散によって合金層を形成させた。
【0087】
反応が終結すると、反応混合物の温度をできる限り速く常温に降温し、非溶媒としてのエタノールを加えて遠心分離を行った。遠心分離された沈澱物を除いた溶液の上澄み液は捨て、沈澱物はトルエンに分散させて5nmサイズの多層構造のナノ結晶CdSeS//ZnSを合成した。
【0088】
こうして得られたナノ結晶は、365nmUVランプの下で青色にて発光した。本実施例で得たナノ結晶溶液とコアとして用いたCdSeS溶液の各光励起発光スペクトルを調査して図12に示した。図12に示すように、発光波長の中心はそれぞれ527nm、540nmであった。
【0089】
実施例8.青色発光CdSe//ZnSナノ結晶を発光層として用いた有機無機ハイブリッド電気発光素子の製作
本実施例は、実施例1で製造したCdSe//ZnSナノ結晶を電気発光素子の発光素材として用いた有機無機ハイブリッド電気発光素子の製造例である。
【0090】
ガラス基板上にITOがパターニングされている基板の上部に、正孔伝達物質のN,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス−(フェニル)−ベンジジン(TPD)3重量%で製造されたクロロホルム溶液と実施例1で製造したCdSe//ZnS1重量%で製造されたクロロホルム溶液とを混合してスピンコートし、これを乾燥させて正孔伝達層と発光層を形成した。
【0091】
完全に乾燥させた前記ナノ結晶発光層の上部に正孔抑制層の3−(4−ビフェニイル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)を10nm蒸着し、電子輸送層のtris−(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq-)を30nmの厚さに蒸着し、この上部に厚さ1nmのLiFを蒸着し、さらにアルミニウムを200nmの厚さに蒸着して陰極を形成することにより、電気発光素子を完成した。
【0092】
本実施例で得た有機無機ハイブリッド電気発光素子の構造を図6に示し、前記電気発光素子の電気発光スペクトルを調査して図13に示した。図13に示すように、発光波長は約460nmであり、FWHMは約36nmであり、明度は500Cd/m、装置の効率は1.5Cd/Aであった。
【図面の簡単な説明】
【0093】
【図1】本発明に係る球状ナノ結晶構造の模式図である。
【図2】本発明に係る球状ナノ結晶において合金層が物質組成の勾配を有するグラディエント構造の模式図である。
【図3】本発明に係る棒状ナノ結晶および前記構造において合金層が物質組成の勾配を有するグラディエント構造の模式図である。
【図4】本発明に係る三脚状ナノ結晶構造および前記構造において合金層が物質組成の勾配を有するグラディエント構造の模式図である。
【図5】本発明に係るチューブ状ナノ結晶構造および前記構造において合金層が物質組成の勾配を有する構造の模式図である。
【図6】本発明に係る有機無機ハイブリッド電気発光素子の概略断面図である。
【図7】実施例1で得たCdSeコアナノ結晶の透過電子顕微鏡写真である。
【図8】実施例1で得たCdSe//ZnSナノ結晶の透過電子顕微鏡写真である。
【図9】実施例1で得たCdSe//ZnSナノ結晶とCdSeコアナノ結晶の光励起発光スペクトルである。
【図10】実施例5で得たCdSe//ZnSナノ結晶とCdSeコアナノ結晶の光励起発光スペクトルである。
【図11】実施例6で得たCdSe//ZnSeナノ結晶とCdSeコアナノ結晶の光励起発光スペクトルである。
【図12】実施例7で得たCdSeS//ZnSナノ結晶とCdSeSコアナノ結晶の光励起発光スペクトルである。
【図13】実施例8で得た有無機ハイブリッド電気発光素子に使用されたナノ結晶の電気発光スペクトルである。
【符号の説明】
【0094】
10 基板、
20 正孔注入電極、
30 正孔輸送層、
40 発光層、
50 電子輸送層、
60 電子注入電極、
70 正孔抑制層。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
2種以上の物質からなるナノ結晶において、前記2種以上の物質の合金層を含むことを特徴とする、多層構造のナノ結晶。
【請求項2】
前記合金層が、2種以上の物質の界面に形成された合金層であることを特徴とする、請求項1に記載のナノ結晶。
【請求項3】
前記合金層が、物質組成の勾配を有する合金層であることを特徴とする、請求項1に記載のナノ結晶。
【請求項4】
前記合金層が、2種以上の物質の中で一つが合金層に含まれることを特徴とする、請求項1に記載のナノ結晶。
【請求項5】
前記合金層が、第1物質が第2物質に拡散して形成されることを特徴とする、請求項1に記載のナノ結晶。
【請求項6】
前記合金層が、第2物質が第1物質に拡散して形成されることを特徴とする、請求項1に記載のナノ結晶。
【請求項7】
前記ナノ結晶を構成する物質が、II−VI族またはIII−V族およびIV−VI族の半導体化合物およびこれらの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載のナノ結晶。
【請求項8】
前記ナノ結晶を構成する物質が、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe、AlN、AlP、AlAs、GaN、GaP、GaAs、InN、InP、InAsおよびこれらの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載のナノ結晶。
【請求項9】
前記ナノ結晶の形状が、球状、正四面体状、円筒状、棒状、三角状、円板状、三脚状、テトラポッド状、立方体状、箱状、星状およびチューブ状よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載のナノ結晶。
【請求項10】
(a)第1ナノ結晶を製造する段階と、
(b)前記(a)段階で得られた第1ナノ結晶の表面上に第1ナノ結晶とは異なる種類の第2ナノ結晶を成長させる段階と、
(c)前記第1ナノ結晶と前記第2ナノ結晶との界面に拡散によって合金層を形成する段階とを含む、多層構造のナノ結晶の製造方法。
【請求項11】
前記(b)段階および前記(c)段階を2回以上繰り返し行うことを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
前記(a)段階の第1ナノ結晶および前記(b)段階の第2ナノ結晶が、金属前駆体とV族またはVI族前駆体とをそれぞれ溶媒および分散剤に仕込んだ後にこれらを混合し、反応させて形成されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項13】
前記(a)段階において、第1ナノ結晶が、金属前駆体とV族またはVI族前駆体とを第1溶媒および第1分散剤に仕込んだ後にこれらを混合し、反応させて形成され、
前記(b)段階において、第2溶媒および第2分散剤に第2ナノ結晶の前駆体を含む溶液に第1ナノ結晶を仕込んだ後にこれらを混合し、反応させて第1ナノ結晶の表面上に第2ナノ結晶が形成されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項14】
前記合金層が、第1ナノ結晶と第2ナノ結晶との合金からなり前記第1ナノ結晶と前記第2ナノ結晶との界面に形成された合金層であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項15】
前記合金層が、物質組成の勾配を有する、前記第1ナノ結晶と前記第2ナノ結晶との合金で形成された合金層であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項16】
前記合金層が、前記第2ナノ結晶を構成する物質が前記第1ナノ結晶を構成する物質に拡散して形成されることを特徴にする、請求項10に記載の方法。
【請求項17】
前記第1ナノ結晶を構成する物質が合金層に含まれることを特徴とする、請求項16に記載の方法。
【請求項18】
前記合金層が、前記第1ナノ結晶を構成する物質が前記第2ナノ結晶を構成する物質に拡散して形成されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項19】
第2ナノ結晶を構成する物質が合金層に含まれることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
【請求項20】
前記金属前駆体が、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、酢酸亜鉛、亜鉛アセチルアセトナート、ヨウ化亜鉛、臭化亜鉛、塩化亜鉛、フッ化亜鉛、炭酸亜鉛、シアン化亜鉛、窒化亜鉛、酸化亜鉛、過酸化亜鉛、過塩素酸亜鉛、硫酸亜鉛、ジメチルカドミウム、ジエチルカドミウム、酢酸カドミウム、カドミウムアセチルアセトナート、ヨウ化カドミウム、臭化カドミウム、塩化カドミウム、フッ化カドミウム、炭酸カドミウム、硝酸カドミウム、酸化カドミウム、過塩素酸カドミウム、リン化カドミウム、硫酸カドミウム、酢酸水銀、ヨウ化水銀、臭化水銀、塩化水銀、フッ化水銀、シアン化水銀、硝酸水銀、酸化水銀、過塩素酸水銀、硫酸水銀、酢酸鉛、臭化鉛、塩化鉛、フッ化鉛、酸化鉛、過塩素酸鉛、硝酸鉛、硫酸鉛、炭酸鉛、酢酸錫、錫ビスアセチルアセトナート、臭化錫、塩化錫、フッ化錫、酸化錫、硫酸錫、四塩化ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム、ゲルマニウムエトキシド、ガリウムアセチルアセトナート、塩化ガリウム、フッ化ガリウム、酸化ガリウム、硝酸ガリウム、硫酸ガリウム、塩化インジウム、酸化インジウム、硝酸インジウムおよび硫酸インジウムよりなる群から選択されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
【請求項21】
前記VI族またはV族元素化合物が、ヘキサンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、メルカプトプロピルシランからなるアルキルチオール化合物;サルファ−トリオクチルホスフィン(S−TOP)、サルファ−トリブチルホスフィン(S−TBP)、サルファ−トリフェニルホスフィン(S−TPP)、サルファ−トリオクチルアミン(S−TOA)、トリメチルシリルサルファ、硫化アンモニウム、硫化ナトリウム、セレン−トリオクチルホスフィン(Se−TOP)、セレン−トリブチルホスフィン(Se−TBP)、セレン−トリフェニルホスフィン(Se−TPP)、テルル−トリオクチルホスフィン(Te−TOP)、テルル−トリブチルホスフィン(Te−TBP)、テルル−トリフェニルホスフィン(Te−TPP)、トリメチルシリルホスフィンおよびトリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィンからなるアルキルホスフィン、酸化ヒ素、塩化ヒ素、硫酸ヒ素、臭化ヒ素、ヨウ化ヒ素、酸化窒素、硫酸および硝酸アンモニウムよりなる群から選択されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
【請求項22】
前記溶媒が、炭素数6〜22の第1級アルキルアミン、炭素数6〜22の第2級アルキルアミン、炭素数6〜22の第3級アルキルアミン、炭素数6〜22の第1級アルコール、炭素数6〜22の第2級アルコール、炭素数6〜22の第3級アルコール、炭素数6〜22のケトンおよびエステル、炭素数6〜22の窒素または硫黄を含んだヘテロ環化合物、炭素数6〜22のアルカン、炭素数6〜22のアルケン、炭素数6〜22のアルキン、トリオクチルホスフィンおよびトリオクチルホスフィンオキシドよりなる群から選択されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
【請求項23】
前記分散剤が、末端にカルボキシル基を有する炭素数6〜22のアルカンまたはアルケン、末端にホスホン酸基を有する炭素数6〜22のアルカンまたはアルケン、末端にスルホン酸基を有する炭素数6〜22のアルカンまたはアルケン、および末端にアミン基を有する炭素数6〜22のアルカンまたはアルケンよりなる群から選択されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
【請求項24】
前記分散剤が、オレイン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ヘキシルホスホン酸、n−オクチルホスホン酸、テトラデシルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、n−オクチルアミンおよびヘキサデシルアミンよりなる群から選択されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
【請求項25】
前記(a)段階および前記(b)段階の反応温度がそれぞれ100℃〜460℃であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項26】
前記(a)段階および前記(b)段階の反応時間がそれぞれ5秒〜4時間であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項27】
前記(b)段階の反応温度を段階的に上昇または下降させることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項28】
前記(b)段階の金属前駆体の濃度が0.001M〜2Mであることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項29】
前記(b)段階の金属前駆体に対するVI族またはV族元素のモル比が100:1〜1:50(VI族またはV族元素:金属前駆体)であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項30】
請求項10に記載の方法で製造した多層構造のナノ結晶。
【請求項31】
前記ナノ結晶の形状が、球状、正四面体状、円筒状、棒状、三角状、円板状、三脚状、テトラポッド状、立方体状、箱状、星状およびチューブ状よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項30に記載のナノ結晶。
【請求項32】
最大発光ピークが350nm〜700nmであり、発光効率が0.1%〜100%であることを特徴とする、請求項30に記載のナノ結晶。
【請求項33】
請求項30に記載の多層構造のナノ結晶を含む素子。
【請求項34】
前記素子が有機無機ハイブリッド電気発光素子であることを特徴とする、請求項33に記載の素子。
【請求項35】
前記有機無機ハイブリッド電気発光素子が、(i)基板、(ii)正孔注入電極、(iii)正孔輸送層および発光層、(iv)電子輸送層および(v)電子注入電極を順次含み、前記発光層が半導体である前記多層構造のナノ結晶を含むことを特徴とする、請求項34に記載の素子。
【請求項36】
前記有機無機ハイブリッド電気発光素子が、(i)基板、(ii)正孔注入電極、(iii)正孔輸送層、(iv)発光層、(v)電子輸送層および(vi)電子注入電極を順次含み、前記発光層が半導体である前記多層構造のナノ結晶を含むことを特徴とする、請求項34に記載の素子。
【請求項37】
前記発光層と前記電子輸送層との間に正孔抑制層をさらに含むことを特徴とする、請求項36に記載の素子。
【請求項38】
前記基板が、ガラス基板、テレフタル酸ポリエチレン基板、ポリカーボネート基板よりなることを特徴とする、請求項35または36に記載の素子。
【請求項39】
前記正孔注入電極を構成する材料が、ITO、IZO、ニッケル、白金、金、銀、イリジウムからなる伝導性金属およびこれらの酸化物よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項35または36に記載の素子。
【請求項40】
前記正孔輸送層を構成する材料が、ポリ(3,4−エチレンジオフェン)(PEDOT)/ポリスチレンパラスルフォネート(PSS)、ポリ−N−ビニルカルバゾール誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリメタクリレート誘導体、ポリ(9,9−オクチルフルオレン)誘導体、ポリ(スピロ−フルオレン)誘導体およびTPD(N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス−(フェニル)−ベンジジン)よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項35または36に記載の素子。
【請求項41】
前記電子輸送層を構成する材料が、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール系化合物、オキシジアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、フリレン系化合物、およびトリス(8−ヒドロキシキノリン)−アルミニウム(Alq3)、ビス(2−メチル−8−キノラート)(p−フェニル−フェノラート)アルミニウム(Balq)、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(トリフェニルシロキシ)アルミニウム(III)(Salq)からなるアルミニウム錯体よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項35または36に記載の素子。
【請求項42】
前記電子注入電極を構成する材料が、I、Ca、Ba、Ca/Al、LiF/Ca、LiF/Al、BaF/Al、BaF/Ca/Al、Al、Mg、Ag:Mg合金よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項35または36に記載の素子。
【請求項43】
前記正孔抑制層を構成する材料が、3−(4−ビフェニイル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)、2,9−ジメチル−1,10−フェナントロリン(BCP)、フェナントロリン系化合物、イミダゾール系化合物、トリアゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物およびアルミニウム錯体よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項37に記載の素子。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【公開番号】特開2006−186317(P2006−186317A)
【公開日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−322668(P2005−322668)
【出願日】平成17年11月7日(2005.11.7)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【Fターム(参考)】