[发明专利]含有半导体纳米晶体的发光器件

说明书

优先权要求

本申请要求于2005年2月16日提交的申请号为60/653,094的临时美国申请的优先权，其通过引用在此引入。

技术领域

本发明涉及含有半导体纳米晶体的发光器件。

联邦资助的研究或开发

依据来自空军宇航研究(Air Force Aerospace Research)的第FA9550-04-1-0462号拨款(Grant Number FA9550-04-1-0462)和来自国家科学基金(National ScienceFoundation)的第DMR-0213282号拨款(Grant Number DMR-0213282)，美国政府对本发明可具有一定的权益。

背景技术

发光器件可以用于例如显示器(如平板显示器)、荧光屏(例如计算机荧光屏)和其他需要照明的物体。因此，发光器件的亮度是该器件的重要特征。同时，低工作电压和高效率可以改进制造发光器件的耐久性。在许多应用中，期望长的器件寿命。

发光器件可响应该器件活性成分的激发而释放光子。可以通过对该器件的活性成分(例如电致发光成分)施加电压而激发发射。电致发光成分可以是聚合物，例如共轭有机聚合物或含有有机分子的电致发光部分或层的聚合物。一般，可以通过器件的层之间的受激发的电荷的辐射性复合而产生发射。发出的光具有包括最大发射波长和发射强度的发射分布(emission profile)，其中发射强度以亮度测量(坎德拉/平方米(cd/m²)或功率通量(W/m²))。可以通过材料的电子结构(例如能隙)改变器件的发射分布和其他物理特性。例如，发光器件的亮度、颜色范围、效率、工作电压和工作半寿期可以基于器件的结构而改变。

发明内容

通常，发光器件可以包括多个半导体纳米晶体。该半导体纳米晶体可以是无机半导体颗粒，例如直径为1-15nm的无机半导体颗粒，该颗粒任选地以有机配体层修饰(decorate)。纳米半导体显示出强的量子限制效应，其可以用来设计自底向上的化学方法，以产生具有电子和光学性质的复杂异质结构，该电子和光学性质可以随纳米晶体的尺寸和组成而调节。

半导体纳米晶体可以在发光器件中用做发光材料(lumophore)。因为半导体纳米晶体可具有窄的发射线宽、可为光致发光有效的和发射波长可调的，所以它们可为期望的发光材料。可以将半导体纳米晶体分散在液体中并因此与薄膜沉积技术如旋涂、滴涂和浸涂相适合。然而，在固态发光器件中，由这些沉积技术产生的块状半导体纳米晶体固体的电传输性能较差。与块状固体不同，半导体纳米晶体的单层可以应用于光发射器件中。单层提供半导体纳米晶体有利的发光性能，同时使对电性能的影响最小。

使用有机材料用于空穴传输或电子传输层(或两者)的器件可以具有高的电光转换效率，但由于有机材料固有的不稳定性，器件的寿命短。如光致发光研究证实的，无机纳米晶体本身可固有地比它们的有机发光材料对应物稳定。使用半导体纳米晶体用于发光和无机半导体用于电传输的发光器件(LED)可达到优越的光电子性能和长期稳定性。可以通过低温方法例如溅射、真空气相沉积、喷墨印刷或离子镀来沉积无机半导体。

可以使用微接触印刷(microcontact printing)将半导体纳米晶体沉积到基材上。有利地，微接触印刷容许在表面上特征的微米级或纳米级(例如小于1mm、小于500微米、小于200微米、小于100微米、小于25微米或小于1微米)的图案化。特别地，可以通过微接触印刷沉积半导体纳米晶体的单层。这种方法可以在基材上图案化的半导体纳米晶体膜的基本干燥的(即基本无溶剂)的应用。由此可以使用更多类型的基材，因为基材的选用不受溶解性和表面化学条件的限制。

一方面，发光器件包括：与第一电极接触的第一电荷传输层，该第一电荷传输层包括第一无机材料，该第一电极被布置以在第一电荷传输层中引入电荷；第二电极；和布置在第一电极和第二电极之间的多个半导体纳米晶体。该发光器件可以包括与第二电极接触的第二电荷传输层，其中布置第二电极以引入电荷。