[发明专利]基于共振能量转移的量子点LED设计

说明书

本申请的实施方案涉及使用发光纳米结构的照明器件。照明器件包括第一传导层、第二传导层、空穴传输层、电子传输层和包含多个发光纳米结构的材料层。空穴传输层和电子传输层各设置在第一传导层和第二传导层之间。材料层设置在空穴传输层和电子传输层之间并在其厚度中包括一个或多个不连续部，使得空穴传输层和电子传输层在所述一个或多个不连续部处彼此接触。在不连续部处在发光纳米结构和激子之间发生共振能量转移。

技术领域

本申请涉及量子点发射技术，并涉及使用量子点的照明器件。

背景技术

半径小于本体激子玻尔半径的半导体纳米晶(量子点)构成了一类介于物质的分子和本体形式之间的材料。在所有三个维度上，电子和空穴的量子限制都会导致材料有效带隙的增大，减小微晶尺寸。因此，随着量子点的尺寸变小，量子点的光学吸收和发射都移向蓝色(较高能量)。在显示器件如LCD中引入量子点已经表明会产生高度鲜艳的色彩，同时降低总体功耗。量子点由于其低的功耗、低的制造成本和高度鲜艳的光输出而提供理想的特性。

近来，量子点已被引入到发光二极管(QD-LED)中，其中包含量子点的发射层具有注入到其中的电子和空穴两者，从而激励量子点的能态。据报道，基于CdSe的红色QD-LED的外量子效率(EQE)超过20％，接近于QD-LED效率的理论极限。相比之下，报道最多的基于InP的QD-LED的EQE仅为2.3％(红色)和3.5％(绿色)。这种差异可部分归因于当沉积到密堆积膜中时InP量子点表现出的猝灭。对抗量子点的低量子产率的一种途径是增加核材料周围的壳厚度。然而，增加壳厚度也会增加向量子点中以及在量子点之间注入和传输电荷的势垒，从而需要更高的电压才能达到相关的亮度水平。这些高的工作电压导致器件功率效率低下并降低稳定性。

发明内容

本申请的实施方案涉及使用既具有改善的量子产率又具有相对低的工作电压的量子点的器件。

根据一个实施方案，照明器件包括第一传导层、第二传导层、空穴传输层、电子传输层和多个发光纳米结构。空穴传输层和电子传输层各设置在第一传导层和第二传导层之间。在一个实施方案中，多个发光纳米结构设置在电子传输层和空穴传输层之间的单独的层中，该单独的层具有通过该单独的层的厚度的多个不连续部(discontinuities)，使得空穴传输层和电子传输层在所述多个不连续部处彼此接触。不连续部可形成无规或规则图案。在另一个实施方案中，多个发光纳米结构设置在电子传输层中。在另一个实施方案中，多个发光纳米结构设置在空穴传输层中。在另一个实施方案中，多个发光纳米结构设置在包括空穴传输层和电子传输层两者的混合层中。

根据另一个实施方案，QD-LED器件包括具有第一传导层、第二传导层、空穴传输层、电子传输层和包含多个量子点的层的层堆叠。空穴传输层和电子传输层各设置在第一传导层和第二传导层之间。在一个实施方案中，多个量子点设置在电子传输层和空穴传输层之间的单独的层中，该单独的层具有通过该单独的层的厚度的多个不连续部，使得空穴传输层和电子传输层在所述多个不连续部处彼此接触。不连续部可形成无规或规则图案。在另一个实施方案中，多个量子点设置在电子传输层中。在另一个实施方案中，多个量子点设置在空穴传输层中。在另一个实施方案中，多个量子点设置在包括空穴传输层和电子传输层两者的混合层中。该QD-LED器件还包括联接至第一传导层的第一接触件、联接至第二传导层的第二接触件以及包围层堆叠的封装材料。

形成照明器件的一种示例方法包括在传导衬底上设置第一材料以形成第一材料层，其中所述第一材料层为空穴传输层或电子传输层。所述方法还包括在第一材料层上设置发光纳米结构的层。发光纳米结构的层在发光纳米结构的层的厚度中包括多个不连续部。所述方法还包括在发光纳米结构的层上设置第二材料以形成第二材料层，其中所述第二材料为电子传输层或空穴传输层。第二材料层与第一材料层在发光纳米结构的层的所述多个不连续部处接触。所述方法还包括在第二材料层上设置传导材料。