[發明專利]一種納米晶體、制備方法及半導體器件

有效

• 申請號: 201611255821.5
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN108269893B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 劉政;楊一行;錢磊
• 申請（專利權）人: TCL科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/16;H01L33/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

本發明公開一種納米晶體、制備方法及半導體器件。所述納米晶體包含S個位于中心的中心結構單元和N個位于中心外的環繞結構單元，所述中心結構單元與環繞結構單元均為量子點結構單元；所述中心結構單元為徑向方向上越向外能級寬度越寬的漸變合金組分結構；所述N個環繞結構單元由M個第一環繞結構單元以及（N?M）個第二環繞結構單元組成，所述M個第一環繞結構單元為徑向方向上能級寬度一致的均一組分結構，第二環繞結構單元為徑向方向上越向外能級寬度越寬的漸變合金組分結構；至少有一個第一環繞結構單元位于第二環繞結構單元與中心結構單元之間，相鄰的中心結構單元的能級是連續的，相鄰的第二環繞結構單元也是連續的。

技術領域

本發明涉及納米晶體領域，尤其涉及一種納米晶體、制備方法及半導體器件。

背景技術

量子點是一種在三個維度尺寸上均被限制在納米數量級的特殊材料，這種顯著的量子限域效應使得量子點具有了諸多獨特的納米性質：發射波長連續可調、發光波長窄、吸收光譜寬、發光強度高、熒光壽命長以及生物相容性好等。這些特點使得量子點在平板顯示、固態照明、光伏太陽能、生物標記等領域均具有廣泛的應用前景。尤其是在平板顯示應用方面，基于量子點材料的量子點電致發光二極管器件（Quantum dot light-emittingdiodes，QLED）借助于量子點納米材料的特性和優化，已經在顯示畫質、器件性能、制造成本等方面展現出了巨大的潛力。雖然近年來QLED器件在各方面的性能不斷得到提升，但無論是在器件效率還是在器件工作穩定性等基本器件性能參數上還與產業化應用的要求有相當的差距，這也大大阻礙了量子點電致發光顯示技術的發展和應用。另外，不僅限于QLED器件，在其他領域中，量子點材料相對于傳統材料的特性也被逐漸重視，例如光致發光器件、太陽能電池、顯示器件、光電探測器、生物探針以及非線性光學器件等等，以下僅以QLED器件為例進行說明。

雖然量子點作為一種經典的納米材料已經被研究和開發超過30年，但是利用量子點的優良發光特性并將其作為發光材料應用在QLED器件及相應的顯示技術中的研究時間還很短；因此目前絕大部分的QLED器件的開發和研究均是基于已有經典結構體系的量子點材料，相應的量子點材料的篩選和優化的標準還基本是從量子點自身的發光性能例如量子點的發光峰寬、溶液量子產率等出發。將以上量子點直接應用于QLED器件結構中從而獲得相應的器件性能結果。

但QLED器件及相應的顯示技術作為一套復雜的光電器件體系，會有諸多方面的因素會影響器件的性能。單從作為核心發光層材料的量子點材料出發，所需權衡的量子點性能指標就會復雜得多。

首先，量子點在QLED器件中是以量子點發光層固態薄膜的形式存在的，因此量子點材料原本在溶液中所得到的各項發光性能參數在形成固態薄膜后會表現出明顯的差異：例如在固態薄膜中發光峰波長會有不同程度的紅移（向長波長移動）、發光峰寬度會變大、量子產率會有不同程度的降低，也就是說量子點材料在溶液中的優良發光性能并不能完全被繼承至QLED器件的量子點固態薄膜中。因此在設計和優化量子點材料的結構和合成配方時，需同時考慮量子點材料自身的發光性能最優化以及量子點材料在固態薄膜狀態下的發光性能繼承最大化。

其次，在QLED器件中量子點材料的發光是通過電致激發來實現的，即分別從QLED器件的陽極和陰極通電注入空穴和電子，空穴和電子通過QLED器件中相應功能層的傳輸在量子點發光層復合后，通過輻射躍遷的方式發射光子即實現發光。從以上過程可以看出，量子點自身的發光性能例如發光效率只是影響上述過程中輻射躍遷的效率，而QLED器件的整體發光效率還會同時受到上述過程中空穴和電子在量子點材料中的電荷注入和傳輸效率、空穴和電子在量子點材料中的相對電荷平衡、空穴和電子在量子點材料中的復合區域等的影響。因此在設計和優化量子點材料的結構尤其是量子點的精細核殼納米結構時，還需重點考慮量子點形成固態薄膜以后的電學性能：例如量子點的電荷注入和傳導性能、量子點的精細能帶結構、量子點的激子壽命等。