[發(fā)明專利]量子點薄膜及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780084361.0
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN110249443A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·李;C·李;M·S·默罕默德;S·李;J·林;K·辛;J·W·李;S·鉉
• 申請（專利權(quán)）人: 沙特基礎(chǔ)工業(yè)全球技術(shù)公司
• 主分類號: H01L51/52
• 分類號: H01L51/52;H01L33/06
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 金德善

用于發(fā)光裝置的薄膜，該薄膜由包括布置在第一層和第二層之間的量子點溶液的方法形成，其中第一層和第二層中的至少一個是保護層；并且其中通過混合阻透聚合物和清除劑形成保護層。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及發(fā)光裝置和方法，并且更具體地涉及利用量子點薄膜(quantumdot film)的方法和結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

使用基于半導(dǎo)體的發(fā)光二極管(LED)將電直接轉(zhuǎn)換為光被廣泛接受為更有效照明的最有前景的方法之一。LED展示出遠超諸如白熾燈和熒光燈光源的常規(guī)照明系統(tǒng)的高亮度、長使用壽命和低能耗性能。LED領(lǐng)域目前由在晶體襯底(例如，藍寶石)上通過外延方法(epitaxial method)制造的半導(dǎo)體量子阱發(fā)射器(quantum-well emitters)(例如，基于銦-氮化鎵(InGaN)/氮化鎵(GaN))主導(dǎo)(dominated)。這些結(jié)構(gòu)高效、可靠、成熟且明亮，但是在操作期間由晶格失配和加熱引起的襯底和半導(dǎo)體界面處的結(jié)構(gòu)缺陷通常將這些裝置限制為具有有限柔性(flexible)兼容性的點光源。

OLED容易被修改為低溫、大面積處理，包括柔性襯底上的制造。合成有機化學(xué)基本上提供無限數(shù)量的自由度，用于定制(tailoring)分子性質(zhì)以實現(xiàn)從選擇性電荷傳輸?shù)筋伾烧{(diào)光發(fā)射的特定功能。基于廉價“塑料”材料的高質(zhì)量光源的前景已經(jīng)推動了OLED領(lǐng)域的大量研究，其轉(zhuǎn)而導(dǎo)致已經(jīng)實現(xiàn)若干基于OLED的高科技產(chǎn)品，如平板電視和移動通信裝置。三星、LG、索尼和松下等若干工業(yè)巨頭正致力于開發(fā)用于照明和顯示的大面積白色發(fā)光OLED。盡管OLED領(lǐng)域取得了進步，但此技術(shù)存在一些可能防止其在商業(yè)產(chǎn)品中廣泛使用的缺點。一個問題是至少部分地由必要的裝置架構(gòu)(architecture)的復(fù)雜性引起的低成本效率，所述裝置架構(gòu)在制造期間需要多個熱沉積步驟。另一個問題是其穩(wěn)定性有限，特別是對于深紅色和藍色磷光OLED。雖然近年來有了很大改善，但其仍然不能滿足高端裝置采用的的標(biāo)準(zhǔn)。

化學(xué)合成的納米晶體量子點(QD)已經(jīng)成為用于低成本但高效的LED的有前景的一類發(fā)光材料。這些發(fā)光納米材料特征為尺寸可控的(size-controlled)可調(diào)發(fā)射波長，并相對于有機分子提供色純度、穩(wěn)定性和耐久性的改善。另外，與有機材料一樣，可通過與輕量級、柔性襯底兼容的基于廉價解決方案技術(shù)制造和加工膠態(tài)QD。此外，與其它半導(dǎo)體材料類似，膠態(tài)QD特征為幾乎連續(xù)的上帶邊吸收(above-band-edge absorption)和近帶邊(near-band-edge)能量的窄發(fā)射光譜。然而，與體半導(dǎo)體(bulk semiconductors)不同，QD的光譜直接取決于其尺寸。具體地，通過改變QD尺寸和/或組合物，可將其發(fā)光顏色從紅外(IR)連續(xù)調(diào)到紫外(UV)。廣泛的光譜可調(diào)能力與良好鈍化的結(jié)構(gòu)中接近一致的高光致發(fā)光(PL)量子產(chǎn)率(QY)相結(jié)合。已經(jīng)探索了QD的這些獨特性質(zhì)，以用于各種裝置，如LED、激光器、太陽能電池和光電探測器。

已知量子點在其暴露在空氣和水分中時會退化(degrade)。在光的存在下，氧氣和水分分子可在量子點的表面上引起光氧化和光腐蝕。一旦量子點與氧氣和水分反應(yīng)，就可在量子點的表面產(chǎn)生新的缺陷。這種缺陷可導(dǎo)致量子點的發(fā)光減少。

在常規(guī)的量子點薄膜中，量子點可被布置在第一隔離膜和第二隔離膜之間，如圖1所示例的。適合的隔離膜包括聚合物(例如PET)；氧化物，如氧化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物及其組合。典型地使用薄膜金屬化技術(shù)中采用的技術(shù)形成隔離層——如濺射(sputtering)、蒸發(fā)，化學(xué)氣相沉積、等離子體沉積、原子層沉積、電鍍和類似技術(shù)。第二隔離膜典型地被層壓在量子點層上，并經(jīng)常包括粘合表面或粘合層。每個常規(guī)隔離層中的厚度被配置以消除卷對卷(roll-to-roll)或?qū)訅褐圃旆椒ㄖ械钠鸢櫖F(xiàn)象，如上述常規(guī)方法可能所期望的。

需要改進量子點薄膜及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容