(57)【要約】【解決手段】  エレクトロルミネッセンス表示デバイスなどのエレクトロルミネッセンスデバイスは、ホストマトリックスと、前記ホストマトリックスに分散された２ドーパントシステムと、を含む。２ドーパントシステムは、蛍光エミッタドーパントと、発光ドナーアシスタントドーパントとを有する。発光ドナーアシスタントドーパントは、蛍光ドナーアシスタントドーパント又は燐光ドナーアシスタントドーパントである。蛍光エミッタドーパントと発光ドナーアシスタントドーパントとの間の物理的距離は、蛍光エミッタドーパントの表面に結合された様々なキャッピングリガンドを用いて制御されることができる。【選択図】図１
2021521584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネッセンス表示デバイスの発光層であって、
ホストマトリックスと、
前記ホストマトリックスに分散された２ドーパントシステムとを含み、
前記２ドーパントシステムが、蛍光エミッタドーパントと、発光ドナーアシスタントドーパントとを含む、発光層。
【請求項２】
蛍光エミッタドーパントは量子ドットである、請求項１に記載の発光層。
【請求項３】
量子ドットは、コア−シェル量子ドットである、請求項２に記載の発光層。
【請求項４】
コア−シェル量子ドットのコアは、インジウムを含む、請求項３に記載の発光層。
【請求項５】
発光ドナーアシスタントドーパントは、蛍光ドナーアシスタントドーパント及び燐光ドナーアシスタントドーパントのいずれかである、請求項１乃至４の何れかに記載の発光層。
【請求項６】
発光ドナーアシスタントドーパントは、三重項励起子を生成し、逆項間交差（ＲＩＳＣ）により、前記三重項励起子を一重項励起子に転換する、請求項１乃至５の何れかに記載の発光層。
【請求項７】
一重項励起子は、発光ドナーアシスタントドーパントから蛍光エミッタドーパントに移動される、請求項１乃至６の何れかに記載の発光層。
【請求項８】
蛍光エミッタドーパントと発光ドナーアシスタントドーパントとの間の物理的距離は、前記蛍光エミッタドーパントの表面に結合されたキャッピングリガンドの長さに依存する、請求項１乃至７の何れかに記載の発光層。
【請求項９】
キャッピングリガンドは、エントロピックである、請求項８に記載の発光層。
【請求項１０】
キャッピングリガンドは、無機リガンドである、請求項８に記載の発光層。
【請求項１１】
発光ドナーアシスタントドーパントは、金属ナノ粒子である、請求項１乃至１０の何れかに記載の発光層。
【請求項１２】
発光ドナーアシスタントドーパントは、ランタニドを含む、請求項１乃至１０の何れかに記載の発光層。
【請求項１３】
発光ドナーアシスタントドーパントは、有機蛍光体である、請求項１乃至１０の何れかに記載の発光層。
【請求項１４】
発光ドナーアシスタントドーパントは、核酸蛍光体である、請求項１乃至１０の何れかに記載の発光層。
【請求項１５】
発光ドナーアシスタントドーパントは、蛍光タンパク質である、請求項１乃至１０の何れかに記載の発光層。
【請求項１６】
発光ドナーアシスタントドーパントは、蛍光性小分子である、請求項１乃至１０の何れかに記載の発光層。
【請求項１７】
発光ドナーアシスタントドーパントは、デンドリマーである、請求項１乃至１０の何れかに記載の発光層。
【請求項１８】
発光ドナーアシスタントドーパントは、イリジウム又は白金を含む燐光材料である、請求項１乃至１０の何れかに記載の発光層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１８年４月１１日に出願された米国仮出願第６２／６５６，０７２号の利益を主張し、当該出願はその全体が、参照を以て本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示デバイス、及びエレクトロルミネッセンス表示デバイスを製造する方法に関する。より具体的には、本発明は、２ドーパントシステムを蛍光用に利用したエレクトロルミネッセンス表示デバイスに関する。より具体的には、本発明は、２ドーパントシステムを蛍光用に利用したエレクトロルミネッセンス表示デバイスであり、２つのドーパントは量子ドットと発光（蛍光又は燐光）ドナーである。
【背景技術】
【０００３】
＜半導体ナノ材料＞
量子ドット（ＱＤ）及び／又はナノ粒子とも称される２−１００ｎｍのオーダの寸法を有する粒子からなる化合物半導体の調製と特徴付けには大きな関心が寄せられてきた。この分野の研究は、主にナノ粒子サイズが調整可能な電子的、光学的及び化学的特性に焦点が当てられてきた。半導体ナノ粒子は、生物学的ラベリング、太陽電池、触媒、バイオイメージング、発光ダイオードなどの多様な商業的応用の可能性があることから、関心が高まっている。
【０００４】
それらの独特な特性は、主として、２つの基本的なファクター（両方とも個々の半導体ナノ粒子のサイズに関連している）に基づいている。第１に、表面積対体積の比が大きいことである。粒子が小さくなるにつれて、内部の原子に対する表面の原子の数の比が大きくなる。これにより、表面の特性が、材料の全体的な特性に重要な役割を果たすことになる。第２のファクターは、多くの材料（半導体ナノ粒子を含む）の場合、材料の電子的特性は粒子径と共に変化することである。さらに、ナノ粒子の大きさが小さくなるにつれて、量子閉じ込め効果(quantum confinement effects)により、バンドギャップは、典型的には、徐々に大きくなる。これは、「箱の中の電子(electron in a box)」の閉じ込めの結果によるものであり、閉じ込めは、対応するバルク半導体材料で見られるような連続したバンドではなく、原子や分子で観察されるのと同様な離散的なエネルギー準位を発生させる。半導体ナノ粒子は、狭いバンド幅の発光を示す傾向があり、この発光は、ナノ粒子材料の粒子径と組成物に依存する。最初の励起子転移（バンドギャップ）は、粒子径が小さくなってエネルギーが増加する。
【０００５】
単一の半導体材料からなる半導体ナノ粒子は、本明細書では、外側の有機不動態化層と共に「コアナノ粒子」と称しており、当該半導体ナノ粒子は、量子効率が比較的低くなる傾向があるが、これはナノ粒子の表面に位置する欠陥及びダングリングボンドで起こる電子−正孔再結合(electron-hole recombination)が非放射性の電子−正孔再結合となり得るためである。
【０００６】
ナノ粒子の無機表面上の欠陥及びダングリングボンドを除去する１つの方法は、コア粒子の表面に第２の無機材料（典型的には、コア材料よりもバンドギャップが広く、格子不整合が小さい材料）を成長させて、「コア−シェル」粒子を生成することである。コア−シェル粒子は、キャリアが非放射性の再結合の中心として機能しないように、キャリアをコア内に閉じ込めて、表面から分離する。一例は、ＣｄＳｅコアの表面で成長したＺｎＳである。別の方法は、コア−マルチシェル構造を作製することであり、前記コア−マルチシェル構造は、「電子−正孔」ペアが、量子ドット−量子井戸構造のような特定材料の幾つかのモノレイヤからなる単一シェル層に完全に閉じ込められた構造である。ここでのコアは、典型的には、幅の広いバンドギャップ材料であり、続いて、幅の狭いバンドギャップ材料の薄いシェルがあり、次いで、幅の広いバンドギャップ層で覆われている。一例は、Ｃｄに代えてＨｇを使用してコアナノ結晶の表面上で成長させたＣｄＳ／ＨｇＳ／ＣｄＳであり、ＨｇＳの幾つかのモノレイヤだけを堆積させ、次いで、ＣｄＳのモノレイヤによって過剰に成長させるものである。得られた構造は、ＨｇＳ層に光励起キャリアが明らかに閉じ込められたことを示している。
【０００７】
これまでに最も研究され、製造された半導体ナノ粒子は、いわゆる「ＩＩ−ＶＩ材料」であり、例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ及びＣｄＴｅであり、またこれらの材料を含むコア−シェル構造及びコア−マルチシェル構造であった。しかし、従来のＱＤｓで使用されているカドミウム及び使用が制限されているその他の重金属は毒性が強いため、商業的用途としては大きな懸案事項である。
【０００８】
他の半導体ナノ粒子で大きな関心を集めているものとして、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ族及びＩＶ−ＶＩ族材料を含むナノ粒子が挙げられる。ＩＩＩ−Ｖ族やＩＶ−ＶＩ族の高結晶性半導体ナノ粒子は、共有結合性が大きいため、作製が難しく、通常、アニール時間を非常に長くする必要がある。しかしながら、現在では、ＩＩ−ＶＩ材料に使用されるのと同様の方法でＩＩＩ−ＶＩ及びＩＶ−ＶＩ材料が作製されるという報告がある。
【０００９】
＜有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）＞
近年、エレクトロルミネッセンス表示デバイス、具体的には有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、ディスプレイ業界で大きな関心を集めている。ＯＬＥＤは発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、有機化合物の膜が２つの導体の間に配置され、この膜は電流などの励起に応答して発光する。ＯＬＥＤは、テレビのスクリーン、コンピュータのモニター、携帯電話やタブレットなどのディスプレイに有用である。ＯＬＥＤディスプレイの問題点は、有機化合物の寿命が限られていることである。特に青色光を発するＯＬＥＤは、緑色や赤色のＯＬＥＤｓに比べて劣化速度が著しく速い。
【００１０】
ＯＬＥＤ材料は、ホスト輸送材料における電子と正孔の再結合によって生成される分子励起状態（励起子）による放射性崩壊に依存する。生成される励起状態には２種類あり、１つは、ＯＬＥＤで電荷が再結合するときの明るい一重項励起子（全てのスピンが０）であり、もう１つは、暗い三重項励起子（全てのスピンが１）であるが、外部のＯＬＥＤの効率を基本的に制限する光を直接発するのは、一重項励起子のみである。スピン統計では、有機半導体材料の正孔と電子が再結合した後、３つの三重項励起子ごとに１つの一重項励起子が生成されることが示されている。したがって、非発光性の三重項を利用することができれば、ＯＬＥＤｓの効率を有意に向上させることができる。
【００１１】
今まで、ＯＬＥＤ材料の設計は、通常は暗い三重項状態から残りのエネルギーを取り出すことに焦点が当てられてきた。最近の研究では、効率的な蛍光体を生成するために、通常は暗い三重項状態から光を発することが行われており、その結果が、緑色のＯＬＥＤと赤色のＯＬＥＤである。しかしながら、青色などの他の色は、より高いエネルギー励起状態を必要とするため、ＯＬＥＤの劣化プロセスを加速させる。
【００１２】
三重項と一重項との間の移動速度を制限する基本的なファクターは、パラメータ｜Ｈｆｉ／Δ｜２の値であり、ここで、Ｈｆｉは、超微細相互作用又はスピン軌道相互作用による結合エネルギーであり、Δは、一重項状態と三重項状態の間のエネルギー分裂である。従来の燐光ＯＬＥＤｓは、スピン軌道（ＳＯ）相互作用による一重項状態と三重項状態との混合状態に依存しており、Ｈｆｉを増加させ、重金属原子と有機リガンドとの間で共有される最も低い発光状態をもたらす。その結果、全てが高い一重項状態と三重項状態とからエネルギーを取り出して、その後に燐が発光する（励起された三重項から比較的短寿命の発光）。三重項の寿命が短くなると、電荷及び他の励起子により三重項励起子の対消滅(annihilation)が減少する。最近の他の研究では、燐光材料の性能は限界に達していることが示唆されている。
【００１３】
ＯＬＥＤデバイスの溶液プロセス性(solution processability)は、大量生産が十分に確立されれば、製造コストが低減され、フレキシブル基板上でのデバイス作製が可能になり、ロールアップディスプレイなどの新技術への適用可能性があると考えられている。ＯＬＥＤデバイスは、画素が直接発光するため、液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）に比べて高いコントラスト比及び広い視野角が可能になる。また、ＬＣＤｓとは異なり、ＯＬＥＤは、バックライトを必要としないため、電源を切ると真の黒が可能になる。また、ＯＬＥＤｓはＬＣＤｓよりも応答時間が速い。しかし、ＯＬＥＤデバイスは、有機発光材料の寿命のために、典型的には、安定性と寿命が不足する。青色ＯＬＥＤｓは、現在、緑色ＯＬＥＤ及び赤色ＯＬＥＤよりも外部量子効率がはるかに低い。さらに、ＯＬＥＤｓは広範囲に発光する問題がある。ディスプレイの用途では、色の純度を良好にするために、狭い範囲で発光させることが望ましい。それゆえ、良好な安定性及び寿命を有し、青色発光が改善された、溶液プロセス可能な発光デバイスが要請されている。
【発明の概要】
【００１４】
＜発明の要旨＞
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示デバイスの発光層に関するものであり、発光層は、ホストマトリックスと、前記ホストマトリックスに分散された２ドーパントシステムと、を含み、前記２ドーパントシステムは、蛍光エミッタドーパント(fluorescent emitter dopant)と発光ドナーアシスタントドーパント(emissive donor-assistant dopant)とを含む。
【００１５】
蛍光エミッタドーパントは、量子ドットであってよい。量子ドットは、コア−シェル量子ドットであってよい。コア−シェル量子ドットのコアはインジウムを含むことができる。
【００１６】
発光ドナーアシスタントドーパントは、蛍光ドナーアシスタントドーパント及び燐光ドナーアシスタントドーパントのいずれか１つであってよい。
【００１７】
発光ドナーアシスタントドーパントは、三重項励起子を生成し、逆項間交差（reverse intersystem crossing；ＲＩＳＣ）を介して三重項励起子を変換してもよい。
【００１８】
一重項励起子は、発光ドナーアシスタントドーパントから蛍光エミッタドーパントに移動されることができる。
【００１９】
蛍光エミッタドーパントと発光ドナーアシスタントドーパントとの間の物理的距離は、蛍光エミッタドーパントの表面に結合したキャッピングリガンドの長さに依存し得る。キャッピングリガンドはエントロピック(entropic)であってよい。キャッピングリガンドは、無機リガンドであってよい。
【００２０】
発光ドナーアシスタントドーパントは、金属ナノ粒子であってよい。
【００２１】
発光ドナーアシスタントドーパントは、ランタニドを含むことができる。
【００２２】
発光ドナーアシスタントドーパントは、有機蛍光体であってよい。
【００２３】
発光ドナーアシスタントドーパントは、核酸蛍光体であってよい。
【００２４】
発光ドナーアシスタントドーパントは、蛍光タンパク質であってよい。
【００２５】
発光ドナーアシスタントドーパントは、蛍光性小分子であってよい。
【００２６】
発光ドナーアシスタントドーパントは、デンドリマーであってよい。
【００２７】
発光ドナーアシスタントドーパントは、イリジウム又は白金を含む燐光材料であってよい。
【００２８】
発光ドナーアシスタントドーパントは、熱活性化遅延蛍光（thermally activated delayed fluorescence；ＴＡＤＦ）分子であってよい。
【００２９】
発光ドナーアシスタントドーパントは、発光性ポリマーであってよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本開示の様々な態様に係る例示的な有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイス構造の概略図である。
【００３１】
【図２】図２は、ＴＡＤＦ分子のエネルギー準位図を示す図である。
【００３２】
【図３】図３は、本開示の様々な態様に係る２ドーパントシステムのエネルギー準位を示す図である；及び
【００３３】
【図４】図４は、本開示の様々な態様に係る臨界距離（ｒ０）を決定するための代替基点(alternative bases)を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
＜詳細な説明＞
実施形態の以下の説明は、本質的に例示的なものに過ぎず、本開示の内容、それらの適用、又は使用を制限することを意図するものではない。
【００３５】
全体を通して使用される範囲は、当該範囲内にある各値及び全ての値を記述するための省略表現として使用される。範囲の境界として範囲内の任意の値を選択することができる。別段の定めがなければ、本明細書及び他の箇所で示される全てのパーセンテージ及び量は、重量パーセントを指すものと理解されるべきである。
【００３６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲の目的において、別段の定めがない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される量、パーセント又は割合を表す全ての数値、及び他の数値は、全ての場合が「約」という用語によって修正されているものとして理解されるべきである。「約」という用語の使用は、明示的に記載されているか否かにかかわらず、全ての数値に適用される。この用語は、一般的に、当業者であれば、記載された数値に対する合理的な偏差量と考えられる（すなわち、同等の機能又は結果を有する）数値の範囲を指す。例えば、この用語は、そのような偏差が値の最終的な機能又は結果に変化が生じない場合は、与えられた数値の±１０パーセント、代替的には±５パーセント、そして代替的には±１パーセントの偏差を含むものと解釈され得る。したがって、別段の定めがない限り、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載された数値パラメータは、本発明によって得られようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。
【００３７】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、明示的かつ明確に１つへの言及がない限り、複数を含むことに留意されたい。本明細書で使用される「含む」という用語及びその文法的変形は、非限定的であることが意図されており、リスト内での項目の記載は、リスト内の事項に置換されるか、又はリスト内の事項に追加され得る他の類似の事項を排除するものではない。例えば、本明細書及び以下の特許請求の範囲で使用される「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」（「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」などの形、派生語又はその変形も同様）、「ｉｎｃｌｕｄｅ」（「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」及び「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」などの形、派生語又はその変形も同様）、及び「ｈａｖｅ」（「ｈａｖｉｎｇ」及び「ｈａｖｅ」などの形、派生語又はその変形も同様）という用語は、インクルーシブ（すなわち、オープンエンド）であり、追加の要素又は段階を排除しないことが意図されている。それゆえ、これらの用語は、記載された要素又はステップを含むだけでなく、明示的に記載されていない他の要素又はステップを含んでもよいことが意図される。さらに、本明細書で使用される「ａ」又は「ａｎ」という用語は、ある要素と組み合わせて使用される場合、その使用は、「１つ」を意味する場合はあるが、「１つ以上」、「少なくとも１つ」、及び「１つ又は１つより多い」の意味とも一致する。したがって、「ａ」又は「ａｎ」が先行して記載された要素は、さらなる制約も無く、追加の同一要素の存在を排除するものではない。
【００３８】
図１は、例示的な有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスの構造の概略図である。ＯＬＥＤ１００は、基板１と、陽極(anode)１０と、正孔注入層（hole injection layer；ＨＩＬ）２０と、正孔輸送層（hole transport layer ；ＨＴＬ）３０と、電子ブロック層（electron blocking layer；ＥＢＬ）４０と、発光層(emissive layer)５０と、正孔ブロック層（ＨＢＬ）６０と、電子輸送層（ＥＴＬ）７０と、電子注入層（ＥＩＬ）８０と、陰極(cathode)９０とを含む。幾つかの実施形態では、図１のＯＬＥＤデバイスの構造は、追加の層を含むことができるし、図示の層のうちの１つ又は複数を省略することができる。ＯＬＥＤデバイスの構造では、発光層５０は、ホストマトリックス中に分散された蛍光材料を含む。蛍光材料の特定のタイプの１つは、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示す有機分子である。本明細書において、発光層５０は、２ドーパントシステムを含み、前記２ドーパントシステムは、例えば３，３−ジ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ｍＣＢＰ）などのホストマトリックス中に分散された量子ドット蛍光エミッタドーパントと蛍光／燐光ドナーアシスタントドーパントとを含む。
【００３９】
図２は、ＴＡＤＦ分子のエネルギー準位を示す図である。ＴＡＤＦ分子では、励起されると三重項状態の励起子を生じる。一般的に、白金及びイリジウムのコンプレックス(complex)などの発光体から発生した三重項励起子は、三重項状態から基底状態へと非放射的に減衰するので、発光に寄与しない。一方、ＴＡＤＦ分子では、一重項状態と三重項状態との間のエネルギーギャップ（ΔＥｓｔ）が小さいため、三重項励起子は、逆項間交差（ＲＩＳＣ）を経て一重項状態の励起子にアップコンバートされ(upconverted)、発光は、一重項状態から遅延蛍光として抽出されることができる。ＴＡＤＦ分子では、ΔＥｓｔは熱エネルギーを吸収することによって供給される。
【００４０】
本開示の様々な態様において、量子ドット蛍光エミッタドーパントと蛍光／燐光ドナーアシスタントドーパントとを含む２ドーパントシステムは、エレクトロルミネッセンス表示デバイスの発光層で使用するために提供される。本開示の実施形態は、蛍光ドナーの励起子取り入れ能力を組み合わせて１に近い内部量子効率を達成し、取り入れられた励起子をＱＤｓへ高いフォトルミネッセンス量子収率でエネルギー移動させて、超蛍光性で狭い発光量子ドットデバイスを達成するよう設計される。ＱＤｓの狭い疑似ガウス発光により、有機蛍光体と比べて、より良好な色純度及び効率を得ることができる。ＱＤの蛍光発光は粒子径及び組成を調整することにより調整可能であり、一方で、有機蛍光体は、一般的に、広範囲で固有の発光プロフィールを示す。さらに、ＱＤｓの蛍光量子収率（ＱＹｓ）は、典型的には、有機蛍光体の量子収率よりも高い。幾つかの実施形態において、蛍光ドナーは、ＴＡＤＦ分子であり得る。
【００４１】
幾つかの実施形態では、量子ドット蛍光エミッタドーパントと燐光ドナーアシスタントドーパントとを含む２ドーパントシステムは、エレクトロルミネッセンス表示デバイスで使用するために提供される。
【００４２】
発光層が蛍光ドナーとＱＤｓを含む場合、蛍光ドナーの一重項励起子は、フェルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）を経て共鳴によりＱＤｓへ移動される。次いで、ＱＤｓの一重項状態から光が発せられる。図３は、本開示の様々な態様における２ドーパントシステムのエネルギー準位図を示す。発光層がＴＡＤＦ化合物のみを含む場合、三重項励起子は、一重項状態と三重項状態とのエネルギーギャップ（ΔＥｓｔ）が小さいため、逆項間交差（ＲＩＳＣ）を経て一重項状態の励起子にアップコンバートされ、発光は、上述したように、一重項状態からの遅延蛍光として抽出されることができる。しかしながら、ＴＡＤＦ化合物がＱＤｓの存在下にある場合、蛍光ドナーの一重項励起子は、フェルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）を経て共鳴によりＱＤｓの一重項状態に移動される。次いで、ＱＤｓの一重項状態から遅延蛍光として光が発せられる。発光層が燐光ドナーとＱＤｓを含む場合、燐光ドナーの一重項励起子及び三重項励起子は非ゼロの振動子強度を有するため、フェルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）を経て共鳴によりＱＤｓに移動されることができる。次いで、ＱＤｓの一重項状態から光が発せられる。
【００４３】
幾つかの実施形態において、ＱＤｓは青色発光ＱＤであり得る。他の実施形態では、ＱＤｓは緑色発光ＱＤｓであり得る。さらに別の実施形態では、ＱＤｓは赤色発光ＱＤｓであり得る。さらに別の実施形態では、ＱＤｓは、青色発光ＱＤｓ、緑色発光ＱＤｓ、及び赤色発光ＱＤｓの任意の組み合わせであり得る。さらに別の実施形態では、ＱＤは、ＵＶ発光ＱＤｓであり得る。さらに別の実施形態では、ＱＤｓは、ＩＲ発光ＱＤｓであり得る。さらに別の実施形態では、ＱＤｓは、用途に応じて、電磁スペクトルのＵＶ領域からＩＲ領域までの範囲の任意の波長で発光するように調整され得る。特定のドナーには限定されない。幾つかの実施形態では、ドナーは蛍光ドナーである。幾つかの実施形態では、蛍光ドナーはＴＡＤＦ分子である。本開示の様々な態様において使用されるＴＡＤＦ分子は、例えば、米国特許第９，５０２，６６８号、米国特許第９，６３４，２６２号、米国特許第９，６６０，１９８号、米国特許第９，６８５，６１５号、米国特許出願公開第２０１６／０３７２６８２号、米国特許出願公開第２０１６／０３８０２０５号、及び米国特許出願公開第２０１７／０２２９６５８号に記載されているものを含むことができ、当該特許及び出願は、それら内容の全体が参照を以て本明細書に組み込まれる。幾つかの実施形態では、ドナーは、燐光ドナーである。
【００４４】
エレクトロルミネッセンスディスプレイなどのエレクトロルミネッセンスデバイスにおける２ドーパントシステムの性能を最適化するためには、様々な特性を有するＱＤｓを設計することが有利であり得る。第１に、ＱＤｓは、高い振動子強度を有するべきである。第２に、ＱＤｓは蛍光又は燐光ドナーが高いＦＲＥＴを得られるように作製されているべきである。第３に、ＱＤｓは強い吸光体となるように作製されるべきである。最後に、ＱＤｓは励起状態寿命が短くなるように作製されるべきである。当業者であれば、これらが、必ずしも本開示によるシステムにおいて最適化され得る唯一の特性ではないことを認識するであろう。
【００４５】
＜ＦＲＥＴの最大化＞
本開示の様々な態様において、蛍光／燐光ドナーの一重項励起子は、ＦＲＥＴを経て共鳴によりＱＤｓの一重項状態に移動される。蛍光／燐光ドナーの発光とＱＤの吸光との間のスペクトルの重なりが良好であればあるほど、ＦＲＥＴ効率も良好となり、したがって、エネルギーが運ばれる距離が長くなる。近接場の双極子−双極子結合機構であるＦＲＥＴの臨界距離は、フェルスター機構に従って、蛍光／燐光ドナーとＱＤ（「吸光アクセプター(absorbance acceptor)」）のスペクトルの重なりから計算することができる［Foerster, Th., Ann. Phys. 437,55 (1948)］。蛍光／燐光ドナーとＱＤとの間のＦＲＥＴの効率を最大化するために、臨界距離を決定すべきである。蛍光／燐光ドナーとＱＤとの間の臨界距離ｒ０は、ＦＲＥＴ効率が５０％となる距離であり、数式１で定義される［Y.Q. Zhang and X. A. Cao, Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 253115］。
【数１】
2021521584.tif 000003
ここで、ｃは真空中での光の速度、ｎは材料の屈折率、κ２は配向因子、ηＤは蛍光／燐光ドナーのフォトルミネッセンス（ＰＬ）量子効率、ＳＤはＴＡＤＦ分子の正規化されたＰＬスペクトル、σＡはＱＤ吸収断面である。蛍光／燐光ドナーとＱＤの吸光との間のスペクトルの重なりが良好であればあるほど、移動効率が良くなり、その結果、エネルギーが運ばれる距離が長くなる。
【００４６】
図４は、ｒ０を決定するための代替基点の概略図である。幾つかの実施形態において、ｒ０は、蛍光／燐光ドナーの中心からＱＤのコアの中心（タイプＩのＱＤではそこから発光が起こる）まで測定されることができる。他の実施形態では、ｒ０は、蛍光／燐光ドナーのエッジからＱＤのコアのエッジまで測定されることができる。
【００４７】
蛍光／燐光ドナーは、図４に円形又は球体として示されているが、その形状は、化学構造に応じて、あらゆる形状であってよいことは、当業者であれば容易に理解することができるであろう。さらに、ＱＤは球状として示されているが、本開示の様々な態様において使用されるＱＤｓの形状は、当業者であれば、本明細書に記載されるように変更し得ることを容易に理解することができるであろう。本開示の様々な態様において使用されるＱＤｓは、例えば、コア、コア−シェル、コア−マルチシェル、又は量子ドット−量子井戸（ＱＤ−ＱＷ）ＱＤｓのうちの任意の１つであり得る。ｒ０を蛍光／燐光ドナーのエッジからＱＤコアのエッジまで測定する場合は、ＱＤ−ＱＷアーキテクチャが望ましい。ＱＤ−ＱＷは、幅広バンドギャップ材料のコアと第２のシェルとの間に挟まれた幅狭バンドギャップの第１のシェルを含み、光は第１のシェルから発する。したがって、蛍光／燐光ドナーのエッジとコア／シェルＱＤのコアのエッジとの間の距離は、蛍光／燐光ドナーのエッジとＱＤ−ＱＷの第１シェルのエッジとの間の距離より大きくてもよい。
【００４８】
本開示の様々な態様によって使用されるＱＤｓは、２−１００ｎｍの範囲のサイズであってよく、コア材料は次のものが挙げられる。
【００４９】
周期表第２族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩＡ−ＶＩＡ（２−１６）材料。ナノ粒子材料には、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅが含まれるが、これらに限定されない。
【００５０】
周期表第１２族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩＢ−ＶＩＡ（１２−１６）材料。ナノ粒子材料には、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅが含まれるが、これらに限定されない。
【００５１】
周期表第１２族の第１元素及び周期表第１５族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩ−Ｖ材料。ナノ粒子材料には、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｎ２、Ｚｎ３Ｎ２が含まれるが、これらに限定されない。
【００５２】
周期表第１３族の第１元素及び周期表第１５族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩＩ−Ｖ族材料。ナノ粒子材料には、ＢＰ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ；ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ；ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＢＮが含まれるが、これらに限定されない。
【００５３】
周期表第１３族の第１元素及び周期表第１４族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩＩ−ＩＶ材料。ナノ粒子材料には、Ｂ４Ｃ、Ａｌ４Ｃ３、Ｇａ４Ｃが含まれるが、これらに限定されない。
【００５４】
周期表第１３族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料、四元材料を含むＩＩＩ−ＶＩＩ材料。ナノ粒子材料には、Ａｌ２Ｓ３、Ａｌ２Ｓｅ３、Ａｌ２Ｔｅ３、Ｇａ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓｅ３、ＧｅＴｅ；Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｇａ２Ｔｅ３、Ｉｎ２Ｔｅ３、ＩｎＴｅが含まれるが、これらに限定されない。
【００５５】
周期表第１４族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＶ−ＶＩ材料。ナノ粒子材料には、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅが含まれるが、これらに限定されない。
【００５６】
周期表第１５族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＶ−ＶＩ材料。ナノ粒子材料には、Ｂｉ２Ｔｅ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｓｂ２Ｓｅ３、Ｓｂ２Ｔｅ３が含まれるが、これらに限定されない。
【００５７】
周期表遷移金属の任意の族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むナノ粒子材料。ナノ粒子材料には、ＮｉＳ、ＣｒＳ、ＣｕＩｎ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎｘＧａ１−ｘＳｙＳｅ２−ｙ（但し、０≦ｘ≦ｌ及び０≦ｙ≦２）、ＡｇＩｎＳ２が含まれるが、これらに限定されない。
【００５８】
明細書及び特許請求の範囲の目的において、ドープされたナノ粒子という用語は、上記のナノ粒子及び１又は複数の主たる族又は希土類元素からなるドーパントのことを意味し、これは、ほとんどの場合が、遷移金属又は希土類元素であり、例えば、Ｍｎ＋でドープされたＺｎＳナノ粒子などのマンガンを含む硫化亜鉛であるが、これらに限定されない。
【００５９】
「三元材料(ternary material)」という用語は、明細書及び特許請求の範囲の目的において、上記のＱＤｓのことを指すが、３成分材料である。３つの成分は通常、前記族の元素の組成であり、例えば、（ＺｎｘＣｄｘ−１Ｓ）ｍＬｎナノ結晶（Ｌはキャッピング剤）である。
【００６０】
「四元材料(quaternary material)」という用語は、明細書及び特許請求の範囲の目的において、上記のナノ粒子のことを指すが、４成分材料である。４つの成分は、通常、前記族の元素の組成であり、例えば、（ＺｎｘＣｄｘ−１ＳｙＳｅｙ−１）ｍＬｎナノ結晶（Ｌはキャッピング剤）である。
【００６１】
コア粒子に成長した任意のシェル又はそれに続く幾つかのシェルに使用される材料は、ほとんどの場合、コア材料と同様な格子型の材料であり、コア材料に近い格子整合を有しており、コアにエピタキシャル成長することができるが、必ずしもこの適合性(compatibility)のある材料に限定されない。コアに成長した任意のシェル又はそれに続く幾つかのシェルに使用される材料は、多くの場合、コア材料よりも広いバンドギャップを有するが、必ずしもこの適合性のある材料に限定されない。コアに成長した任意のシェル又はそれに続く幾つかのシェルの材料として、次の材料を挙げることができる。
【００６２】
周期表第２族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩＡ−ＶＩＡ（２−１６）材料。ナノ粒子材料には、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅが含まれるが、これらに限定されない。
【００６３】
周期表第１２族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩＢ−ＶＩＡ（１２−１６）材料。ナノ粒子材料には、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ下が含まれるが、これらに限定されない。
【００６４】
周期表第１２族の第１元素及び周期表第１５族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩ−Ｖ材料。ナノ粒子材料には、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｎ２、Ｚｎ３Ｎ２が含まれるが、これらに限定されない。
【００６５】
周期表第１３族の第１元素及び周期表第１５族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩＩ−Ｖ族材料。ナノ粒子材料には、ＢＰ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ；ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ；ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＢＮが含まれるが、これらに限定されない。
【００６６】
周期表の第１３族の第１元素及び周期表の第１４族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＩＩ−ＩＶ材料。ナノ粒子材料には、Ｂ４Ｃ、Ａｌ４Ｃ３、Ｇａ４Ｃが含まれるが、これらに限定されない。
【００６７】
周期表第１３族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料を含むＩＩＩ−ＶＩ材料。ナノ粒子材料には、Ａｌ２Ｓ３、Ａｌ２Ｓｅ３、Ａｌ２Ｔｅ３、Ｇａ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓｅ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｇａ２Ｔｅ３、Ｉｎ２Ｔｅ３が含まれるが、これらに限定されない。
【００６８】
周期表第１４族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＩＶ−ＶＩ材料。ナノ粒子材料には、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅが含まれるが、これらに限定されない。
【００６９】
周期表第１５族の第１元素及び周期表第１６族の第２元素からなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むＶ−ＶＩ材料。ナノ粒子材料には、Ｂｉ２Ｔｅ、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｓｂ２Ｓｅ３、Ｓｂ２Ｔｅ３が含まれるが、これらに限定されない。
【００７０】
周期表の遷移金属の任意の族の第１元素と、周期表の第１６族の第２元素とからなり、三元材料及び四元材料並びにドープ材料を含むナノ粒子材料。ナノ粒子材料には、ＮｉＳ、ＣｒＳ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎｘＧａ１−ｘＳｙＳｅｙ−２（０≦ｘ≦=ｌ及び０≦ｙ≦２）、ＡｇＩｎＳ２が含まれるが、これらに限定されない。
【００７１】
本開示の様々な態様において使用される蛍光／燐光ドナーには、以下のものが含まれ得るが、これらに限定されない。
【００７２】
上記したＱＤｓ。
【００７３】
貴金属ナノ粒子を含む金属ナノ粒子であり、貴金属はＡｇ及びＡｕに限定されない。
【００７４】
ＴＡＤＦ分子は、例えば、米国特許第９，５０２，６６８号、米国特許第９，６３４，２６２号、米国特許第９，６６０，１９８号、米国特許第９，６８５，６１５号、米国特許出願公開第２０１６／０３７２６８２号、米国特許出願公開第２０１６／０３８０２０５号、及び米国特許出願公開第２０１７／０２２９６５８号に記載されており、前記特許及び出願は、その内容の全体が参照を以て本明細書に組み込まれる。ＴＡＤＦ分子は、また、次のものを含むが、それらに限定されない。ビス［３，５−ジ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ジフェニルシラン；２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン；１０，１０’，１０”−（４，４’，４”−ホスホリルトリス（ベンゼン−４，１−ジイル））トリス（１０Ｈ−フェノキサジン）；１０−（４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル）−９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン；１０−フェニル−１０Ｈ，１０’Ｈ−スピロ［アクリジン−９，９’−アントラセン］−１０’−オン；３，６−ジベンゾイル−４，５−ジ（ｌ−メチル−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）−２−エチニルベンゾニトリル；９，９’，９”−（５−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）ベンゼン−１，２，３−トリイル）トリス（９Ｈ−カルバゾール）；２，４，６−トリス［３−（ジフェニルホスフィニル）フェニル］−１，３，５−トリアジン；９，９’−（４，４’−スルホニルビス（４，ｌ−フェニレン））ビス（３，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−９Ｈ−カルバゾール）；ｌ０，ｌ０’−（４，４’−（４−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３，５−ジイル）ビス（４，ｌ−フェニレン）ビス（１０Ｈ−フェノキサジン）；ビス（４−（９Ｈ−３，９’−ビカルバゾール−９−イル）フェニル）メタノン；１０，１０’−（４，４’−スルホニルビス（４，１−フェニレン））ビス（９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン）；９’−［４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル］−３，３”，６，６”−テトラフェニル−９，３’：６’，９”−テル−９Ｈ−カルバソール；９’−［４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル］−９，３’：６’，９”−テル−９Ｈ−カルバゾール；９，９’−（５−（４，６−ジフェニル−ｌ，３，５−トリアジン−２−イル）−ｌ，３−フェニレン）ビス（９Ｈ−カルバゾール）；９，９’，９”，９’’’−（（６−フェニル−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル）ビス（ベンゼン−５，３，ｌ−トリイル）テトラキス（９Ｈ−カルバゾール）；９，９’−（４，４’−スルホニルビス（４，ｌ−フェニレン）ビス（３，６−ジメトキシ−９Ｈ−カルバゾール）；９−（４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル）−３’，６’−ジフェニル−９Ｈ−３，９’−ビカルバゾール；１０−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル））−１０Ｈ−フェノキサジン；９−（４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル）−９Ｈ−カルバゾール；２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン；２，３，４，６−テトラ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−５−フルオロベンゾニトリル；９，１０−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ−（ｐ−トリル）−アミノ］アントラセン；２，５−ビス（４−（１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル）フェニル）−ｌ，３，４−オキサジアゾール；３−（９，９−ジメチルアクリジン−１０（９Ｈ）−イル）−９Ｈ−キサンテン−９−オン；１，４−ビス（９，９−ジメチルアクリダン−１０−イル−ｐ−フェニル）−２，５−ビス（ｐ−トリル−メタノイル）ベンゼン；１，４−ビス（９，９−フェノキサジン−１０−イル−ｐ−フェニル）−２，５−ビス（ｐ−トリルメタノイル）−ベンゼン；５，ｌ０−ビス（４−（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［ｄ］イミダゾール−２−イル）フェニル）−５，１０−ジヒドロフェナジン；１０，ｌ０’−（４，４’−スルホニルビス（４，ｌ−フェニレン））ビス（１０Ｈ−フェノキサジン）；ｌ，３，５−トリス（４−（ジフェニルアミノ）フェニル）−２，４，６−トリシアノベンゼン；９，９’，９”−（５−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）ベンゼン−１，２，３−トリイル）トリス（３，６−ジメチル−９Ｈ−カルバゾール）；４，４”−ジ−１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル［１，１’：２’，１”−テルフェニル］−４’，５’−ジカルボニトリル；２［−（２−ピリジニル）−９−［３−（２−ピリジニルオキシ）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール］パラジウム；２’−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニルビフェニル−２−アミン；５−クロロ−２，４，６−トリス（３，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）イソフタロニトリル；ジベンゾ｛［ｆ，ｆ’］−４，４’，７，７’−テトラフェニル｝ジインデノ［１，２，３−ｃｄ：１’，２’，３  ’−ｌｍ］ペリレン；２，３，５，６−テトラキス［３，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］ベンゾニトリル；７，ｌ０−ビス（４−（ジフェニルアミノ）フェニル）−２，３−ジシアノピラジノフェナントレン；２，８−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１１−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−６，ｌ２−ジフェニルテトラセン；ジベンゾ｛［ｆ，ｆ’］−４，４’，７，７’−テトラフェニル｝ジインデノ［ｌ，２，３−ｃｄ：ｌ’，２’，３’−ｌｍ］ペリレン；２−［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］−１０，１０−ジオキシド−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン；２−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−１０，１０−ジオキシド−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン。
【００７５】
ランタニド蛍光体及びランタニドコンプレックスを含むランタニド化合物。ランタニド蛍光体は、Ｃｅ３＋ドープ蛍光体；Ｅｕ２＋ドープ蛍光体；Ｅｕ３＋ドープ蛍光体；Ｐｒ３＋ドープ蛍光体；Ｓｍ３＋ドープ蛍光体；Ｔｂ３＋ドープ蛍光体；Ｅｒ３＋ドープ蛍光体；Ｙｂ３＋ドープ蛍光体；Ｎｄ３＋ドープ蛍光体；Ｄｙ３＋ドープ蛍光体を含むが、これらに限定されない。ランタニドコンプレックスは、Ｓｍ（ＩＩＩ）、Ｅｕ（ＩＩＩ）、Ｅｒ（ＩＩＩ）、Ｔｂ（ＩＩＩ）、Ｄｙ（ＩＩＩ）、Ｎｄ（ＩＩＩ）、Ｃｅ（ｎｉ）Ｐｒ（ＩＩＩ）、Ｙｂ（ＩＩＩ）を包含するコンプレックスを含むが、これらに限定されない。
【００７６】
有機蛍光体。有機蛍光体は、キサンテン誘導体：フルオレセイン；ローダミン；オレゴングリーン；エオシン；テキサスレッド；シアニン誘導体：シアニン；インドカルボシアニン；オキサカルボシアニン；チアカルボシアニン；インドシアニングリーン；メロシアニン；スクアライン誘導体及び環置換のスクアライン：Ｓｅｔａ；Ｓｅｔａｕ；スクエア染料；ナフタレン誘導体：ダンシル及びプロダン誘導体；クマリン誘導体；オキサジアゾール誘導体：ピリジルオキサゾール；ニトロベンゾオキサジアゾール；ベンゾオキサジアゾール；アントラセン誘導体：アントラキノン；ＤＲＡＱ５；ＤＲＡＱ７；ＣｙＴＲＡＫオレンジ；ピレン誘導体：カスケードブルー；オキサジン誘導体：ナイルレッド、ナイルブルー、クレシルバイオレット、オキサジン１７０；アクリジン誘導体：プロフラビン；アクリジンオレンジ；アクリジンイエロー；アリールメチン誘導体：オーラミン；クリスタルバイオレット；マラカイトグリーン；テトラピロール誘導体：ポルフィン、フタロシアニン、ビリルビンを含むが、これらに限定されない。
【００７７】
核酸蛍光体。
【００７８】
蛍光性タンパク質。蛍光性タンパク質は、蛍光性モノマー、蛍光性ダイマー、蛍光性トリマーを含むが、これらに限定されない。
【００７９】
蛍光性小分子。蛍光性小分子は、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）；２，２’，２”−（１，３，５−ベンジントリイル）トリス（ｌ−フェニル−１−Ｈ−ベンズイミダゾール）（ＴＰＢｉ）；ビス（８−ヒドロキシ−２−メチルキノリン）−（４−フェニルフェノキシ）アルミニウム（ＢＡｌｑ）を含むが、これらに限定されない蛍光性小分子。
【００８０】
発光ポリマー。発光ポリマーは、ビス（２−（３，５−ジメチルフェニル）−４−プロピルピリジン）（２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−３，５−ジケトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−フェニルピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；ｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）；Ｎ，Ｎ’−ジメチル−キナクリドン；２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−１０−（２−ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１ｇｈ］クマリン；３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン；４，４”−ジ−１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル［１，１’：２’，１”−テルフェニル］−４’，５’−ジカルボニトリル；９，９’，９”−（５−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）ベンゼン−１，２，３−トリイル）トリス（３，６−ジメチル−９Ｈ−カルバゾール）；３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン；２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−１０−（２−ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１ｇｈ］クマリン；Ｎ，Ｎ’−ジメチル−キナクリドン；ｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−フェニルピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［２−（ｐ−トリル）ピリジン］イリジウム（ＩＩＩ）；９，１０−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ−（ｐ−トリル）−アミノ］アントラセン；９，１０−ビス［フェニル（ｍ−トリル）アミノ］アントラセン；ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート］亜鉛（ＩＩ）；Ｎ１０，Ｎ１０，Ｎ１０’，Ｎ１０’−テトラ−トリル−９，９’−ビアントラセン−１０，１０’−ジアミン；Ｎ１０，Ｎ１０，Ｎ１０’，Ｎ１０’−テトラフェニル−９，９’−ビントラセン−１０，１０’−ジアミン；Ｎ１０，Ｎ１０’−ジフェニル−Ｎ１０，Ｎ１０’−ジナフタレニル−９，９’−ビアントラセン−１０，１０’−ジアミン；ｆａｃ−トリス（２−（３−ｐ−キシリル）フェニル）ピリジンイリジウム（ＩＩＩ）；２，５−ビス（４−（１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル）フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール；ビス（２−（ナフタレン−２−イル）ピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス（２−フェニル−３−メチル−ピリジン）イリジウム；４，４’−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル；ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）；４，４’−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル；４，４’−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル；２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン；ペリレン；４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル；４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル；２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン；１，４−ビス［２−（３−Ｎ−エチルカルバゾリル）ビニル］ベンゼン；４，４’−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン；ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル）−（２−カルボキシピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）；４，４’−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル；２，７−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］−９，９−スピロビフルオレン；ビス（２，４−ジフルオロフェニルピリジナート）テトラキス（１−ピラゾリル）ほう酸イリジウム（ＩＩＩ）；Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−トリス−（９，９−ジメチルフルオレニレン）；２，７−ビス｛２−［フェニル（ｍ−トリル）アミノ］−９，９−ジメチル−フルオレン−７−イル｝−９，９−ジメチル−フルオレン；Ｎ−（４−（（Ｅ）−２−（６−（（Ｅ）−４−（ジフェニルアミノ）スチリル）ナフタレン−２−イル）ビニル）フェニル）−Ｎ−フェニルベンゼンアミン；ｆａｃ−イリジウム（ＩＩＩ）トリス（１−フェニル−３−メチルベンゾイミダゾリン−２−イリデン−Ｃ，Ｃ２’）；ｍｅｒ−イリジウム（ＩＩＩ）トリス（１−フェニル−３−メチルベンゾイミダゾリン−２−イリデン−Ｃ，Ｃ２’）；１−４−ジ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニル）アミノ］スチリル−ベンゼン；１，４−ビス（４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）スチリル）ベンゼン；ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）−ピリジン）ベリリウム；ビス（２，４−ジフルオロフェニルピリジナート）（５−（ピリジン−２−イル）−１Ｈ−テトラゾレート）イリジウム（ＩＩＩ）；ｆａｃ−トリス［（２，６−ジイソプロピルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾ［ｅ］］イリジウム（ＩＩＩ）；９−［４−（２−（７−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）−９，９−ジエチルフルオレン−２−イル）ビニル）フェニル］−９−フェニル−フルオレン；ｍｅｒ−トリス（１−フェニル−３−メチルイミダゾリン−２−イリデン−Ｃ，Ｃ（２）’イリジウム（ＩＩＩ）；ｆａｃ−トリス（１，３−ジフェニル−ベンゾイミダゾリン−２−イリデン−Ｃ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）；９−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−１０−（ナフタレン−１−イル）アントラセン；４，４’−（１Ｅ，１’Ｅ）−２，２’−（ナフタレン−２，６−ジイル）ビス（エテン−２，１−ジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−ヘキシルフェニル）アニリン）；ビス（３，５−ジフルオロ−４−シアノ−２−（２−ピリジル）フェニル）−（２−カルボキシピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス［４−ｔｅｒｔ−ブチル−２’，６’−ジフルオロ−２，３’−ビピリジン］（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；４，４’−ビス（４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）スチリル）ビフェニル；１０，１０’−（４，４’−（４−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３，５−ジイル）ビス（４，１−フェニレン）ビス（１０Ｈ−フェノキサジン）；Ｎ５，Ｎ５，Ｎ９，Ｎ９−テトラフェニルスピロ［ベンゾ［Ｃ］フルオレン−７，９’−フルオレン］−５，９−ジアミン；１０，１０’−ビス（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）−９，９’−ビアントラセン；ビス（３，４，５−トリフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル）−（２−カルボキシピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）；Ｎ５，Ｎ９−ジフェニル−Ｎ５，Ｎ９−ジ−ｍ−トリルスピロ［ベンゾ［ｃ］フルオレン−７，９’−フルオレン］−５，９−ジアミン；６−メチル−２−（４−（９−（４−（６−メチルベンゾ［ｄ］チアゾール−２−イル）フェニル）アントラセン−１０−イル）フェニル）ベンゾ［ｄ］チアゾール；１０−フェニル−１０Ｈ，１０’Ｈ−スピロ［アクリジン−９，９’−アントラセン］−１０’−オン；トリス（２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）；１０−（４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル）−９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン；３，６−ジベンゾイル−４，５−ジ（１−メチル−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾイル）−２−エチニルベンゾニトリル；２−（３−（３−メチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−イミダゾール−１−イル）フェノキシ）−９−（ピリジン−２−イル）−９Ｈ−カルバゾールプラチナ（ＩＩ）；ビス（２−（３，５−ジメチルフェニル）−４−フェニルピリジン）（２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−３，５−ジケトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；４−（ジシアノメチレン）−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン；（Ｅ）−２−（２−（４−（ジメチルアミノ）スチリル）−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）マロノニトリル；（Ｅ）−２−（２−（４−（ジメチルアミノ）スチリル）−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）マロノニトリル；４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−ジュロリジル−９−エニル−４Ｈ−ピラン；４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン；４−（ジシアノメチレン）−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン；トリス（ジベンゾイルメタン）フェナントロリンユウロピウム（ＩＩＩ）；５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン；ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス［１−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−イソキノリン］（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス［２−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）キノリン］（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［４，４’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−（２，２’−ビピリジン）］ルテニウム（ＩＩＩ）コンプレックス；２，８−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１１−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−６，１２−ジフェニルテトラセン；ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；プラチウム（ＩＩ）５，１０，１５，２０−テトラフェニルテトラベンゾポルフィリン；ビス［２−（４−ｎ−ヘキシルフェニル）キノリン］（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［２−（４−ｎ−ヘキシルフェニル）キノリン］イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［２−フェニル−４−メチルキノリン］イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−フェニルキノリン）（２−（３−メチルフェニル）ピリジネート）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−（９，９−ジエチル−フルオレン−２−イル）−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［ｄ］イミダゾラト）（アクチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−フェニルピリジン）（３−（ピリジン−２−イル）−２Ｈ−クロメン−２−ネート）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−フェニルキノリン）（２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−３，５−ジオナート）イリジウム（ＩＩＩ）；（Ｅ）−２−（２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（２−（２，６，６−トリメチル−２，４，５，６−テトラヒドロ−１Ｈ−ピロール［３，２，１−ｉｊ］キノリン−８−イル）ビニル）−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）マロノニトリル；ビス［（４−ｎ−ヘキシルフェニル）イソキノリン］（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；プラチウム（ＩＩ）オクタエチルポルフィン；ビス（２−メチルジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［２−（４−ｎ−ヘキシルフェニル）キノリン］イリジウム（ＩＩＩ）；トリス（２−（３−メチルフェニル）−７−メチル−キノレート）イリジウム；イリジウム（ＩＩＩ）ビス（４−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）チエノ［３，２−ｃ］ピリジナート−Ｎ，Ｃ２’）アセチルアセトナート；ビス［２−（２−メチルフェニル）−７−メチル−キノリン］（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；イリジウム（ＩＩＩ）ビス（２−（２，４−ジフルオロフェニル）キノリン）ピコリン酸；ビス［２−（９−フェニルカルバゾール−２−イル）−ベンゾチアゾール］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリン酸；トリス［３−（２，６−ジメチルフェノキシ）−６−フェニルピリダジン］イリジウム（ＩＩＩ）；ビス［２−（３，５−ジメチルフェニル）−４−メチル−キノリン］（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；（Ｅ）−２−（２−（４−（ジメチルアミノ）スチリル）−１−エチルキノリン−４（１Ｈ）−イリデン）マロノニトリル；ビス（フェニルイソキノリン（２，２，６，６−テトラメチルヘ
プタン−３，５−ジオナート）イリジウム（ＩＩＩ）；（Ｅ）−２−（２−（２−（７−（４−（ビス（４−メトキシフェニル）アミノ）フェニル）−２，３−ジヒドロチエノ［３，４−ｂ］［１，４］ジオキシン−５−イル）ビニル）−１−エチルキノリン−４（１Ｈ）−イリデン）マロノニトリルを含むが、これらに限定されない。
【００８１】
デンドリマー。デンドリマーは、ポリ（アミドアミン）、ポリ（プロピレンアミン）を含むが、これらに限定されない。
【００８２】
イリジウムをベースにした燐光材料。前記燐光材料は、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナート−Ｃ２，Ｎ］（ピコリン酸）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［２−フェニルピリジン］イリジウム（ＩＩＩ）；ビス［２−（２−フェニル−Ｎ）フェニル−Ｃ］（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル）−（２−カルボキシピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−フェニルピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；ｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）；ｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−フェニルピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［２−（ｐ−トリル）ピリジン］イリジウム（ＩＩＩ）；ｆａｃ−トリス（２−（３−ｐ−キシリル）フェニル）ピリジンイリジウム（ＩＩＩ）；ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２，４−ジフルオロフェニルピリジナート）テトラキス（１−ピラゾリル）ホウ酸イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（３，５−ジフルオロ−４−シアノ−２−（２−ピリジル）フェニル）−（２−カルボキシピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［２−（４−ｎ−ヘキシルフェニル）キノリン］イリジウム（ＩＩＩ）；ビス（２−（９，９−ジエチル−フルオレン−２−イル）−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［ｄ］イミダゾラト）（アクチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［２−（４−ｎ−ヘキシルフェニル）キノリン］イリジウム（ＩＩＩ）；イリジウム（ＩＩＩ）ビス（４−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）チエノ［３，２−ｃ］ピリジナート−Ｎ，Ｃ２’）アセチルアセトナートを含むが、これらに限定されない。
【００８３】
白金をベースとした燐光材料。前記燐光材料は、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル１−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）；ビス［２−（２−チエニル）ピリジン］白金（ＩＩ）；ビス［２−（５−トリメチルシラニル−２−テニル）−ピリジン］白金（ＩＩ）；Ｐｔ（ｉｑｄｚ）２（（ｉｑｄｚ）はイソキノリニルインダゾールアニオン）；白金（ＩＩ）［３，５−ジ（２−ピリジニル）トルエン］フェノキシド；Ｐｔ（ｐｐｙ）２（ｐｐｙは２−フェニルピリジンアニオン）；（ｐｐｙ）Ｐｔ（ａｃａｃ）（ａｃａｃはアセチルアセトナート）；（ｆｐｐｙ）Ｐｔ（ｍ−ｐｚ）２Ｐｔ（ｆｐｐｙ）（ｆｐｐｙは２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリナート−Ｎ，Ｃ２’；ｐｚはピラゾリル）；塩化白金（ＩＩ）酸［１，３−ジフルオロ−４，６−ジ（２−ピリジニル）ベンゼン］；白金（ＩＩ）［２−４’６’−ジフルオロフェニル］ピリジン−Ｎ，Ｃ２’）（２，４−ペンタンジオナート）を含むが、これらに限定されない。
【００８４】
図４に示されるように、蛍光／燐光ドナーとＱＤとの間の分離の程度又は距離は、ＱＤキャッピングリガンドを用いて調節されることができる。具体的には、キャッピングリガンドが長いほど、蛍光／燐光ドナーとＱＤとの距離が長くなる。一般的に、キャッピングリガンドとして、ルイス酸が用いられる。
【００８５】
幾つかの実施形態では、本開示の様々な態様において使用されるキャッピングリガンドは、第一級、第二級若しくは第三級アミン、又はアンモニウム化合物であって、前記化合物は、１つ又は複数の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１−Ｃ２４アルキル基；又は１つ又は複数のＣ３−Ｃ１８芳香族、多環芳香族、シクロアルカン、シクロアルケン、シクロアルキン、ポリシクロアルカン、ポリシクロアルケン、又はポリシクロアルキン基を有する。幾つかの実施形態では、本開示の様々な態様において使用されるキャッピングリガンドは、第一級、第二級若しくは第三級ホスフィン又はホスホニウム化合物であって、前記化合物は１つ又は複数の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１−Ｃ２４アルキル基；又は１つ又は複数のＣ３−Ｃ１８芳香族、多環芳香族、シクロアルカン、シクロアルケン、シクロアルキン、ポリシクロアルカン、ポリシクロアルケン、又はポリシクロアルキン基を有する。幾つかの実施形態では、本開示の様々な態様において使用されるキャッピングリガンドは、直鎖状又は分枝鎖状のＣ１−Ｃ２４アルキル基；又はＣ３−Ｃ１８芳香族、多環芳香族、シクロアカンン、シクロアルケン、シクロアルキン、ポリシクロアルカン、ポリシクロアルケン、又はポリシクロアルキン基を有するカルボン酸である。
【００８６】
幾つかの実施形態では、本開示の様々な態様において使用されるキャッピングリガンドは、アルコール、チオール（Ｒ−Ｓ−Ｈ）、セレノール（Ｒ−Ｓ−Ｈ）又はテルル等価体(tellurium equivalent)（Ｒ−Ｔｅ−Ｈ）であり、それらは直鎖状又は分岐鎖状のＣ１−Ｃ２４アルキル基；又はＣ３−Ｃ１８芳香族、多環芳香族、シクロアルカン、シクロアルケン、シクロアルキン、ポリシクロアルカン、ポリシクロアルケン、又はポリシクロアルキン基を有する。幾つかの実施形態では、本開示の様々な態様において使用されるキャッピングリガンドは、エントロピックリガンドであり得る。本明細書で使用される「エントロピックリガンド(entropic ligand)」は、不規則に分岐したアルキル鎖を有するリガンドのことを指す。好適なエントロピックリガンドの例として、不規則に分岐したチオール、例えば、２−メチルブタンチオール、又は２−エチルヘキサンチオールと、不規則に分岐したアルカン酸、例えば、４−メチルオクタン酸、４−エチルオクタン酸、２−ブチルオクタン酸、２−ヘプチルデカン酸、及び２−ヘキシルデカン酸が挙げられるが、これらに限定されない。エントロピックリガンドは、ナノ粒子の加工性を向上させつつ、デバイスにおける性能を保持又は向上させることができる。
【００８７】
幾つかの実施形態では、無機リガンドは、本開示の様々な態様において、ＱＤ表面の原子を不動態化するキャッピングリガンドとして使用されることができる。好適な無機リガンドの例として、金属ハロゲン化物を含み、前記金属ハロゲン化物は、ハロゲン化物が、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ又はＦのいずれか１つであり、金属が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｎｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｗ、Ｐｔのいずれか１つを挙げることができるが、これらに限定されない。幾つかの実施形態では、ハロゲン化亜鉛が好ましい。幾つかの実施形態では、塩化亜鉛又は臭化亜鉛が特に好ましい。
【００８８】
ＦＲＥＴを最大化するためには、所定の波長で発光するより小さいＱＤｓが好ましい。例えば、ＣｄＳｅなどのコアＱＤｓよりも、バルクバンドギャップが狭く、ボーア半径が大きいＩｎＰをベースとしたＱＤｓが有利であり得る。例えば、６２０ｎｍで発光するＩｎＰのＱＤコアの直径は、一般的には、同じ波長で発光するＣｄＳｅのＱＤコアよりも小さい。
【００８９】
＜ＱＤ振動子強度の最大化＞
ＱＤのバンドギャップ遷移の振動子強度であるｆｇａｐは、蛍光の確率を表す。したがって、２ドーパントシステムの用途では、振動子強度が大きいＱＤｓを含めることが望ましい。強い量子閉じ込めレジームでは、電子と正孔の波動関数が粒子径とは関係なく、完全に重なるため、振動子の強度がＱＤのサイズによって変化するのは極く僅かである［M.D. Leistikow, J. Johansen, A.J. Kettelarij, P. Fodahl and W.L. Vos, Phys. Rev. B, 2009, 79, 045301］。一方、強い量子封じ込めレジームを超えたＱＤｓの場合、振動子強度は粒子径が大きくなるにつれ大きくなる［K.E. Gong, Y. Zeng and D.F. Kelley, J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 20268］。
【００９０】
例えば、ＩｎＰを有するコアを含み、可視スペクトル内で発光するＱＤｓは、強い閉じ込めレジーム内に十分な半径を有するため、振動子強度は粒子径にそれほど依存しないであろう。幾つかの実施形態では、ＱＤの形状は、振動子強度に影響を与える可能性がある。幾つかの実施形態では、ＱＤｓは、実質的に球形又は卵形であってよい。他の実施形態では、ＱＤｓは実質的に円錐形であってよい。さらに別の実施形態では、ＱＤｓは実質的に円筒形であってよい。さらに別の実施形態では、ＱＤｓは実質的に棒状であってよい。さらに別の実施形態では、ＱＤｓの形態は、ナノロッド、ナノチューブ、ナノファイバー、ナノシート、デンドリマー、スター、テトラポッド、ディスク、又は同様な物理的形態であってよい。
【００９１】
＜ＱＤ吸収率の増加＞
ＦＲＥＴプロセスを最大化するためには、高いＱＤ吸収断面積が望ましい。量子ロッドでは、例えば、発光波長は短軸の長さによって制御され、吸収断面積は主に体積に依存する。ナノ粒子の吸収断面積αａは、式２で定義される。
【数２】
2021521584.tif 000004
ここで、ｎｂとαｂは夫々、バルク半導体の屈折率と吸収係数、ｎは周囲媒体の屈折率、│ｆ（換算プランク定数・ω）│２は局所場因子、Ｖは体積である。Ｈｔｏｏｎらは、球状（半径２．３ｎｍ）のＱＤの吸収断面積を、半径が同じであって長さが２２ｎｍ、３６ｎｍ、及び４４ｎｍである細長いナノ粒子である量子ロッドの吸収断面積と比較して調べた［H.Htoon,J.A.Hollingworth,A.V.Malko,R.Dickerson and V.I.Klimov,Appl.Phys.Lett,2003,82,4776］。体積が大きいナノロッドと同様に、│ｆ（換算プランク定数・ω）│２は、球状ナノ粒子と比較して、ランダム配向ナノロッドについてほぼ２倍高いことが判明した。│ｆ（換算プランク定数・ω）│２は、配向ナノロッドについて更に増加させることができる。このように、量子ロッドアーキテクチャは、ＱＤ吸収断面積を増加させるという点で、球状ＱＤジオメトリよりも有利であり得る。
【００９２】
＜励起状態の寿命の最小化＞
効率的なＦＲＥＴのためには、ＱＤの励起状態の寿命をできるだけ小さくすることが有利である。基本的に、ＱＤの励起状態の寿命は閉じ込めの程度に関係している。電子と正孔間の重なりが大きいほど閉じ込めは強くなり、放射寿命は短くなる。電子と正孔の重なりを最大化するＱＤアーキテクチャは、エレクトロルミネッセンスデバイスにおける２ドーパントシステムにとって有益であり得る。幾つかの場合では、所与のコアサイズについて、そのコア上のシェル厚さを増加させることは、ＱＤの励起状態の寿命を減少させる。しかしながら、先に述べたように、比較的シェルが厚いコア‐シェル量子ドットは好ましくないかもしれず、ＴＡＤＦ分子とＱＤの間の距離は、シェルの厚さの増加に伴って増大する。故に、ＱＤにおける閉じ込めの程度を操作するための代替的な方法が必要とされるかもしれない。
【００９３】
タイプＩのコア‐シェル型ＱＤでは、エネルギー準位の急激なオフセットが強い閉じ込めをもたらし得る一方で、組成グレーディングが電子と正孔の非局在化につながり得る。例えば、ＩｎＰコア（バルクバンドギャップＥｇ＝１．３４ｅＶ）をＺｎＳシェル（Ｅｇ＝３．５４ｅＶ（立方晶）、３．９１ｅＶ（六方晶））で覆ったＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤにおける閉じ込めは、ＩｎＰ／ＺｎＳｅコア-シェルＱＤ（ＺｎＳｅ  Ｅｇ＝２．８２ｅＶ）における閉じ込めよりも強くなるであろう。組成グレーディングされたタイプＩのＱＤの例は、Ｉｎ１−ｘＰ１−ｙＺｎｘＳｙであって、ここでｘ及びｙは、ＱＤの中心における０から、ＱＤの外面における１へと徐々に増加する。
【００９４】
コア‐マルチシェルアーキテクチャが使用されている場合、シェルの相対的な厚さが閉じ込めの程度に影響を与え得る。
【００９５】
ある特定の材料のコアＱＤの場合、ＱＤが小さくなるほど、電子と正孔間の重なりが大きくなって、放射寿命が短くなる。従って、特定の発光波長を維持しながらＱＤコアの直径を小さくする戦略が採用され得る。これは、第１の半導体材料を、同様な格子定数でより小さいバンドギャップを有するような第２の材料と合金化する工程を含んでよい。例えば、ＩｎＰをＩｎＡｓと合金化して作られたＩｎＡｓＰナノ粒子は６３０ｎｍで発光可能であって、同じ波長で発光するＩｎＰナノ粒子よりも直径が小さい。また、例えば、ＣｄＳをＣｄＳｅと合金化して作られたＣｄＳｅＳナノ粒子は４８０ｎｍで発光可能であって、同じ波長で発光するＣｄＳナノ粒子よりも直径が小さい。
【００９６】
幾つかの場合では、ナノ粒子の形状が励起状態の寿命に影響を与え得る。例えば、扁長のＣｄＳｅのＱＤの放射寿命は、球状のＣｄＳｅナノ粒子の放射寿命よりも僅かに短くなり得る［K.Gong,Y.Zang and D.F.Kelley,J.Phys.Chem.C,2013,117,20268］。故に、棒状のＱＤｓ、即ち量子ロッドは、球状のＱＤｓよりも短い励起状態の寿命をもたらし得る。ここで、「量子ロッド」は、横方向の寸法ｘ及びｙと、長さｚとを有する量子ドットを記述するために使用され、ここで、ｚは、ｚ＞ｘ，ｙである。或いは、より短い励起状態の寿命は、２次元ＱＤによってもたらされてよく、その量子ドットは、量子閉じ込め領域の横方向の寸法を有し、１乃至５層のモノレイヤの厚さを有する。
【００９７】
本発明及びその目的、特徴及び利点を詳細に説明してきたが、他の実施形態も本発明によって含まれる。最後に、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に規定された発明の範囲を逸脱することなく、本発明と同じ目的を達成するために、他の構成を設計又は修正するための基礎として、開示された概念と特定の実施形態を容易に利用することができることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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