(57)【要約】  本発明は、電気的励起または光学励起に応答して光を発する、ＬＥＤ、ディスプレイ、電子ブックリーダー等の素子に関する。該素子は、例えばディスプレイ、テレビ、携帯電話、タブレットまたはコンピュータに見られる。本発明は、高発光スペクトル技巧を同時に示し、発せられる光の波長、指向性、および／または偏光の適切な制御を可能にし、したがって係る素子から構成されるディスプレイの明るさおよび色域を増加する発光素子を実現することを可能にする。さらに詳細には、本発明は励起手段の活性化に応答して光を発するための素子に関し、素子は、最小寸法、つまり厚さが少なくとも１．５倍、他の２つよりも小さい少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含み、該発せられる光は、発光方向および平坦ナノ結晶のより大きな面に対する垂線によって形成される角度に従って変わる輝度および偏光を有する。これらの素子の各種実施形態も示される。【選択図】図６
2015518647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、最小寸法、つまり厚さが少なくとも１．５倍、他の２つの寸法よりも小さい少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶とを備える、励起手段の活性化に応答して光を発する構成要素であって、前記少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶のより大きな表面に対する垂線が前記支持体に対して略平行または略垂直であり、前記発せられる光が、発光方向および前記平坦ナノ結晶の前記より大きな表面に対する前記垂線によって形成される角度に従って変わる輝度および偏光を有する、構成要素。
【請求項２】
前記少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶がコロイド半導体ナノシートである、請求項１に記載の構成要素。
【請求項３】
前記少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶が、第ＩＶ族、第ＩＩＩ−Ｖ族、第ＩＩ−ＶＩ族、第ＩＩＩ−ＶＩ族、第Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族、第ＩＩ−Ｖ族、または第ＩＶ−ＶＩ族の内の少なくとも１種の化合物を備える、請求項１又は２に記載の構成要素。
【請求項４】
前記少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３、Ｃｄ３Ｐ２、Ｚｎ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２，Ｚｎ３Ａｓ２、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ  ＦｅＳ２、ＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｔｅ３の内の少なくとも１種を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項５】
前記少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶が、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含むヘテロ構造である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項６】
前記少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶が、異なる化学組成の半導体で完全に覆われる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項７】
前記異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶が、半値全幅３０ｎｍ未満、または２５ｎｍ未満、または２３ｎｍ未満、または好ましくは２０ｎｍの狭い蛍光スペクトルを示す、請求項１〜６のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項８】
前記支持体が、前記構成要素の外の観察者に向かって少なくとも１方向で前記発せられる光に対して透過性を有し、前記光が前記観察者に向かって支持面を通して発せられる前記支持面が発光面として規定される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項９】
前記支持体が液晶特性を有する液体を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項１０】
前記支持体が曲げやすい、または撓まない、請求項１〜９のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項１１】
前記支持体が無機材料または有機材料を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項１２】
前記支持体がポリマー材料を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項１３】
異なる特性、寸法、および／または化学組成および／または発光波長を有する少なくとも２つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項１４】
前記構成要素の実質的にすべての平坦ナノ結晶が、所与の方向に略平行なナノ結晶の表面に対するナノ結晶の垂線を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の構成要素と、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶に対して電磁場を適用するための手段、特に窒化ガリウムダイオード等の前記異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶によって発せられる光の少なくとも一部が吸収される光源を備える少なくとも１つの励起手段とを備える発光システム。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の少なくとも１つの構成要素および／またはシステムを備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的励起または発光励起に応答して光を発する、発光ダイオード、ディスプレイ、電子ブックリーダー等の素子に関する。係る素子は、例えば、ディスプレイ、テレビ、携帯電話、タブレットまたはコンピュータに見られる。問題のタイプの素子は、確実な前進にも関わらず、カラーレンダリングおよびコントラスト、明るさ、エネルギー効率、ならびに観察角度に応じた視覚的な印象の両方に関し、いまだに一定数の制限を有している。
【背景技術】
【０００２】
色を様々に再現するために、一般に少なくとも３つの補色、特に赤、緑および青の加算合成が行われる。色度図では、異なる割合のこれらの３色を混合することによって得られる利用可能な色のサブセットは、３色、赤、緑および青と関連付けられる３つの座標によって形成される三角形によって形成される。このサブセットがいわゆる全域を構成する。
【０００３】
ディスプレイ装置の大多数はこの３色原則に基づいて動作する。つまり、各ピクセルは、赤１個、緑１個、および青１個の３個のサブピクセルから構成され、異なる輝度との混合によって色彩豊かな印象を再現できる。
【０００４】
コンピュータＬＣＤ画面等の発光表示またはバックライト付きディスプレイは、正確な色の再現のために最大可能幅の全域を提示しなければならない。このため、最大可能幅の全域を表現するには、構成するサブピクセルは、考えられる最も飽和した色でなければならない。光源は単色性の色に近い場合に飽和色を有する。スペクトルの観点から、これは、光源が発する光が単一の狭帯域の波長から構成されることを意味する。我々はあまり飽和していない陰影はより穏やかで灰色に見えるのに対して、高度に飽和した陰影は色鮮やかな強烈な色を有することを思い出す。
【０００５】
したがって、その発光スペクトルが狭いため、飽和色から成る光源を有することが重要である。
【０００６】
例えば、カラーディスプレイの場合、カラーディスプレイを構成する赤のサブピクセル、緑のサブピクセル、および青のサブピクセルはディスプレイシステムの全域を最大化するスペクトルを有さなければならず、それはスペクトルの観点からは、考えられる最も狭い発光を示すことを意味する。
【０００７】
以下の２つのタイプの多色発光ディスプレイを区別することができる。
・背面照明からくる白色光がカラーフィルタによってフィルタリングされ、輝度が液晶システムによって制御されるバックライト付きのディスプレイ。これらは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。
・各ピクセルが３つの基本色に対応する少なくとも３個のサブピクセルから成る直接放射性ディスプレイ。各サブピクセルは、多くの場合マトリックスシステムつまり多重化システムを通して個別にアドレス指定された発光体であり、発せられる光の輝度が次いで直接的に設定される。これは、プラズマ画面および（「有機発光ダイオード」の）ＯＬＥＤ画面等の発光ダイオード画面の場合である。これらの素子は、励起に応答して光を発する材料を使用する。
【０００８】
ＬＣＤ画面では、ピクセルの色は、赤フィルタ、緑フィルタ、および青フィルタによる白の一次光源のフィルタリングによって決定される。したがって、３個のサブピクセルのスペクトルは、使用されるフィルタの伝送スペクトルによる、通常は白のＬＥＤのアレイまたは冷陰極蛍光灯である一次光源の発光スペクトルの増加に相当する。したがって、一次光源のスペクトルまたはカラーフィルタのスペクトルを最適化するという事実は、全域の改善を可能にする。ただし、白の一次光源が発する光の大部分は、画面を構成する偏光子およびカラーフィルタによって再吸収されるか、または異なる層での分散および導波路効果によって偏向されるかのいずれかである。したがって、光は観察者には届かず、液晶ディスプレイのエネルギー効率を高度に制限する。したがって、それは、電力消費を制限し、全域を求めること−明るさの妥協−を必要とする。
【０００９】
フィルタおよび一次光源を大幅に変更することなく、画面の色域および明るさを増すために、近年では、コロイド状量子ドットを含む蛍光膜を光源とピクセルとの間に加えて、問題の膜を通過後に光源から出る光のスペクトルを修正し、このようにして３個のサブピクセル４、５の飽和を強化することが提案されている。しかしながら、この解決策は、全域を改善するものの画面の明るさを減少させる。
【００１０】
また、例えば、一次光、青または紫外線を吸収し、各変換器の特定の色を再伝達する緑、赤、および青の波長変換器でフィルタを置き換えることも提案された。このため、一次励起光源からの光を吸収し、光をより高い波長で再び発する蛍光体を含む材料が使用される。しかし、この解決策は安定性、蛍光効率、および該波長変換器で使用される蛍光体のスペクトル技巧の問題を有する。
【００１１】
発光ダイオードから構成されるディスプレイ等の直接放射性ディスプレイは、エネルギー消費が潜在的により低い。つまり、フィルタリングによる損失がほとんどまたはまったくない。ただし、無機ダイオードにおいてのような半導体層、またはＯＬＥＤの場合のようなポリマー層を使用するとき、該層での全反射による光損失は、観察者に達する全光線を削減する。
【００１２】
直接放射性ディスプレイでは、励起の性質は様々であってよい。
・有機発光ダイオードまたは無機発光ダイオードの場合のように電荷注入による電気的手法。
・波長変換器またはプラズマ画面の場合においてのように、発光波長よりも短い波長の光子の吸収による光学的手法。
【００１３】
可視スペクトル全体をカバーすべく、多くの発光性物質が提案されてきた。
【００１４】
したがって、例えばＯＬＥＤに存在する有機蛍光体は、可視的な、一般的に９０％を超える高い量子収量を有する。有機蛍光体は、概して安定性が不十分であり、例えば酸化または放射のために劣化し、含有する素子の寿命を削減する。さらに、蛍光スペクトルの幅はきわめて大きいことがあり、大きな全域を得ることを可能にしない。最後に、最適励起波長は蛍光体ごとに異なることがあり、蛍光体の、一般的な励起光源を備えたシステムへの一体化を困難にする。
【００１５】
酸化物、および希土類の錯体は、プラズマ画面およびＯＬＥＤなどに一般的に使用される発光性物質である。この場合、発光性物質は、酸化に対する感度が弱いのではるかに安定している。発光ピークの幅は非常に小さく、ほぼ１０ナノメートル程度である場合があるが、これらの物質の吸収断面積は少なく、大量の使用を要する場合がある。さらに、その発光波長は、例えば使用されている希土類錯体等の物質によって規定されるため同調可能ではない。これは重要な制限であり、この種の送信機が可視スペクトル全体をカバーすることを可能にしない。
【００１６】
プラズマ画面またはＯＬＥＤの発光性物質は、遷移金属酸化物を含んでもよい。希土類酸化物に関しては、蛍光体物質は酸化に対する感受性が弱いので非常に安定している。ただし、蛍光スペクトル幅は非常に高く、通常５０ナノメートルから数百ナノメートルであり、飽和色の生成、したがって高い全域の提示を可能にしない。
【００１７】
一般的に「量子ドット」と呼ばれる半導体ナノ粒子は、発光性物質としての代替物である。該物体は狭い蛍光スペクトル、つまり約３０ｎｍの半値全幅を有し、紫外線８、９での単一励起光源による赤外線に限らず、可視スペクトル全体でも発光する可能性を提供する。ただし、これらの物体は、観察者によって受け取られる光、したがって素子のエネルギー効率を最適化することを可能にしない。この場合、多色ディスプレイの全域の改善策は、量子ドットにとってアクセス可能ではない発光スペクトルの技巧を必要とする。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、大きなスペクトル発光技巧、発光波長、発せられる光の指向性および／または偏光の完全な制御を可能にする新しい発光素子を提供することにある。したがって、本発明は、該素子から構成されるディスプレイの明るさおよび色域を大幅に改善する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】Ａｍｓｔｕｔｚら、米国特許出願第４，６３４，２２９号（文献１）
【特許文献２】Ｓｈｉら、米国特許第５，７０５，２８５号（文献２）
【特許文献３】スズキら、国際公開第２０１０／０２８７２８号（文献３）
【特許文献４】Ｊｅｏｎｇら、韓国特許出願公開第１０−２０１０−００８９６０６号（文献４）
【特許文献５】Ｋａｚｌａｓ，Ｐ、Ｌｉｎｔｏｎ，Ｊ．Ｒ．、国際公開第２００９／０１１９２２号（文献５）
【特許文献６】Ｒｈｏら、韓国特許出願公開第１０−２００９−００３６３７３号（文献６）
【特許文献７】Ｓｏｋｏｌｉｋ，Ｉ、Ｃａｍｐｏｓ，Ｒ．Ａ．、国際公開第００／１７９０３号（文献７）
【特許文献８】Ｂａｗｅｎｄｉら、米国特許出願第６，５０１，０９１号（文献８）
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｋｉｍら、Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ２０１１、５、１７６−１８２（文献９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、支持体と、最小寸法、つまり厚さが少なくとも１．５倍、他の２つの寸法よりも小さく、少なくとも１つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶のより大きな表面に対する垂線が支持体に略平行または略垂直である少なくとも１つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶とを含む、励起手段の活性化に応答して光を発するための構成要素に関し、該発せられる光は発光方向および平坦ナノ結晶のより大きな表面に対する垂線によって形成される角度に従って変わる輝度および偏光を有する。
【００２２】
一実施形態において、少なくとも１つの異方性平坦半導体コロイドナノ結晶は、コロイド半導体ナノシートである。
【００２３】
一実施形態において、少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、第ＩＶ族、第ＩＩＩ−Ｖ族、第ＩＩ−ＶＩ族、第ＩＩＩ−ＶＩ族、第Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族、第ＩＩ−Ｖ族、または第ＩＶ−ＶＩ族の化合物の内の少なくとも１種を含む。
【００２４】
一実施形態において、少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３、Ｃｄ３Ｐ２、Ｚｎ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２，Ｚｎ３Ａｓ２、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ  ＦｅＳ２、ＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｔｅ３の化合物の内の少なくとも１種を含む。
【００２５】
一実施形態において、少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含むヘテロ構造である。
【００２６】
一実施形態において、少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、異なる化学組成の半導体によって完全に覆われている。
【００２７】
一実施形態において、少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は狭い蛍光スペクトルを有し、半値全幅が３０ｎｍ未満、または２５ｎｍ、または２３ｎｍ、または好ましくは２０ｎｍである。
【００２８】
一実施形態において、支持体は、構成要素の外の観察者に対する少なくとも１方向で発せられる光に対して透過性を有し、支持面を通して光が観察者に向かって発せられる支持面は発光面として画定される。
【００２９】
一実施形態において、支持体は、液晶の特性を有する液体を含む。
【００３０】
一実施形態において、支持体は曲げやすいまたは撓まない。
【００３１】
一実施形態において、支持体は無機材料または有機材料を含む。
【００３２】
一実施形態において、支持体はポリマー材料を含む。
【００３３】
一実施形態において、構成要素は異なる特性、寸法、および／または化学組成および／または発光波長を有する少なくとも２つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含む。
【００３４】
一実施形態において、構成要素の平坦ナノ結晶の実質的にすべてが、所与の方向に略平行なナノ結晶の表面に対する垂線を有する。
【００３５】
また、本発明は、発せられる光の少なくとも一部が、窒化ガリウムダイオード等の異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶によって吸収される光源を含む、電磁場を異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶に適用するための手段を含む、少なくとも１つの励起手段を備えた発光システムにも関する。
【００３６】
また、本発明は任意の前記請求項に係る少なくとも１つの構成要素および／またはシステムを含む装置にも関する。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
本発明は、励起手段の活性化に応答して光を発する素子に関し、該素子は、最小寸法、つまり厚さが少なくとも１．５倍、他の２つよりも小さい少なくとも１つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含み、該発せられる光は、発光方向および平坦ナノ結晶のより大きな表面に対する垂線によって形成される角度に従って変わる偏光および輝度を有する。
【００３８】
また、本発明は該発光素子のための励起手段を含む励起素子にも関する。異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶の中での電荷、電子および／または正孔の注入の手段、または異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶に電磁場を適用する手段を含む励起手段。
【００３９】
本発明に係る異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、寸法の内の少なくとも１つ、好ましくは厚さが少なくとも１．５倍、他の２つよりも小さい結晶状粒子である。
【００４０】
本発明の一実施形態において、上述された結晶状粒子は、ナノシートまたは粒子ドットもしくはナノシートを含むヘテロ構造である。
【００４１】
本発明の一実施形態において、ヘテロ構造は、シェルが完全にまたは部分的にコアを覆うコア／シェルタイプ構造である。
【００４２】
一実施形態において、上述されたようなヘテロ構造は、ある材料から構成されるコア、およびコアの材料とは異なる材料から構成されるシェルを含む。
【００４３】
本発明の一実施形態において、シェルはいくつかの同一の材料または異なる材料から構成できる。
【００４４】
一実施形態において、上述されたヘテロ構造は、量子ドットまたはナノシートを含むコア、およびシェルを含み、該ヘテロ構造は、少なくとも１．５倍、他の２つよりも小さいその寸法の内の少なくとも１つ、好ましくは厚さを有する。
【００４５】
一実施形態において、励起手段は、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶に電荷、電子、および／または正孔を注入する手段を含む。
【００４６】
一実施形態において、励起手段は、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶に電磁場を適用する手段を含む。
【００４７】
一実施形態において、電磁場源は、発せられる光の少なくとも一部が、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶によって吸収される光源である。
【００４８】
一実施形態において、発せられる光の少なくとも一部が、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶によって吸収される光源は、窒化ガリウム（ＧａＮ）に基づいたダイオードである。
【００４９】
一実施形態において、励起手段は、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶に対して電磁内部作用によって結合される少なくとも１つの電気双極子または磁気双極子を含む。
【００５０】
一実施形態において、ナノシート、つまりヘテロ構造に存在する初期のナノシートまたはナノ結晶は、０．３ｎｍ〜１μｍ未満、０．３ｎｍ〜５００ｎｍ未満，０．３ｎｍ〜２５０ｎｍ未満、０．３ｎｍ〜１００ｎｍ未満、０．３ｎｍ〜５０ｎｍ未満、０．３ｎｍ〜２５ｎｍ未満，０．３ｎｍ〜２０ｎｍ未満，０．３ｎｍ〜１５ｎｍ未満、０．３ｎｍ〜１０ｎｍ未満、０．３ｎｍ〜５ｎｍ未満の、その寸法の内の少なくとも１つ、好ましくは厚さを有する。
【００５１】
一実施形態において、ナノシート、つまりヘテロ構造に存在する初期のナノシートまたはナノ結晶は、０．３ｎｍ〜少なくとも１ｍｍ、０．３ｎｍ〜１００μｍ、０．３ｎｍ〜１０μｍ、０．３ｎｍ〜１μｍ、０．３ｎｍ〜５００ｎｍ、０．３ｎｍ〜２５０ｎｍ、０．３ｎｍ〜１００ｎｍ、０．３ｎｍ〜５０ｎｍ、０．３ｎｍ〜２５ｎｍの少なくとも１つの側面方向寸法を有する。
【００５２】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶の側面方向寸法の内の少なくとも１つ（長さまたは幅）、好ましくは両方の側面方向寸法が、ナノ結晶の厚さの少なくとも１．５倍、ナノ結晶の厚さの少なくとも２倍、ナノ結晶の厚さの少なくとも２．５倍、ナノ結晶の厚さの少なくとも３倍、ナノ結晶の厚さの少なくとも３．５倍、ナノ結晶の厚さの少なくとも４倍、ナノ結晶の厚さの少なくとも４．５倍、ナノ結晶の厚さの少なくとも５倍を表す。
【００５３】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶の厚さは、０．５ｎｍ〜１μｍ未満、０．５ｎｍ〜５００ｎｍ未満、０．５ｎｍ〜２５０ｎｍ未満、０．５ｎｍ〜１００ｎｍ未満、０．５ｎｍ〜５０ｎｍ未満、０．５ｎｍ〜２５ｎｍ未満、０．５ｎｍ〜２０ｎｍ未満、０．５ｎｍ〜１５ｎｍ未満、０．５ｎｍ〜１０ｎｍ未満、０．５ｎｍ〜５ｎｍ未満である。
【００５４】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶の側面方向寸法は、少なくとも０．７５ｎｍ〜少なくとも１．５ｍｍである。
【００５５】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶の側面方向寸法の内の少なくとも１つは、２ｎｍ〜１．５ｍｍ、２ｎｍ〜１ｍｍ、２ｎｍ〜１００μｍ、２ｎｍ〜１０μｍ、２ｎｍ〜１μｍ、２ｎｍ〜１００ｎｍ、２ｎｍ〜１０ｎｍである。
【００５６】
一実施形態において、ナノシート、つまりヘテロ構造に存在する初期のナノシートまたはナノ結晶は、第ＩＶ族、第ＩＩＩ−Ｖ族、第ＩＩ−ＶＩ族、第Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族、第ＩＩ−Ｖ族、第ＩＩＩ−ＶＩ族の半導体を含む。
【００５７】
一実施形態において、ナノシート、つまりヘテロ構造に存在する初期のナノシートまたはナノ結晶は、組成ＭｘＥｙの材料を含み、式中
ＭはＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、またはその混合物であり、
ＥはＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓまたはその混合物であり、
ｘおよびｙは、個々に０〜５の１０進数であり、同時にゼロではない。
【００５８】
一実施形態において、ナノシート、つまりヘテロ構造に存在する初期のナノシートまたはナノ結晶は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３、Ｃｄ３Ｐ２、Ｚｎ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｚｎ３Ａｓ２、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、またはその混合物の内の少なくとも１種を含む。
【００５９】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、第ＩＶ族、第ＩＩＩ−Ｖ族、第ＩＩ−ＶＩ族、第Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族、第ＩＩ−Ｖ族、第ＩＩＩ−ＶＩ族の半導体を含む。
【００６０】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、組成ＭｘＥｙの材料を含み、式中、
ＭはＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、またはその混合物であり、
ＥはＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓまたはその混合物であり、
ｘおよびｙは、個々に０〜５の１０進数であり、同時にゼロではない。
【００６１】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３、Ｃｄ３Ｐ２、Ｚｎ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｚｎ３Ａｓ２、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、またはその混合物の内の少なくとも１種を含む。
【００６２】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、上記に一覧した材料の合金を含む。
【００６３】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、ナノ結晶つまり少なくとも１つの単分子層もしくは追加の材料の層によって少なくとも１つの側で部分的にまたは完全に覆われる初期のナノシートを含む。
【００６４】
複数の単分子層または層が、ナノ結晶つまり初期のナノシートのすべてまたは部分を覆う一実施形態において、これらの単一層または層は、同じ材料または異なる材料を含んでもよい。
【００６５】
本発明の目的のため、用語「層」は、少なくとも１原子厚さである膜または連続する層もしくは部分的な層を指す。用語「単分子層」は、１原子厚さである膜または連続する層もしくは部分的な層を指す。層または単分子層を構成する原子は同じであっても、異なっていてもよい。
【００６６】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、ホモ構造である。つまり、初期のナノ結晶またはナノシート、および少なくとも１つの単分子層または層は同じ材料から形成される。
【００６７】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶はヘテロ構造である。つまり、初期のナノ結晶またはナノシート、および少なくとも１つの単分子層または層は少なくとも２つの異なる材料から構成される。
【００６８】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、初期のナノ結晶またはナノシート、および初期のナノ結晶またはナノシートのすべてまたは部分を覆う１つ、２つ、３つ、４つ、５つ以上の単分子層または層を含むことがあり、該単分子層または層は初期のナノ結晶もしくはナノシートに対して同一の組成である、または初期のナノ結晶もしくはナノシートの組成とは異なる組成である、またはその間の異なる組成である。
【００６９】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、初期のナノ結晶またはナノシート、および少なくとも２つ、３つ、４つまたは５つ以上の単分子層または層を含むことがあり、付着された第１の単分子層または層は初期のナノ結晶またはナノシートのすべてまたは部分を覆い、付着された少なくとも第２の単分子層または層は以前に付着された単分子層のすべてまたは部分を覆う。
【００７０】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、コア／シェル構造、つまり初期のナノ結晶またはナノシートの組成とは異なる組成の少なくとも１つの単分子層または層によってその表面全体を覆われる所与の組成の初期のナノ結晶またはナノシートを有する。
【００７１】
したがって、得られる材料は、少なくとも１つが、初期のナノ結晶もしくはナノシートの組成と同一の化学組成または異なる化学組成である膜の積層から構成され、それぞれの膜の表面は、それが付着される膜の表面を完全に覆う。
【００７２】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、ｄｅ−ｗｅｔｔｅｄ構造つまり、初期のナノ結晶またはナノシートの組成と同じ組成または異なる組成の少なくとも１つの単分子層または層によって部分的の覆われる所与の組成の初期のナノ結晶またはナノシートを含む。
【００７３】
したがって、得られる材料は、少なくとも１つが、初期のナノ結晶もしくはナノシートの組成と同一の化学組成または異なる化学組成である膜の積層から構成され、それぞれの膜の表面は、それが付着される膜の表面を部分的に覆う。
【００７４】
したがって、一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、上記に一覧された材料を含むヘテロ構造を有する。
【００７５】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、ランタノイドまたは遷移金属をドープされる。
【００７６】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、異なる化学組成の半導体で覆われる。
【００７７】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、有機分子で覆われる。
【００７８】
一実施形態において、有機分子は、チオール、アミン、カルボン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、ホスフィンの間で選択される。
【００７９】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、コロイド半導体ナノシートである。
【００８０】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、３０ｎｍ未満、２５ｎｍ未満、２４ｎｍ未満、２３ｎｍ未満、２２ｎｍ未満、２１ｎｍ未満、または２０ｎｍ未満の半値全幅の狭い蛍光スペクトルを表示する。
【００８１】
一実施形態において、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶は、３５０と１５００ｎｍとの間の波長で光を発する。
【００８２】
また、本発明は、本発明の一実施形態に係る、励起手段の活性化に応答する少なくとも１つの発光素子と、該少なくとも１つの素子のための支持体とを含む構成要素にも関し、該支持体は、構成要素の外の観察者に向かって少なくとも１方向で素子が発する光に対して透過性を有し、支持面を通して光が観察者に向かって発せられる支持面は発光面として画定される。
【００８３】
したがって、本発明の目的のため、構成要素は本発明に記載の励起手段の活性化に応答する少なくとも１つの発光素子、および該少なくとも１つの素子が中に配置される支持体の組合せとして定義される。
【００８４】
一実施形態において、励起手段の活性化に応答する少なくとも１つの発光素子は、支持体と接触している。
【００８５】
一実施形態において、励起手段の活性化に応答する少なくとも１つの発光素子は、支持体に一体化されている。
【００８６】
一実施形態において、励起手段の活性化に応答する少なくとも１つの発光素子に応答する少なくとも１つの発光素子は、第１の支持体と接触し、第２の支持体によって覆われ、該第１の支持体および該第２の支持体は同じ性質または異なる性質である。
【００８７】
また、本発明は本発明に記載の構成要素、および本発明の一実施形態に係る少なくとも１つの励起デバイスを含む発光システムにも関し、少なくとも１つの素子の励起手段は支持体の中に一体化される。
【００８８】
一実施形態において、少なくとも１つの素子少なくとも１つの素子の励起手段は支持体の中に一体化される。
【００８９】
一実施形態において、少なくとも１つの素子の励起手段は支持体の外部にある。
【００９０】
一実施形態において、構成要素は同じ励起手段を共用する少なくとも２つの素子を含む。
【００９１】
一実施形態において、支持体は液体を含む。
【００９２】
一実施形態において、液体は液晶の特性を有する。
【００９３】
一実施形態において、支持体は少なくとも１種の有機材料を含む。
【００９４】
一実施形態において、支持体は少なくとも１種の有機半導体材料を含む。
【００９５】
一実施形態において、支持体はポリマー材料を含む。
【００９６】
一実施形態において、支持体は撓まない。
【００９７】
一実施形態において、支持体は曲がりやすい。一実施形態において、ポリマーは高分子電解質である。
【００９８】
一実施形態において、ポリマーはそれら自体をナノ結晶の表面配位子に置換できる化学的機能を含む。
【００９９】
一実施形態において、ポリマーは、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、エポキシド、ポリエステル、ポリシロキサンである。
【０１００】
一実施形態において、ポリマーは半導体ポリマーを含む。
【０１０１】
一実施形態において、ポリマーは、ポリチオフェン、Ｐ３ＨＴ、ＭＤＭＯ  ＰＰＶ、ＭＥＨ−ＰＰＶ、ＰＥＤＯＴ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＣＢＭ、ＰＣＮＥＰＶ、ポリフルオレン、ＰＳＳを含む。
【０１０２】
一実施形態において、支持体は少なくとも１種の無機材料を含む。
【０１０３】
一実施形態において、無機材料は半導体である。
【０１０４】
一実施形態において、半導体は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅの内の少なくとも１種を含む。
【０１０５】
一実施形態において、半導体はドープされ、半導体は、単独の半導体と比較して電子の過剰または電子の欠乏を発生させる元素を少量含有する。
【０１０６】
一実施形態において、無機材料はシリカ等のガラスである。
【０１０７】
一実施形態において、無機材料は、ＴｉＯ２、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）から選択される酸化物を含む。
【０１０８】
一実施形態において、無機材料は金属である。
【０１０９】
一実施形態において、構成要素は少なくとも２つの素子、つまり異なる特性を有する少なくとも２つの素子の少なくとも２つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含む。
【０１１０】
一実施形態において、該特性は寸法である。
【０１１１】
一実施形態において、該特性は化学組成である。
【０１１２】
一実施形態において、該特性は発光波長である。
【０１１３】
一実施形態において、構成要素は、構成要素が少なくとも２つの平坦ナノ結晶を含み、少なくとも２つの平坦ナノ結晶の表面に対する垂線が所与の方向に略平行であることを特徴とする。
【０１１４】
一実施形態において、構成要素の平坦ナノ結晶の実質的にすべては、所与の方向に略平行であるナノ結晶の表面に対するその垂線を有する。
【０１１５】
一実施形態において、構成要素の少なくとも１つの平坦ナノ結晶の表面に対する垂線は、発光面の垂線に対して略平行である。
【０１１６】
一実施形態において、構成要素の少なくとも１つの平坦ナノ結晶の表面に対する垂線は、発光面の垂線に対して略垂直である。
【０１１７】
一実施形態において、構成要素の支持体は、少なくとも１つの平坦ナノ結晶を少なくとも１の好ましい方向に従って配向させるための手段を含む。
【０１１８】
一実施形態において、構成要素は、平坦ナノ結晶が支持面に付着され、ナノ結晶の表面に対する垂線が支持面に対する垂線に略平行であるプロセスによって形成される。
【０１１９】
一実施形態において、構成要素は、支持面がテクスチャリングを含むプロセスによって形成される。
【０１２０】
一実施形態において、構成要素は、平坦ナノ結晶を含む溶液の低速蒸着相を含むプロセスによって形成される。
【０１２１】
一実施形態において、低速蒸着相が電場を適用中に実現される。
【０１２２】
一実施形態において、構成要素は、平坦ナノ結晶を含む溶液をスピンコーティングすることによって平坦ナノ結晶を付着するステップを含むプロセスによって形成される。
【０１２３】
一実施形態において、構成要素は、平坦ナノ結晶を含む溶液中での基板の浸漬被覆による平坦ナノ結晶を付着するステップを含むプロセスによって形成される。
【０１２４】
一実施形態において、平坦ナノ結晶を含む溶液は、ポリマーまたはモノマー等の有機化合物も含む。
【０１２５】
一実施形態において、構成要素は、表面電荷を有する平坦ナノ結晶の層ごとの静電吸着のステップを含むプロセスによって形成される。
【０１２６】
一実施形態において、構成要素は、以前に形成された配向された平坦ナノ結晶の膜の移送を含むプロセスによって形成される。
【０１２７】
一実施形態において、ナノ結晶の膜は、ナノ結晶を含む溶液の液体表面での低速蒸着によって得られる。
【０１２８】
また、本発明は、平坦ナノ結晶が支持面に付着され、ナノ結晶の表面に対する垂線が表面支持体に対する垂線に略平行である、本発明の一実施形態に係る構成要素を製造するための方法にも関する。
【０１２９】
本発明の目的の範囲内では、略平行または略垂直は、２つの表面に対する垂線によって形成される角度が＋４０°〜−４０°、または＋３０°〜−３０°、または＋２０°〜−２０°、または＋１０°〜−１０°、または＋５°〜−５°であることを意味する。
【０１３０】
また、本発明は、互いと無関係に、励起手段によってそれぞれの構成要素および／またはシステムを活性化するための手段が提供される少なくとも１つの構成要素および／またはシステムを含む装置にも関する。
【０１３１】
一実施形態において、装置の活性化手段は電気的なタイプであり、マトリックス配列の少なくとも２つの電極アレイを含む。
【０１３２】
一実施形態において、装置に時間内に多重化される電気信号を電極に印加するための活性化手段が提供される。
【０１３３】
一実施形態において、装置の構成要素および／またはシステムのそれぞれは、マトリックス配列内の配列の点に配置されるトランジスタ型の電子部品に関連付けられる。
【０１３４】
本発明に係る素子の他の特長および利点は、例示のみを目的として以下に示される詳細な説明および例を読むことにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明に記載の素子の一実施形態の図である。
【図２】４６０ｎｍ、５１２ｎｍおよび５５０ｎｍで放射するＣｄＳｅナノシートの３つの群の吸光度スペクトルおよび蛍光スペクトルを示す図である。
【図３】異方性の平坦なコロイド状ナノ結晶の放射図である。
【図４】本発明の一実施形態に記載のように、異方性平坦ナノ結晶を含む発光ダイオードの概略構造の断面図である。
【図５】図５ａおよび図５ｂは、Ｉ型およびＩＩ型のコア／シェルヘテロ構造を構成する半導体のバンド構造の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に記載の構成要素の例の概略構造の断面図である。
【図７】図７ａ、図７ｂ、および図７ｃは本発明の一実施形態に記載の平坦ナノ結晶を含む支持体の概略構造の断面図である。
【図８】図８ａおよび図８ｂは、ナノ結晶に対する垂線が発光面に対する垂線に略平行である、構成要素の一実施形態の、それぞれ上からおよび断面の概略図である。
【図９】図９ａおよび図９ｂは、ナノ結晶に対する垂線が、発光面に対する垂線に略垂直である構成要素の一実施形態の、それぞれ上からおよび断面の概略図である。
【図１０】発光面に関してシートの配向手段の例の断面の概略図である。
【図１１】いくつかの構成要素を含むディスプレイ等の素子の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１３６】
本発明に係る、励起手段の活性化に応答して光を発するための素子の第１の実施形態が、図１に示される。以下では、最小の寸法、つまり厚さが少なくとも１．５倍、他の２つよりも小さい異方性のコロイド半導体ナノ結晶を、平坦ナノ結晶によって示す。ナノメートルサイズの少なくとも１つの寸法、つまり厚さと、厚さと比較すると、通常、厚さの５倍を超える大きな側面方向の寸法とを有する平坦ナノ結晶を、シートによって示す。平坦ナノ結晶に対する垂線を、ナノ結晶の最大の平坦な表面に対する垂線を示す。
【０１３７】
本素子は、少なくとも１つの平坦ナノ結晶１０１、および平坦ナノ結晶の励起手段１０２を含む。素子が発する光は、発光方向１０３およびナノ結晶１０４のより大きな平坦な表面に対する垂線によって形成される角度に従って変わる輝度および偏光を有する。
【０１３８】
平坦ナノ結晶は、該平坦ナノ結晶の組成および構造を変更するのみで可視スペクトル全体で発光波長を正確に選択できる蛍光体である。
【０１３９】
透明なマトリックス内で分散されるので、平坦ナノ結晶はその蛍光波長未満の波長の任意の光放射を吸収し、蛍光波長で再度放射を出すことができる。したがって、これらは波長変換器である。すべての平坦ナノ結晶は、その組成およびその蛍光波長に関わりなく、紫外線および青で高い吸収断面積を有する。したがって、同じ紫外線または青の放射で、例えば、青、緑、および赤で蛍光を発する異なるタイプの平坦ナノ結晶を励起することが可能である。
【０１４０】
半導体ナノ結晶の蛍光は、該ナノ結晶の励起子を組み換えることから生じる。ナノ結晶のナノメートルサイズを考えると、量子閉じ込め効果は励起子に対して行使され、閉じ込めがない場合の励起子に関しては青に向かって蛍光波長をシフトする。ナノ結晶が小さいほど、青に向かって蛍光波長をシフトする閉じ込め効果が強くなる。
【０１４１】
特定のシートの場合、厚さはナノ結晶の側面方向の寸法よりもはるかに小さいので、量子閉じ込め効果は厚さのみで感じられる。さらに、シートでは、厚さは単原子層レベルで明確に定義することができる。１つの寸法のみでの量子閉じ込めおよび完全な厚さ制御の組合せが、異方性の半導体ナノ結晶について今まで報告された最も狭いスペクトル蛍光の達成を可能にする。したがって、国際公開第２０１０／０２９５０８号に説明されるように、半導体のコロイド状シートの全体的効果は、非常に狭い蛍光スペクトルを有してよく、蛍光ピークの半値全幅は１２ｎｍ未満である。半導体のコロイド状シートの溶液の吸光度スペクトルおよび蛍光スペクトルの例が、図２に示される。
【０１４２】
本発明者らは、平坦ナノ結晶が図３に示される特定の放射パターンを有することに気付いた。最大値は、好ましい方向、つまり平坦ナノ結晶の表面に対して垂直で観察される。
【０１４３】
また、本発明者らは、この好ましい発光方向で、平坦ナノ結晶が発する光が特定の偏光を提示しないが、逆に平坦ナノ結晶の平面で発せられる光は、該平坦ナノ結晶平面に従った直線偏光を有することにも気付いた。
【０１４４】
以下に説明される素子、構成要素および装置は、これらの２つの特性を利用する。
【０１４５】
本発明に係る素子の励起手段は、いくつかの種類となる場合がある。
【０１４６】
励起手段は、図４に概略で示されるように平坦ナノ結晶に電荷、電子および／または正孔を注入する手段を含んでよい。電子および／または正孔は、電極４０２および４０３を通して平坦ナノ結晶４０１の中に注入され、電極の内の少なくとも１つ４０３は、ナノ結晶が発する光、および支持体４０４，４０５のスペクトル範囲で透過性を有し、それぞれｎ型およびｐ型の半導体層がナノ結晶４０１の層の両側に付着される。
【０１４７】
本励起手段は、特に発光ダイオードに相当する。本励起手段は、交流高圧の印加によって絶縁膜および放射膜の交流で電荷が生じるＡＣ−ＴＦＥＬ素子（交流薄膜エレクトロルミネセンス）にも相当することがある。印加された電圧によって誘導される交流電場は、特に絶縁体／発光化合物の界面で電荷を生じさせる。
【０１４８】
素子の励起手段は、平坦ナノ結晶に電磁場、つまり電磁波の少なくとも一部が平坦ナノ結晶によって吸収されるように選択される、光波等の該電磁波を適用するための手段を含んでよい。励起手段は、特に、蛍光ナノ結晶を含む波長変換器に相当する。それらは励起光のいくらかまたはすべてを吸収し、概して励起の長さよりも高い別の波長で光を発する。
【０１４９】
素子の励起手段は、電磁内部作用によって平坦ナノ結晶に結合される少なくとも１つの電気双極子または磁気双極子を含んでよい。この励起手段は、特に、ＦＲＥＴ（フェルスター共鳴エネルギー転位）タイプの励起に相当する。この場合、初期は励起電子状態にあるドナー蛍光体が、そのエネルギーを非放射双極子結合によってアクセプタ蛍光体に転位できる。ドナー蛍光体は、有機蛍光体、蛍光半導体ナノ結晶、または励起状態の量子井戸からも構成されることがある。
【０１５０】
平坦ナノ結晶は、第ＩＩ−ＶＩ族、第ＩＩＩ−Ｖ族、第ＩＶ−ＶＩ族、第ＩＩ−Ｖ族、または第Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族の半導体を含んでもよい。特に平坦ナノ結晶は、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＮ，ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、Ｃｄ３Ｐ２の内の少なくとも１種を含んでもよい。
【０１５１】
平坦ナノ結晶は、ランタノイドまたは遷移金属をドープされてもよい。
【０１５２】
一実施形態において、平坦ナノ結晶は異なる化学組成の別の半導体で覆われる。このタイプの構造は、一般にコア／シェルと称される。
【０１５３】
図５ａは、コア５０１／シェル５０２Ｉ型ヘテロ構造を含む半導体のバンド構造の例を示す。シェル５０３を形成する半導体の伝導帯のエネルギーレベルがコア５０４を形成する半導体の伝導帯のエネルギーレベルおよびシェル５０５を形成する半導体の価電子帯のエネルギーレベルよりも高く、コア５０６を形成する半導体の価電子帯のエネルギーレベルよりも低いとき、シェルを構成する半導体のバンドギャップはコアを構成する半導体のバンドギャップよりも大きな幅となり、Ｉ型ヘテロ構造の形成につながり、ヘテロ構造の中心に励起子を形成する電子および正孔を閉じ込める。
【０１５４】
図５ｂは、コア５０１／シェル５０２ＩＩ型ヘテロ構造を構成する半導体のバンド構造の例を示す。シェル５０３を形成する半導体の伝導帯のエネルギーレベルが、コア５０４を形成する半導体の伝導帯のエネルギーレベルより低く、シェル５０５を形成する半導体の価電子帯のエネルギーレベルが、コア５０６を形成する半導体の価電子帯のエネルギーレベルよりも低いとき、ヘテロ構造はＩＩ型と呼ばれる。電子と正孔とは空間的に分離されており、正孔はおもにコアまたはシェルに位置する。
【０１５５】
シェル厚さは、１つの単原子層〜数十ナノメートルで変わってもよい。さらに、シェル厚さはナノ結晶全体を通して一様の厚さであることもあれば、逆に異方性平坦ナノ結晶のより小さい面でよりも大きい面でより厚い、または逆もまた同様となる不均一な厚さであることもある。
【０１５６】
平坦ナノ結晶は有機分子によって覆われることがある。該有機分子は表面配位子の役割を果たすことがある。つまり、有機分子に存在する官能基がナノ結晶の表面で吸着することがある。これらの配位子の吸着が、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶の蛍光特性を変更する。配位子の吸着は、ナノ結晶のコロイド状の安定性も提供する。有機分子は、チオール、アミン、カルボン酸、およびホスフィンから選択される。
【０１５７】
本発明の一実施形態において、平坦ナノ結晶はコロイド半導体シートを含む。ナノメートルサイズの少なくとも１つの寸法、つまり厚さと、厚さと比較すると、通常、厚さの５倍を超える大きな側面方向の寸法とを有する平坦ナノ結晶をシートとして示す。平坦ナノ結晶はそれ自体シートである場合がある。平坦ナノ結晶は代わりに、例えばコア／シェル構造の中にシートを含んでもよい。
【０１５８】
本発明の第２の実施形態においては、構成要素は、図６に示されるように形成され、それ自体少なくとも１つの平坦ナノ結晶６０１を含む、少なくとも１つの素子、およびナノ結晶の励起の手段６０２を含む。この少なくとも１つの素子は支持体６０３に配置され、該支持体は構成要素の外の観察者６０５に向かって少なくとも１方向６０４で素子が発する光に対して透過性を有し、支持面を通して光が観察者に向かって発せられる支持面は発光面６０６として画定される。
【０１５９】
素子の励起手段は支持体に一体化されてよい、あるいは、少なくとも１つの素子の励起手段は基板の外部であってよい。
【０１６０】
構成要素は１つ以上の素子、したがって１つまたはいくつかのナノ結晶を含んでよい。さらに、少なくとも２つの素子を含む構成要素では、該素子の励起の手段は共用されることもあれば、共用されないこともある。
【０１６１】
構成要素は、中に少なくとも１つの素子が配置される支持体を含み、前記支持体は多様に形成され得る。例えば、支持体は、例えばポリマー材料等の有機材料または無機材料から形成されることがある。支持体は、図７ａに概略で示されるように、ナノ結晶７０１が分散される１つの単独の材料７０２から形成されることもある。
【０１６２】
また、構成要素は、いくつかの層を形成するいくつかの異なる材料を含んでもよい。
【０１６３】
図７ｂにおいて、ナノ結晶は層の内の１つの中に位置し、図７ｃでは、ナノ結晶は２つの異なる層の間の界面に位置する。
【０１６４】
支持体は、ナノ結晶から発せられる光に対して少なくとも１方向で透過性を有し、層７０３のいくつかがナノ結晶から発せられる光に対して不透明または反射することがある一方、別の部分７０４はそのために透明でなければならないことを暗示する。使用される励起手段に応じて、支持体はナノ結晶の励起光に関して透過性を有することもある。最後に、使用される励起の他の手段に従って、支持体は、有機半導体層または無機半導体層のみではなく電極も含んでよい。
【０１６５】
支持体は様々な方法で形成することができる。支持体は液体、特に液晶の特性を有する液体を含んでよい。
【０１６６】
また、支持体は、Ａｌｑ３等の小分子の発光ダイオードの生産に公知の材料などの少なくとも１種の材料を含んでもよい。
【０１６７】
支持体は、少なくとも１種のポリマー材料を含んでよい。
○ポリマーは、ナノ結晶の表面配位子に対しそれら自体を置換できる化学的機能を含んでもよい。
○ポリマーは高分子電解質であってよい。
○ポリマーは、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、エポキシド、ポリエステル、ポリシロキサンであってよい。
○ポリマーは、ポリチオフェン、Ｐ３ＨＴ、ＭＤＭＯ  ＰＰＶ、ＭＥＨ−ＰＰＶ、ＰＥＤＯＴ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＣＢＭ、ＰＣＮＥＰＶ、ポリフルオレン、ＰＳＳ等の半導体ポリマーであってよい。
【０１６８】
支持体は無機材料を含んでよい。
○無機材料は、ＩＩ−ＶＩ半導体、つまりＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＩＩＩ−Ｖ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、およびその合金、炭素、ケイ素またはゲルマニウム等の真性半導体等の半導体であってよい。
○半導体はドープされてよい。
○無機材料はシリカ等のガラスであってよい。
○無機材料は、酸化物、つまりＴｉＯ２、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２であってよい。
○無機材料は、金属、つまり金、銀、モリブデン、アルミニウム等であってよい。
【０１６９】
本発明の一実施形態において、構成要素は少なくとも２つの素子、つまり異なる特性を有する少なくとも２つの素子の少なくとも２つの異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含んでもよい。該特性は寸法または化学組成であってよい。これは、２つの異なる波長で放射するナノ結晶の２つのはっきりと異なる群の特色となる構成要素を定義することを可能にする。
【０１７０】
構成要素のナノ結晶が配向される場合、平坦なコロイド半導体の特異な放射図が活用できる。構成要素内に存在する他のナノ結晶を基準にして、または構成要素の発光面を基準にしてのいずれかでナノ結晶の配向を定めることが可能である。このため、ナノ結晶の配向を完全に定義する、異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶に対する垂線を導入することが必要である。ナノ結晶に対する垂線は、平坦ナノ結晶のより大きな面に対する垂線として規定される。
【０１７１】
人が発光面に対してナノ結晶を配向させる場合、人は構成要素を定めることができ、少なくとも１つのナノ結晶に対する垂線は、上から見られるように図８ａに、および断面図８ｂに示されるように、発光面に対する垂線に略平行である。平坦ナノ結晶８０２に対する垂線がすべて位置合わせされ、発光面８０４に対する垂線８０３に平行となるように、平坦ナノ結晶８０１が構成要素内ですべて配向される場合、人はおもに入射ビームの方向で発光するエミッタを有するが、再び出される放射は偏光されない。
【０１７２】
同様に、人が発光面に対してナノ結晶を配向させる場合、人は定義できる、少なくとも１つのナノ結晶に対する垂線は、上から見られるように図９ａに、および断面図９ｂに示されるように、発光面に対する垂線に略垂直である。平坦ナノ結晶９０２に対する垂線がすべて位置合わせされ、発光面９０４に対する垂線９０３に垂直となるように、平坦ナノ結晶９０１が構成要素内部ですべて配向される場合、人は直線偏光放射を発するエミッタを有する。
【０１７３】
中間配向状況が、部分的に偏光された、および／またはより顕著ではない指向性を有する光を再び放射する構成要素を生じさせる。
【０１７４】
ナノ結晶を互いに対して配向させるには、構成要素は少なくとも２つのナノ結晶を含まなければならず、少なくとも２つのナノ結晶の表面に対する垂線は所定の方向に略平行である。特に、構成要素のナノ結晶の実質的にすべては所与の方向に略平行なナノ結晶の表面に対するその垂線を有する。このケースは、特に図８および図９に示され、構成要素のナノ結晶のすべては所与の方向に略平行なナノ結晶の表面に対する垂線を有し、前記方向はそれぞれ、構成要素の発光面に対する垂線または構成要素の発光面に対する垂線のいずれかである。
【０１７５】
構成要素内部でナノ結晶を配向させるために、支持体は、少なくとも１の好ましい方向に従ってナノ結晶を配向させるための手段を含んでよい。
【０１７６】
ナノ結晶の平坦な形状のため、ナノ結晶は表面で平坦に付着できる。平坦ナノ結晶を配向させるための第１の手段は、図１０に示されており、支持体内に位置する所与の配向の表面１００２上にナノ結晶を付着させることであり、ナノ結晶１００１は該表面に平坦に付着し、したがってナノ結晶１００３の垂線は表面に対する垂線に平行となるであろう。配向ナノ結晶を含む構成要素を製造する方法は、ナノ結晶が付着される構成要素内の支持面を含んでよい。
【０１７７】
ナノ結晶が支持面に付着され、ナノ結晶表面に対する垂線が支持面に対する垂線に略平行である構成要素を製造するプロセスを実施することが可能である。
【０１７８】
支持面がテクスチャリングを含む構成要素を製造するためのプロセスを実施することが可能である。事実上、支持面は平坦ではなく、例えば微細構造であってよい。例えば、ブレーズド回析格子は、ブレーズド回析格子の角度に一致する角度に従ってナノ結晶をおもに配向させることを可能にするであろう。
【０１７９】
配向ナノ結晶を一体化する構成要素を形成するためには、平坦ナノ結晶が基板に平坦に定着できるようにする方法で基板にナノ結晶を付着することが有利であることがある。構成要素を製造するプロセスは、
○ナノ結晶を含む溶液の基板上での低速蒸着によってナノ結晶を付着するステップと、
○スピンコーティングによってナノ結晶を付着するステップと、
○浸漬被覆によってナノ結晶を付着するステップと、
○層ごとの静電吸着によってナノ結晶を付着するステップと
を含んでよい。
【０１８０】
代わりに、配向ナノ結晶の膜を事前に準備しおき、その後基板上に移すこともできる。この場合、および膜の準備の方法に応じて、膜は、膜自体に対しておもに水平またはおもに垂直のいずれかのナノ結晶を含んでよい。ラングミュアブロジェット膜またはラングミュアシェファー膜の形成および移送によってナノ結晶を付着するステップを含む、構成要素を製造するプロセスを実現することが可能である。
【０１８１】
最終的に、平坦ナノ結晶上に、保護層、例えばガラスまたはポリマーを付着することが役立つことがある。多層「マトリックス／平坦ナノ結晶」複合物を形成するために該プロセスを繰り返し可能である。
【０１８２】
ナノ結晶を配向させる代替策は、平坦ナノ結晶およびポリマーまたはポリマー先駆体を含んだ溶液を事前に準備し、次いで電場の存在下で溶媒を重合させる、および／または蒸着させることである。
【０１８３】
ナノ結晶を配向させる別の代替策は、熱形成可能なポリマー／平坦ナノ結晶の複合物を事前に準備することであり、平坦ナノ結晶は複合物の成形中に加わる応力のためにマトリックス内で配向させる。第３の実施形態では、上述されたように少なくとも１つの構成要素１１０１−ｉを含む装置が図１１に図示されるように実現され、各構成要素は、互いと無関係に活性化手段１１０２−ｉにさらされてよい。係る素子は、観察者に対して、画像、テキストまたは他の視覚情報を提示するためのディスプレイであることがある。装置を形成する素子の励起手段の活性化は、通常、電流を使用して行われる。この目的を達成するために、活性化の手段が電気的なタイプである装置は、マトリックス配列での電極の少なくとも２つのネットワークを含んでよい。さらに、電極に、時間で多重化される電気信号を適用するための手段が提供できる。また、装置は、各構成要素がマトリックス配列のマトリックスの点に配置されるトランジスタ型の電子部品と関連付けられるように構築できる。
【０１８４】
このアドレス指定は、任意の既知の方法で行うことができる。例えば、ＬＥＤディスプレイのケースでは、マトリックス的にアドレス指定されるのはダイオード自体である。液晶ディスプレイ装置等のすべてのピクセルに対する共通した照明を備えたディスプレイの場合、マトリックス的にアドレス指定されるのはシャッタである。
【０１８５】
一般的に異方性の平坦な半導体ナノ結晶の、および特にシートの蛍光ピークの狭い半値全幅のため、素子は非常に狭い発光スペクトル幅、２０ｎｍよりも低い発光ピークの半値全幅を有することがある。
【０１８６】
【実施例】
【０１８７】
実施例１：平坦なコア／シェル蛍光ナノ結晶の合成
例えば、コア／シェル構造を備えた平坦な半導体蛍光ナノ結晶の合成を説明する。
５１０ｎｍで放射するシートの合成
【０１８８】
例えば、ＣｄＳｅシートは、例えば、Ｉｔｈｕｒｒｉａ、Ｓ.；Ｄｕｂｅｒｔｒｅｔ、Ｂ．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ２００８、１３０、１６５０４−５、およびＩｔｈｕｒｒｉａ，Ｓ、Ｂｏｕｓｑｕｅｔ，Ｇ、Ｄｕｂｅｒｔｒｅｔ，Ｂ．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ２０１１、１３３、３０７０−７の文書に記載の、任意の公知の方法で得ることができる。１７４ｍｇのＣｄ（ミリスチン酸塩）２および１２ｍｇのセレン粉末が１６ｍＬの１−オクタデセン（ＯＤＥ、９０％）が入った三つ口フラスコの中に導入される。フラスコは減圧下でおよび室温で３０分間攪拌しながらガスを抜かれる。アルゴンがフラスコに導入され、次いでフラスコは加熱される。温度が２００℃に達すると、４０ｍｇのＣｄ（アセテート）２（Ｈ２Ｏ）２が迅速に反応媒体に導入され、シートの成長を促す。反応媒体は、シートの成長を可能にするために約１０分間維持される温度である２４０℃で加熱される。溶液は次いで冷却され、連続沈殿および懸架によって洗浄される。第１の沈殿はオレイン酸（約１０ｍＬ）、非溶剤、つまりエタノール（約７０ｍＬ）のドープ、および遠心分離（１０分間５０００ｒｐｍ）によって行われる。上澄みは廃棄され、沈殿物はヘキサン（約１０ｍＬ）中に懸濁される。シートを含んだ溶液は依然として、過剰に使用された大量のＣｄ（ミリスチン酸塩）２を含有している。数ミリリットルのオクチルアミン（４ｍＬ）のドープがＣｄ（ミリスチン酸塩）２の分解を可能にする。プレートレットの懸濁液が次いでエタノール（８０ｍＬ）のドープおよび遠心分離によって２回目に沈殿される。懸濁／沈殿プロセスは再びオクチルアミンを用いて再び２回、最後に単にヘキサン中での懸濁およびエタノールでの沈殿によって繰り返される。最終的な沈殿物は１０ｍＬのヘキサン中に懸濁される。
【０１８９】
蛍光量子収量を向上させることを目的にした処理
連続洗浄ステップの後、合成されたシートは弱い蛍光（量子収量１％未満）を示す。表紙配位子の修正によってシートに高い量子収量（数十パーセント）を回復させることが可能である。ヘキサン中のシートの溶液に対して、２００μＬのオレイン酸および２０ｍｇのＣｄ（アセテート）２（Ｈ２Ｏ）２がドープされる。溶液は次いで２時間還流で加熱される。
【０１９０】
初期シート上でのシェルの成長
例えば、初期ＣｄＳｅシート上のＣｄ０．７Ｚｎ０．３Ｓの膜の付着を説明する。
【０１９１】
バイアル中に２ｍＬのクロロホルム、４００μＬのＣｄＳｅシート溶液、２０ｍｇのチオアセトアミド（ＴＡＡ）および２００μＬのオクチルアミンが導入される。溶液は磁気撹拌下に１時間配置され、ＴＡＡの完全な分解および溶液の色変化を引き起こす。４ｍｇのＣｄＣｌ２および３ｍｇのＺｎ（ＮＯ３）２が次いでシート溶液中に導入される。該溶液は再び徐々に変色する。一方、蛍光量子収量は堅調に増加する。先駆体は２４時間シート上で反応したまま残される。シートは次いで数滴のエタノールのドープによって凝集され、溶液は５０００ｒｐｍで５分間遠心分離される。ＣｄＺｎＳ寄生ナノ結晶のみではなく、反応していない先駆体も含む上澄みは廃棄され、シートによって形成されるペレットが、２０ｍｇの、Ｃｄ（テトラデシルホスホン酸塩）２（Ｃｄ（ＴＤＰＡ）２）０．５Ｍの１−オクタデセン溶液がドープされる２ｍＬのクロロホルムの中で分散される。その結果、蛍光量子収量は劇的に低下する。蛍光量子収量は、紫外線照明下で後に増加する。シートは次いでエタノールによる沈殿、遠心分離、およびヘキサン中の懸濁によって精製される。この精製ステップは数回実施される。
【０１９２】
代わりに、ＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳシートは極性媒体中で分散可能にすることができる。このため、Ｃｄ（ＴＤＰＡ）２の付着ステップは、カドミウムジメルカプトプロピオネート（Ｃｄ（ＭＰＡ）２）の付着ステップで置き換えられる。いったんＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳシートが遠心分離で分離されると、シートは０．１ＭおよびｐＨ１１で２ｍＬのＣｄ（ＭＰＡ）２の水溶液中に分散される。１０分の超音波処理の後、混合物は遠心分離され、上澄みは廃棄され、２ｍＬの蒸留水が沈殿物にドープされる。シートは次いで水溶液中で完全に分散可能となる。
【０１９３】
実施例２：平坦な半導体ナノ結晶の平板基板上の付着、平板基板の表面に対する垂線に平行なシートに対する垂線
平坦な半導体ナノ結晶に対する垂線が本発明の特定の実施形態に係る平板基板の表面に対する垂線に平行であるため、例えば平板基板での平坦な半導体ナノ結晶の付着を説明する。
【０１９４】
シートは、シートを含む希釈用液の蒸着によって付着されるとき、表面に平坦に付着できる。この特性を利用するいくつかの技法を使用できる。
【０１９５】
第１の可能性は、シートを含んだ少量の溶媒の直接的な蒸着によってシートを付着することである。１ｍｇのシートは体積で９：１のヘキサンおよびオクタンの２ｍＬの混合物中に分散される。１滴の混合物がスライドガラスに付着される。オクタンが存在するため、滴は拡がり、端縁でのシートの濃度が高い輪（「コーヒーリング効果」）を形成することなく均等に乾燥する。いったん滴が乾燥すると、付着したシートは着色の全面で均一的に分散され、シートは、ナノ結晶の垂線が表面に対する垂線に平行である配向をおもに示す。
【０１９６】
第２の可能性はスピンコーティングでシートを付着することである。最初に、顕微鏡のスライドガラス（２６ｍｍかける２６ｍｍ）が酸素プラズマで清掃される。それは、次いでエタノール中の３−メルカプトプロピル−トリエトキシシランの量で１％の溶液中に１０分間浸漬することによって３−メルカプトプロピル−トリエトキシシランで機能化される。ガラススライドは、エタノールを用いて３回濯がれ、乾燥される。ヘキサン中のシートの１ｍｇ／ｍＬ溶液が、次いで３０秒間１０００ｒｐｍでスピンコーティングによってスライドに付着される。
【０１９７】
第３の可能性は、浸漬被覆によってシートを付着することである。事前にイソプロパノールで洗浄されたガラススライドはヘキサン中のシートの１ｍｇ／ｍＬ溶液に浸漬される。ガラススライドは、その表面に対する垂線が空気／溶液の界面と同じ平面にあるように配向され、ガラス表面にシートの均質な膜を形成するように、１分ごとに１ｃｍの定速で溶液からゆっくりと抽出される。
【０１９８】
第４の可能性は、基板にナノ結晶のラングミュアブロジェット膜またはラングミュアシェファー膜を付着することによってシートを付着することである。このために、ナノ結晶のヘキサン溶液をテフロン（登録商標）容器に入ったジエチレングリコール（ＤＥＧ）の表面でゆっくりと蒸着させることで、ナノ結晶のラングミュア膜が形成される。結果として生じる膜は、次いでタンクの表面を２つの部分に分けるテフロン（登録商標）バーを用いて凝縮される。いったん膜が所望される濃度に達すると、直接的にコーティング表面を付ける（ラングミュアシェファーの付着）こと、またはテフロン（登録商標）バーを使用してその表面を減少させることによって膜の所望される密度を維持しながらＤＥＧから目標表面をゆっくりと抽出することかのいずれかによって、膜は取り外される。
【０１９９】
実施例３：微細構造基板でのシートの付着
微細構造基板はブレーズド回析格子である。式中、直接蒸着もスピンコーティングも適用できない。逆に浸漬による付着が、ブレーズド回析格子の表面でシートの均質な膜を得ることを可能にする。上述の例で説明されたプロトコルがここで適用され、回折格子がそれを液体表面に垂直に構成するラインで溶液から抽出されることを確実にしさえすればよい。
【０２００】
実施例４：半導体ポリマーを使用する発光ダイオードの製作
例えば、本発明の特定の実施形態に従って半導体ポリマーを使用する発光ダイオードの製作を説明する。
【０２０１】
発光ダイオードは、概して第１の電極、正孔導電性高分子層、半導体ナノ結晶の層、電子導電性高分子の層、および図Ｘに概略で示されるような第２の電極を含む。電子導電層または正孔導電層は、電極のフェルミ準位が電荷の直接的な注入を可能にする場合、任意選択である。電子ブロッキング層または正孔ブロッキング層を挿入することも可能である。
【０２０２】
（市販されている）ＩＴＯ透明電極で被覆されたガラス基板は最初にイソプロパノールおよびピラニアの混合物で洗浄される。清浄な基板上で、次いでスピンコーティングによってポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ正孔導電層）３０ｎｍ厚さの層が付着される。アセンブリは次いで２０分間２５０℃でアニールされる。ＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳシートから成る放射層が、次いでオクタン中のナノ結晶の１０ｍｇ／ｍＬ溶液の２５００ｒｐｍでのスピンコーティングによって形成される。最後に、カウンタ電極が２ｎｍのＬｉＦ（フッ化リチウム）および１００ｎｍのアルミニウムの熱蒸着によって形成される。
【０２０３】
実施例５：半導体酸化物を使用する発光ダイオードの製作
例えば、本発明の一実施形態に従って半導体酸化物を使用する発光ダイオードの製作を説明する。
【０２０４】
発光ダイオードは、図４に概略で示されるように、第１の透明なＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極、酸化ニッケルの層、蛍光コロイド状ナノ結晶の層、酸化亜鉛層、および銀電極を含む。
【０２０５】
清浄なガラス基板上で、ＩＴＯ陽極６０ｎｍ厚さが、５ｍＴｏｒｒの圧力および０．０６Å．ｓ−１の速度で、アルゴン不活性環境の中でマスクを通してマグネトロンスパッタリングによって付着される。基板は付着中２５０℃で加熱されて、ＩＴＯの導電率を増加させる。ｐドープされたＮｉＯ（正孔導電層）の２０ｎｍ厚さの層は、次いで２：１００のアルゴン大気中酸素での０．２Å．ｓ−１の速度および６ｍＴｏｒｒの圧力でやはりマグネトロンスパッタリングによって付着される。
【０２０６】
ＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳシートの濃い層は、窒素下でヘキサン中に分散されるシートの溶液のスピンコーティングによってＮｉＯに付着される。シート溶液の濃度は、約１０ナノメートル厚さの付着物を得るように調整される。
【０２０７】
電子導電層は、次いで５ｍＴｏｒｒの圧力でアルゴン下での１５ＷのＺｎＯおよび９ＷのＳｎＯ２の同時陰極析出によってシートに付着される。析出速度は０．２Å．ｓ−１である。
【０２０８】
最後に、４０ｍｍ厚さの銀電極が、１．５Å．ｓ−１の速度でＺｎＯ：ＳＯ２層にマスクを通して熱蒸着によって付着される。
【０２０９】
実施例６：平坦な半導体ナノ結晶−波長変換器−を含んだポリマー膜の製作
例えば、本発明の一実施形態に従って平坦な半導体ナノ結晶−波長変換器−を含むポリマー膜の製作を説明する。
【０２１０】
使用されるポリマーは、９５％のメチルメタクリレートおよび５％のアクリル酸を含んだ静電気ポリマーである。ポリマーは、市販されているポリ（メチルメタクリレート）−ポリアクリル酸（ＰＡＡ−ＰＭＭＡ）である。
【０２１１】
三つ口フラスコの中に、シートのトルエン溶液、１０ｍｇのＣｄ（アセテート）２（Ｈ２Ｏ）２および事前に１０ｍＬのアニソールの中で溶解されていた２ｇのポリマー（ＰＭＭＡ−ＰＡＡ）が導入される。混合物は１００℃で２時間、磁気攪拌で加熱される。室温に冷却後、混合物は高い量子収量を有する。ポリマー／シート複合物は、１０ｍＬのヘキサンをドープすることで沈殿され、次いで遠心分離される。上澄みは廃棄され、沈殿物は数ミリリットルのアニソールに溶解する。結果として生じる複合物は成形できる。
【０２１２】
一実施形態において、複合物の成形はスピンコーティングによって行われ、ポリマー／シート複合物の薄膜を形成する。別の実施形態では、複合物は乾燥され、熱形成によって成形される。
【０２１３】
実施例７：層ごとの静電的組み立てによるナノ結晶／ポリマー複合膜の製作
本発明の一実施形態において、事前に清掃された撓まない基板（例えば、スライドガラスもしくはＰＭＭＡスライド）または曲がりやすい基板（例えば、低密度のポリエチレン膜）が支持体として使用される。ポリカチオンポリマー膜、つまりポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロライド）（ＰＤＤＡ、Ｍｗ＝５０００−２００００）が、それを（ＴＢＡＯＨ：テトラブチルアンモニウムヒドロキシドのドープによって調整される）ｐＨ９のＰＤＤＡを含んだ２０ｇ／Ｌ溶液に２０分間浸すことによって支持体に付着される。超純水（＞１８ＭΩ  ｃｍ）で濯いだ後に、支持体は、やはり２０分間、（負に帯電された）メルカプトプロピオン酸で安定化された１００ｍｇ／Ｌのシートの水溶液に浸される。形成された膜も超純水で濯がれる。
【０２１４】
本発明の一実施形態において、ＰＤＤＡおよびシートの２つの吸着ステップを反復することによって多層膜を得ることができる。
【０２１５】
実施例８：蛍光ナノ結晶のみではなくシートも含むポリマー膜の製作。非放射エネルギー転位による励起
エネルギーの非放射転位による励起は、実施例１に従って作成されるコア／シェルＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳ水溶性シートであるアクセプタ蛍光体と、任意の既知の方法によって作成されるドナー蛍光体：ＺｎＳｅ／ＺｎＳコロイド半導体ナノ結晶との間で、ＦＲＥＴ（フェルスター共鳴エネルギー転位）によって実施される。
【０２１６】
半導体シートのＦＲＥＴによる励起を実現するために、ＺｎＳｅ／ＺｎＳナノ結晶は半導体層に可能な限り近くに位置しなければならない。最初に、ＺｎＳｅ／ＺｎＳナノ結晶が吸着されたシートの分散物を作成する。
【０２１７】
このため、ＺｎＳｅ／ＺｎＳナノ結晶は、最初に任意の既知の方法に従って陽イオン水溶性配位子と交換され、水溶性の陽イオン配位子は、特にアミンまたは第四アンモニウムで機能化されたジヒドロリポ酸であってよい。
【０２１８】
負の表面電荷を有する１０ｍｇの水溶性ＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳシートは、１０ｍＬの超純水中で分散される。この溶液に対し、水の中に分散された正の表面電荷を有する４０ｍｇの事前に合成されたＺｎＳｅ／ＺｎＳナノ結晶の１０ｍＬの溶液が滴加される。シートおよびナノ結晶は静電相互作用によって集まる。シート／ナノ結晶複合体は、遠心分離によって精製され、１０ｍＬの超純水に分散される。この溶液に、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）の１０ｍｇ／ｍＬの水溶液の１０ｍＬがドープされる。溶液は適切なサイズのモールドの中に入れられ、水は、複合膜の完全な乾燥まで６５℃の炉内で蒸着する。
【０２１９】
実施例９：バックライト付き画面の製作での平坦な半導体ナノ結晶の使用
本発明の一実施形態において、半導体ナノ結晶はプラスチックのように曲がりやすい、またはガラスのように撓まないことがある透明な平板基板に付着される。基板は、基板の製造中、青で発光するバックライト付き光源と画面の透明な外部表面との間に配置される。
【０２２０】
実施例１０：放射性ディスプレイの製作での平坦な半導体ナノ結晶の使用
本発明の一実施形態において、平坦な半導体ナノ結晶は平板基板に付着されて、配向できる高密度アセンブリを形成する。平坦な半導体ナノ結晶は、ナノ結晶が光を発するようにナノ結晶を励起できるように設計されたマトリックス上のパッドを使用して移される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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