[发明专利]量子棒及其制造方法

说明书

本发明要求2012年11月23日和2012年11月27日在韩国递交的韩国专利申请第10-2012-0133815号和第10-2012-0135162号的权利，通过援引将其全面并入本说明书中，等同其在此得到完全阐述。

技术领域

本发明涉及一种量子棒，更具体而言，涉及一种轻质液晶显示装置、量子棒及其制造方法。

背景技术

通常，固态晶体的化学和物理性质与晶体的尺寸无关。但是，当固态晶体的尺寸为数纳米时，这种尺寸会成为影响结晶化学和物理性质的变量。纳米技术中，利用具有这种纳米尺寸的颗粒的独特性质来形成作为半导体材料的纳米晶体或量子点的研究一直在积极地进行中。

具体而言，现有无机发光元件，作为利用化学气相沉积(CVD)以薄膜形式形成的用作发光层的半导体，具有低电光转换效率的缺点。近来，对于使用纳米材料的高效发光元件的关注越来越高。在这些元件中，尺寸为数纳米的量子点具有独特的量子效应行为，并已知被用于半导体结构以生产高效照明元件和体内分子的照明标记等。

量子点和量子棒根据其自身尺寸而发出不同的光，所述量子棒具有作为晶体结构的六边形结构沿一个方向生长的晶体生长所形成的棒状。

通常，由于在颗粒尺寸较小时所产生的光的波长较短，而颗粒的尺寸较大时所产生的光的波长较长，因此量子点和量子棒的尺寸需要适当调整。

但是，由于量子点和量子棒具有非常小的尺寸，因此表面-体积比非常大，并且位于表面上的原子具有非常高的反应性，因而倾向于互相接触，同时通过接触其附近的颗粒而生长成为较大的颗粒。

为避免这一点，提出了沉淀法、高温分解法、气相生长法和模板合成法等，并且初始化合物量子点和量子棒由II-VI、III-V、I-III-VI或IV-VI族单一半导体颗粒(例如，CdSe、CdS、GaAs、GaP、GaAs-P、Ga-Sb、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlSbCuInSe₂、CuInS₂、AgInS₂、PbS、PbSe或PbTe)构成。

量子点的研究在以下原理基础上进行：在纳米范畴内改变纳米晶体的结构(如纳米晶体的尺寸和表面等)会由此改变晶体的性质，即改变带隙。

量子点根据其组成而具有不同的照明范围、照明效率和化学稳定性等，因此应用范围和应用方法受到限制。

特别是，具有高效照明性和偏振性的量子棒具有比量子点低得多的照明效率。

其原因在于，量子棒具有不同于球状量子点的棒状，由此壳长度大于激子的玻尔半径，因此量子限制效应降低。

因此，需要具有高效照明性和偏振性的研究。

此外，单层量子点和量子棒非常不稳定，因为阳离子表面或阴离子表面被保护与外界隔绝，而通过使用其他类型的半导体包覆，可以形成稳定的量子棒。

当形成了这种芯/壳结构的量子棒时，带隙的尺寸得到自由调整，并且芯/壳结构的量子棒可以分为I型和II型。

在I型芯/壳结构中，例如，当在芯处设置并形成带隙小的材料并且在壳处设置并形成带隙大的材料时，芯与壳之间产生量子阱，并且芯被壳包覆，由此比单一材料的量子棒更稳定。

此外，由于电子在整个量子棒上分布，空穴被限制在芯，空穴-表面重组所引起的光氧化得到防止，因此可获得稳定的照明性质。

换言之，I型芯/壳结构的量子点是具有下述壳的量子点，所述壳形成在芯的表面上并且其带隙大于芯的带隙，并且芯表面上的壳的价带基于能量比芯低的价带，并具有能量比芯高的导带。

在II型芯/壳结构中，当芯和壳由具有不同带隙偏移量的材料形成时，空穴和电子分别被限制在芯和壳处，由此发出对应于两种材料的带隙偏移量之差的光。

当具有这种芯/壳结构的量子棒形成时，根据芯/壳的组合发出各种颜色的光，例如，芯/壳结构的量子棒包括如CdSe/CdS、ZnSe/CdS、CdTe/CdSe和CdSe/CdTe等半导体颗粒。

量子点根据其组成而具有不同的照明范围、照明效率和化学稳定性等，因此应用范围和应用方法受到限制。

特别是，具有高效照明性和偏振性的量子棒具有比量子点低得多的照明效率。

其原因在于，量子棒具有芯或围绕芯的壳，所述芯具有不同于球状量子点的棒状，由此壳长度大于激子的玻尔半径，因此量子限制效应降低。

量子棒以六边形、纤锌矿型或闪锌矿型结构的晶体结构形成，并且此种结构由例如CdS的半导体颗粒良好地形成。