KR101060231B1 - Semiconductor nanocrystal with charge introduced on its surface and optical device comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 띠간격이 교차하는 반도체 계면을 하나 이상 갖는 다층구조이고 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정 및 그를 포함하는 광소자에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 나노결정은 표면에 전하가 도입되어 전기장 인가시 발광파장의 가역적인 변화가 일어나고 높은 광자발광효율을 나타내므로 각종 광소자에 적용될 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor nanocrystal having a multi-layer structure having one or more semiconductor interfaces having cross band intervals and to which charges are introduced on a surface thereof, and to an optical device including the same. When applied, a reversible change in the emission wavelength occurs and shows a high photon emission efficiency, so it can be applied to various optical devices.

반도체 나노결정, 띠간격 교차, 다층구조, 표면전하, 광소자 Semiconductor nanocrystals, band gap crossing, multilayer structure, surface charge, optical device

Description

표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정 및 이를 포함하는 광소자{Semiconductor Nanocrystals with Surface Charge and Optoelectric Devices Comprising the Same}Semiconductor Nanocrystals with Surface Charge and Optoelectric Devices Comprising the Same

본 발명의 구현예들은 표면전하가 도입된 반도체 나노결정 및 그를 포함하는 광소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 띠간격이 교차하는 반도체 계면을 하나 이상 갖는 다층구조이고, 표면에 전하가 도입되어 광자발광효율이 향상된 반도체 나노결정 및 그를 포함하는 광소자에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to semiconductor nanocrystals having surface charges and optical devices including the same, and more particularly, to a multi-layer structure having one or more semiconductor interfaces having cross band gaps, and to which charges are introduced into the photons. The present invention relates to a semiconductor nanocrystal with improved luminous efficiency and an optical device including the same.

나노결정은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되어 있다. 나노결정은 단위 부피 당 표면적이 넓어 대부분의 원자들이 표면에 존재하게 되고, 양자제한(quantum confinement) 효과 등을 나타내게 되어, 물질 자체의 고유한 특성과는 다른 독특한 전기적, 자기적, 광학적, 화학적, 기계적 특성을 시현하게 된다. Nanocrystals are materials with crystal structures of several nanoscales and are made up of hundreds to thousands of atoms. Nanocrystals have a large surface area per unit volume, causing most atoms to be present on the surface, exhibiting quantum confinement effects, etc., which are distinctive from electrical, magnetic, optical, chemical, Mechanical properties.

반도체 나노결정은 크기와 조성 등을 조절하여 발광특성 및 전기적 특성을 조절할 수 있으므로 각종 발광소자(LED, EL, 레이저, 홀로그래피, 센서 등) 및 전기소자 (태양전지, 광검출기) 등에 다양하게 이용될 수 있다. 따라서 초소형화, 고성능화, 고집적화되는 각종 전자소자의 성능을 향상시키기 위해 보다 나은 특성을 갖는 반도체 나노결정의 개발이 요구되고 있다. Semiconductor nanocrystals can be used in various light emitting devices (LEDs, ELs, lasers, holography, sensors, etc.) and electrical devices (solar cells, photodetectors) because they can adjust the size and composition, etc. Can be. Therefore, development of semiconductor nanocrystals having better characteristics is required to improve performance of various electronic devices that are miniaturized, high performance, and highly integrated.

본 발명의 구현예들은 상술한 기술적 요구에 부응하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 광자발광효율이 우수한 반도체 나노결정을 제공하는 것이다. Embodiments of the present invention are to meet the above technical requirements, and one object of the present invention is to provide a semiconductor nanocrystal excellent in photon emission efficiency.

본 발명의 다른 목적은 광자발광효율이 향상된 반도체 나노결정을 포함하는 광소자를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an optical device including a semiconductor nanocrystal with improved photon emission efficiency.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 구현예는 하나 이상의 반도체 재료로 구성된 두 개 이상의 반도체층을 포함하는 다층 구조의 반도체 나노결정으로서, 상기 반도체 나노결정이 띠간격이 교차하는 하나 이상의 계면을 갖고, 상기 반도체 나노결정의 표면에 전하가 도입된 것을 특징으로 하는 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정에 관한 것이다. One embodiment of the present invention for solving the above technical problem is a semiconductor nanocrystal of a multi-layer structure including two or more semiconductor layers composed of one or more semiconductor materials, at least one of the semiconductor nanocrystals cross band interval The present invention relates to a semiconductor nanocrystal having an interface, wherein charge is introduced to a surface of the semiconductor nanocrystal.

상기 반도체 나노결정은 표면에 양전하 또는 음전하가 도입되고, 코어-쉘, 코어-멀티쉘, 멀티코어-쉘, 멀티코어-멀티쉘 또는 코어-중간층-쉘 구조일 수 있다. The semiconductor nanocrystal has a positive charge or a negative charge introduced to its surface, and may have a core-shell, core-multishell, multicore-shell, multicore-multishell, or core-interlayer-shell structure.

상기 반도체 나노결정은 제 1 반도체층의 반도체 재료의 전도띠가 제 2 반도체층의 반도체 재료의 전도띠 보다 높고, 상기 제 1 반도체층의 반도체 재료의 가전자띠가 제 2 반도체층의 반도체 재료의 가전자띠 보다 높다. 또한 상기 반도체 나노결정은 제 1 반도체층의 반도체 재료의 전도띠가 제 2 반도체층의 반도체 재료의 전도띠 보다 낮고, 상기 제 1 반도체층의 반도체 재료의 가전자띠가 제 2 반도체층의 반도체 재료의 가전자띠보다 낮을 수도 있다.In the semiconductor nanocrystal, the conduction band of the semiconductor material of the first semiconductor layer is higher than the conduction band of the semiconductor material of the second semiconductor layer, and the valence band of the semiconductor material of the first semiconductor layer is a household appliance of the semiconductor material of the second semiconductor layer. Higher than Jati In the semiconductor nanocrystal, the conduction band of the semiconductor material of the first semiconductor layer is lower than the conduction band of the semiconductor material of the second semiconductor layer, and the valence band of the semiconductor material of the first semiconductor layer of the semiconductor material of the second semiconductor layer. It may be lower than the valence band.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양상은 다층구조이고, 띠간격이 교차하는 반도체 계면을 하나 이상 가지며, 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정을 포함하는 광변조기 등의 광소자에 관한 것이다.Another aspect of the present invention for solving the above problems relates to an optical device such as an optical modulator including a semiconductor nanocrystal having a multi-layer structure, having at least one semiconductor interface with cross band intervals, and having a charge introduced therein. .

본 발명의 다양한 구현예의 반도체 나노결정은 띠간격이 교차하는 반도체 계면을 하나 이상 구비하고 표면에 전하가 도입된 타입 II 반도체 나노결정으로서, 전기장 인가시 발광파장의 가역적인 변화가 일어나고 높은 광자발광효율을 나타내므로 전기광학 변조기 등의 각종 광소자에 응용될 수 있다. The semiconductor nanocrystals according to various embodiments of the present invention are type II semiconductor nanocrystals having one or more semiconductor interfaces having cross band intervals and having charges introduced thereon, and exhibit a reversible change in emission wavelength and high photon emission efficiency when an electric field is applied. Since it can be applied to various optical devices such as an electro-optic modulator.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 다양한 구현예들에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본원에서 "반도체 나노결정" 및 "양자점" 이라는 용어는 서로 호환적으로 사 용되는 것으로, 발광특성을 갖는 결정성 무기 재료로 구성된 반도체 나노결정을 의미한다. 본원에서 “CdSe/CdTe"로 표현하는 것은 코어는 CdSe로 구성되고, 쉘은 CdTe로 구성되는 코어-쉘 구조의 양자점을 의미한다. As used herein, the terms "semiconductor nanocrystal" and "quantum dot" are used interchangeably with each other to refer to a semiconductor nanocrystal composed of a crystalline inorganic material having luminescent properties. The expression “CdSe / CdTe” herein refers to a quantum dot of a core-shell structure in which the core is composed of CdSe and the shell is composed of CdTe.

본 발명의 일구현예의 반도체 나노결정은 하나 이상의 반도체 재료로 구성된 두 개 이상의 반도체층을 포함하는 다층 구조의 반도체 나노결정으로서, 상기 반도체 나노결정이 띠간격이 교차하는 하나 이상의 계면을 갖고, 상기 반도체 나노결정의 표면에 전하가 도입된다. “띠간격이 교차한다”는 것은 서로 다른 반도체 재료로 이루어진 두 층 이상의 층으로 이루어진 반도체 나노결정에서 하나의 층의 반도체 재료의 전도띠와 가전자띠 모두 다른 층의 반도체재료의 전도띠와 가전자띠 보다 높거나 낮음을 의미한다. A semiconductor nanocrystal of an embodiment of the present invention is a semiconductor nanocrystal having a multilayer structure including two or more semiconductor layers composed of one or more semiconductor materials, wherein the semiconductor nanocrystal has one or more interfaces where band intervals intersect, and the semiconductor An electric charge is introduced to the surface of the nanocrystal. The term "crossing the band gap" means that in a semiconductor nanocrystal composed of two or more layers of different semiconductor materials, both the conduction band and the valence band of the semiconductor material of one layer are more than the conduction band and valence band of the semiconductor material of another layer. High or low.

도 1은 본 발명의 일구현예의 반도체 나노결정의 모식도이다. 도 1을 참고하면 본 발명의 일구현예의 반도체 나노결정은 제 1 반도체층(10)과 제 2 반도체층(20)을 포함한다. 도 1에서는 두 개의 층으로 구성된 반도체 나노결정을 도시하였으나, 필요에 따라서 또 다른 반도체 층을 포함할 수도 있다. 1 is a schematic diagram of a semiconductor nanocrystal of one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a semiconductor nanocrystal of an embodiment of the present invention includes a first semiconductor layer 10 and a second semiconductor layer 20. Although FIG. 1 illustrates a semiconductor nanocrystal composed of two layers, another semiconductor layer may be included as necessary.

본 발명의 반도체 나노결정은, 도 1에 도시한 바와 같이, 제 2 반도체층(20) 물질의 가전자띠 및 전도띠가 제 1 반도체층(10) 물질의 가전자띠 및 전도띠 보다 낮거나, 도 2에 도시한 바와 같이, 제 2 반도체층(20) 물질의 가전자띠 및 전도띠가 제 1 반도체층(10) 물질의 가전자띠 및 전도띠 보다 높다. 1, the valence band and conduction band of the material of the second semiconductor layer 20 are lower than those of the material of the first semiconductor layer 10, as shown in FIG. 1. As shown in FIG. 2, the valence band and conduction band of the material of the second semiconductor layer 20 are higher than the valence band and conduction band of the material of the first semiconductor layer 10.

일반적인 다층 구조의 반도체 나노결정에서는 쉘을 구성하는 물질의 전도띠 및 가전자띠가 코어 물질의 전도띠 및 가전자띠 보다 각각 더 높은 에너지와 더 낮 은 에너지에 위치하여 여기시 광여기된 전자와 정공 모두 코어 물질에 속박되어 존재할 확률이 크다. In general multilayer semiconductor nanocrystals, the conduction band and valence band of the material constituting the shell are located at a higher energy and lower energy than the conduction band and valence band of the core material, respectively. There is a high probability of being bound to the core material.

이에 반해서, 본 발명의 구현예의 반도체 나노결정은 교차하는 띠간격으로 인하여 전자와 정공이 하나의 층에 속박되지 않고 서로 공간적으로 분리되려는 경향을 갖는다. 첫째로 전자와 정공의 정전기적 인력이 일반적인 반도체 나노결정에 비해 감소되며, 둘째로 외부 전기장에 의한 전자와 정공의 간섭효과가 일반적인 반도체 나노결정과는 다른 특성을 가질 수 있다. In contrast, semiconductor nanocrystals of embodiments of the present invention tend to be spatially separated from each other by electrons and holes not bound to one layer due to the intersecting band gaps. First, the electrostatic attraction of electrons and holes is reduced compared to general semiconductor nanocrystals. Second, the interference effect of electrons and holes by external electric fields may be different from that of general semiconductor nanocrystals.

본 발명의 구현예의 반도체 나노결정에서는 전자 및 정공이 서로 다른 반도체층에 공간적으로 편재하게 된다. 즉, 여기시 하나의 캐리어(전자 또는 정공)는 제 1 반도체층(10)에 존재할 확률이 높고 반대 극성을 갖는 다른 캐리어는 제 2 반도체층(20)에 존재할 확률이 높게 된다. 구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 제 2 반도체층(20) 물질의 가전자띠 및 전도띠가 제 1 반도체층(10) 물질의 가전자띠 및 전도띠 보다 낮은 반도체 나노결정(예컨대, CdTe/CdSe)에서는 여기시 광여기된 전자(e-)는 상대적으로 제 2 반도체층(20)에 존재할 확률이 높고, 정공(h+)은 제 1 반도체층(10)에 존재할 확률이 높아진다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같은, 제 2 반도체층(20) 물질의 가전자띠 및 전도띠가 제 1 반도체층(10) 물질의 가전자띠 및 전도띠 보다 높은 반도체 나노결정(예컨대, CdSe/CdTe)에서는 전자(e-)는 제 1 반도체층(10)에 존재할 확률이 높고, 정공(h+)은 제 2 반도체층(20)에 존재할 확률이 높다. In the semiconductor nanocrystal of the embodiment of the present invention, electrons and holes are spatially distributed in different semiconductor layers. In other words, one carrier (electron or hole) has a high probability of being present in the first semiconductor layer 10 and another carrier having an opposite polarity has a high probability of being present in the second semiconductor layer 20. Specifically, as shown in FIG. 1, semiconductor nanocrystals (eg, CdTe /) having a valence band and a conduction band of the material of the second semiconductor layer 20 are lower than those of the material of the first semiconductor layer 10. In CdSe), the electron (e ) excited at the time of excitation is relatively high in the second semiconductor layer 20, and the hole (h + ) is more likely in the first semiconductor layer 10. Meanwhile, as shown in FIG. 2, the semiconductor nanocrystal (eg, CdSe / CdTe) having a valence band and a conduction band of the material of the second semiconductor layer 20 having a higher valence band and conduction band of the material of the first semiconductor layer 10. ), Electron (e ) has a high probability of being present in the first semiconductor layer 10, and hole (h + ) has a high probability of being present in the second semiconductor layer 20.

본 발명의 다양한 구현예의 반도체 나노결정은 전자와 정공의 공간 분리성과 서로 다른 공간(제 1 반도체층 및 제 2 반도체층)에 존재하는 전자와 정공이 시현하는 서로 다른 양자제한효과에 의하여 크게 영향을 받게 된다. 이러한 물리적 특성 때문에, 본 발명의 반도체 나노결정은 대전이나 전기장의 변화에 의한 전자와 정공의 존재분포의 변화에 따라서 큰 발광 특성의 변화를 시현할 수 있다. 이러한 대전이나 주위 전기장의 변화에 민감한 반도체 나노결정의 발광 특성으로 인해서 본 발명의 반도체 나노결정은 광범위한 광전자소자로 응용될 수 있다. 예를 들면 외부 전기장의 부호 및 세기에 따라 서로 다른 파장 대역에서 발광하는 광 신호의 변화를 주는 광변조 소자로의 응용이 가능하다. The semiconductor nanocrystals of various embodiments of the present invention are greatly influenced by the spatial separation of electrons and holes and the different quantum limiting effects of electrons and holes present in different spaces (first semiconductor layer and second semiconductor layer). Will receive. Because of these physical properties, the semiconductor nanocrystal of the present invention can exhibit a large change in luminescence properties in accordance with a change in the distribution of electrons and holes due to changes in charging or electric fields. Due to the light emission characteristics of the semiconductor nanocrystals that are sensitive to such charging or changes in the surrounding electric field, the semiconductor nanocrystals of the present invention can be applied to a wide range of optoelectronic devices. For example, it is possible to apply to an optical modulation device that changes the optical signal emitted in different wavelength bands according to the sign and intensity of an external electric field.

외부에 음전하로 대전되거나 이러한 영향을 줄 수 있는 전기장이 인가된 경우, 정공(h+)에 비해 상대적으로 반도체 나노결정의 외부에 존재하는 전자(e-)가 더 큰 영향을 받게 되고 생성된 전기장과의 강한 정전기적 척력으로 인해 전자의 확률분포가 전기장이 존재하지 않을 때보다 반도체 나노결정의 중심으로 수축될 것으로 예상된다. 하지만 정공의 경우 전자보다 반도체 나노결정의 중심에 위치함으로써 외부 전기장과 약한 상호작용으로 인해 이로 인한 정공의 확률분포의 변화는 크지 않을 것으로 예상된다. When an externally charged electric field or an electric field capable of such an influence is applied, electrons (e ) existing outside the semiconductor nanocrystals are more affected than holes (h + ), and the generated electric field Due to the strong electrostatic repulsion, the probability distribution of electrons is expected to shrink to the center of the semiconductor nanocrystals rather than without an electric field. However, the hole is located in the center of the semiconductor nanocrystals rather than electrons, and due to weak interaction with the external electric field, the change in the probability distribution of the holes is not expected to be large.

표면에 음전하가 도입되거나 음 전압의 전기장이 인가되면, 도 1에 도시된 바와 같은 반도체 나노결정(예컨데, CdTe/CdSe)에서는 전자의 확률분포가 반도체 나노결정 중심 쪽으로 수축하게 되면서 전자와 정공은 서로 같은 공간에 존재할 확 률이 증가하게 되며 CdTe 단일 구조의 일반적인 반도체 나노결정 특성에 더 가까워지면서 그 발광 파장은 단파장 쪽으로 변위한다. When a negative charge is introduced to a surface or an electric field of a negative voltage is applied, in a semiconductor nanocrystal (eg, CdTe / CdSe) as shown in FIG. 1, the probability distribution of electrons is contracted toward the center of the semiconductor nanocrystal, and the electrons and holes are mutually different. The probability of coexisting in the same space increases and the emission wavelength shifts toward shorter wavelengths as the CdTe single structure becomes closer to the general semiconductor nanocrystal properties.

이러한 대전이나 외부 전기장의 변화에 따른 본 발명의 반도체 나노결정의 발광 특성의 변화는 대전이나 외부 전기장을 원위치하였을 때 가역적으로 되돌아온다. 이러한 반도체 나노결정의 대전이나 외부 전기장에 의한 발광 파장의 변화는 가역적으로 수 회 이상 반복하여 진행될 수 있다.The change in the luminescence properties of the semiconductor nanocrystal of the present invention according to the change of the charging or the external electric field is reversibly returned when the charging or the external electric field is in place. The change in the emission wavelength due to the charging of the semiconductor nanocrystal or the external electric field may be reversibly repeated several times or more.

도 2에 도시된 바와 같은 반도체 나노결정(예컨대, CdSe/CdTe)의 경우, 전자(e-)는 제 1 반도체층(CdSe 코어)에 주로 분포하며 정공(h+)은 제 2 반도체층(CdTe 쉘)에 주로 분포할 것으로 기대된다. 따라서 외부의 음 전압의 전기장이 가해지면 전자와의 정전기적 척력보다는 정공과의 정전기적 인력이 더 강하게 작용하게 된다. 정공의 확률분포가 표면 쪽으로 편재되며 전자와 정공이 같은 공간에 공존할 확률이 작아지면서 실질적으로 타입-II 반도체 나노결정의 껍질이 두꺼워지는 것과 같은 효과를 나타낸다. 따라서 그 발광 파장은 더 장파장(적색 파장) 쪽으로 변위하게 된다. In the case of semiconductor nanocrystals (eg, CdSe / CdTe) as shown in FIG. 2, electrons (e ) are mainly distributed in the first semiconductor layer (CdSe core), and holes (h + ) are in the second semiconductor layer (CdTe). Shell). Therefore, when an external negative voltage electric field is applied, the electrostatic attraction with the hole is stronger than the electrostatic repulsion with the electron. The probability distribution of holes is ubiquitous toward the surface, and the probability of electrons and holes coexisting in the same space is substantially the same as that of the shell of a type-II semiconductor nanocrystal. Therefore, the emission wavelength is shifted toward the longer wavelength (red wavelength).

한편, 동일한 반도체 나노결정에 음전압 대신에 양 전압의 전기장을 가한 경우에는, CdTe/CdSe의 경우 장파장으로 변위되고, CdSe/CdTe의 경우에는 단파장(청색 파장)쪽으로 변위한다. On the other hand, when a positive voltage is applied to the same semiconductor nanocrystal instead of a negative voltage, it is displaced to a long wavelength in the case of CdTe / CdSe, and is shifted toward a shorter wavelength (blue wavelength) in the case of CdSe / CdTe.

상기 반도체 나노결정은 코어-쉘, 코어-멀티쉘, 멀티코어-멀티쉘, 또는 코어-중간층-쉘 구조일 수 있다. 코어와 쉘이 다층일 경우, 각 층의 가전자띠와 전도띠의 에너지 준위와 각 층의 두께에 따라서 띠간격이 교차되어 전자와 정공이 공간상으로 분리되는 특성을 보일 수 있으며, 발광파장 특성을 조절할 수 있다. 또한 본 발명의 반도체 나노결정은 반도체 나노결정의 중간층이나 최외층에 발광과는 크게 관여하지 않는 보호층을 추가로 포함할 수도 있다.The semiconductor nanocrystal may be a core-shell, core-multishell, multicore-multishell, or core-intermediate-shell structure. When the core and the shell are multi-layered, the band gaps intersect according to the energy levels of the valence and conduction bands of each layer and the thickness of each layer, and thus the electrons and holes can be separated into space. I can regulate it. In addition, the semiconductor nanocrystal of the present invention may further include a protective layer that does not significantly affect light emission in the intermediate layer or the outermost layer of the semiconductor nanocrystal.

상기 반도체 나노결정의 코어는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 반도체 재료를 포함할 수 있다. The core of the semiconductor nanocrystal may include a semiconductor material selected from the group consisting of Group II-VI compounds, Group III-V compounds, Group IV-VI compounds, and mixtures thereof.

상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe의 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe의 삼원소 화합물; 및 HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질일 수 있다. Group II-VI compounds include CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe isotopic compounds; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe; And HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, and HgZnSTe.

상기 III-V족 화합물 반도체의 예들은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb의 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP의 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. Examples of the group III-V compound semiconductor include GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb; Three-element compounds of GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP; And a material selected from the group consisting of GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, but not necessarily limited thereto. .

상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe의 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe의 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질일 수 있다.The group IV-VI compound is a binary element compound of SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe; Three-element compounds of SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe; And SnPbSSe, SnPbSeTe, or SnPbSTe is an element selected from the group consisting of an isotropic compound.

상기 반도체 나노결정의 쉘은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 물질일 수 있다. The shell of the semiconductor nanocrystals may be a material selected from Group II-VI compounds, Group III-V compounds, Group IV-VI compounds, Group IV compounds, or mixtures thereof.

상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe 등의 이원소 화합물, 또는 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe 등의 삼원소 화합물, 또는 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질일 수 있다. Group II-VI compounds include CdSe, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe and other binary compounds, or CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeS, HgSeS , Ternary compounds such as CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, or CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgZTS, H It may be a substance.

상기 III-V족 화합물 반도체의 비제한적인 예들은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등의 이원소 화합물, 또는 GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 등의 삼원소 화합물, 또는 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다. Non-limiting examples of the group III-V compound semiconductors are binary elements such as GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, or GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs , Three-element compounds such as GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, or GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb , InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb and the like may include a material selected from the group consisting of elemental compounds.

상기 IV-VI족 화합물의 예들은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등의 이원 소 화합물 또는 SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등의 삼원소 화합물 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.Examples of the IV-VI compound include binary elements such as SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, or tri-element compounds such as SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, or SnPbSSe. , SnPbSeTe, SnPbSTe and the like, but includes a material selected from the group consisting of quaternary compounds, but is not necessarily limited thereto.

본 발명의 바람직한 구현예의 반도체 나노결정의 예들은 CdSe/CdTe, CdTe/CdSe, CdTe/CdS, CdS/CdTe, ZnTe/ZnO, ZnO/ZnTe, ZnSe/ZnO, ZnO/ZnTe, ZnS/ZnO, ZnO/ZnS, ZnTe/ZnSe, ZnSe/ZnTe ZnTe/ZnS, ZnS/ZnTe, ZnSe/CdS, CdS/ZnSe, CdSe/ZnTe, ZnTe/CdSe, ZnO/CdSe, CdSe/ZnO, ZnO/CdS, CdS/ZnO, ZnTe/PbSe, PbSe/ZnTe, InAs/InSb, InSb/InAs, InP/ZnTe, ZnTe/InP를 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.Examples of semiconductor nanocrystals of preferred embodiments of the present invention are CdSe / CdTe, CdTe / CdSe, CdTe / CdS, CdS / CdTe, ZnTe / ZnO, ZnO / ZnTe, ZnSe / ZnO, ZnO / ZnTe, ZnS / ZnO, ZnO / ZnO / ZnS, ZnTe / ZnSe, ZnSe / ZnTe ZnTe / ZnS, ZnS / ZnTe, ZnSe / CdS, CdS / ZnSe, CdSe / ZnTe, ZnTe / CdSe, ZnO / CdSe, CdSe / ZnO, ZnO / SnZn / PbSe, PbSe / ZnTe, InAs / InSb, InSb / InAs, InP / ZnTe, ZnTe / InP, but are not necessarily limited to these.

본 발명의 반도체 나노결정의 제조방법은 특별히 제한되지 않는데, 일례로 유기금속 화학증착(OrganoMetallic Chemical Vapor Deposition: OMCVD) 시스템 또는 분자선 에피택시(Molecular Beam Epitaxy: MBE) 시스템을 이용한 방법 및 화학적 습식방법에 의해서 제조될 수 있다.The method of manufacturing the semiconductor nanocrystal of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include an organic metal chemical vapor deposition (OMCVD) system or a molecular beam epitaxy (MBE) system and a chemical wet method. Can be prepared by

본 발명의 일구현예의 반도체 나노결정은 주로 균일한 핵을 생성한 다음 온도와 시간에 따라 핵 주변을 성장시키는 화학적 습식방법에 의해서 합성된다. 화학적 습식 합성법에서는 배위가 가능한 유기 용매에서 결정을 성장시킬수 있는 전구체 물질을 도포하여 결정이 성장되면서 유기 용매가 자연스럽게 양자점 결정 표면에 배위 되어 분산제의 역할을 하게 되어 양자점의 크기를 조절할 수 있다. 양자점의 화학적 습식 제조방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있는데, 일례로, 미국 특허 제6,322,901호 및 제6,207,229호, 미국특허 제7374824호, 및 미국특허 제6821337호 등에 양자점의 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명에서는 이러한 문헌에 개시된 것과 유사한 방법으로 제조하되, 하나 이상의 계면에서 반도체 나노결정이 띠간격이 교차하도록 각 층의 반도체 재료를 선정하여 제조한다. The semiconductor nanocrystal of one embodiment of the present invention is synthesized mainly by a chemical wet method of generating a uniform nucleus and then growing around the nucleus with temperature and time. In the chemical wet synthesis method, a precursor material capable of growing crystals in a coordinable organic solvent is coated to grow the crystals, and the organic solvent naturally coordinates on the quantum dot crystal surface to act as a dispersant, thereby controlling the size of the quantum dots. Chemical wet manufacturing methods of quantum dots are well known in the art, and, for example, disclosed are methods of preparing quantum dots in US Pat. Nos. 6,322,901 and 6,207,229, US Pat. No. 7374824, and US Pat. It is. In the present invention, it is prepared by a method similar to that disclosed in this document, but is produced by selecting the semiconductor material of each layer such that the semiconductor nanocrystals at one or more interfaces cross the band gap.

본 발명의 제조방법의 일례를 설명하면 다음과 같다. 반응용기에 계면활성제, 용매를 혼합하여 불활성 기체 환경 하에서 100℃ 내지 400℃ 로 가열한 뒤, 이 반응용기에 제1반도체 층(코어)을 구성하는 전구체 물질을 삽입하여 제1반도체층 양자점을 합성한다. 이어서 반응용기에 계면활성제, 용매, 제1반도체층 양자점을 혼합하여 불활성 기체 환경 하에서 100℃ 내지 300℃ 로 가열한 뒤, 이 반응용기에 제2반도체 층(쉘)을 구성하는 전구체 물질을 적가하여 코어/쉘 타입II 양자점을 제조할 수 있다. An example of the manufacturing method of this invention is as follows. After mixing a surfactant and a solvent in a reaction vessel and heating to 100 ° C. to 400 ° C. under an inert gas environment, a precursor material constituting the first semiconductor layer (core) is inserted into the reaction vessel to synthesize a first semiconductor layer quantum dot. do. Subsequently, a surfactant, a solvent, and a first semiconductor layer quantum dot were mixed in a reaction vessel and heated to 100 ° C to 300 ° C under an inert gas environment, and then a precursor material constituting the second semiconductor layer (shell) was added dropwise to the reaction vessel. Core / shell Type II quantum dots can be prepared.

반도체 나노결정 합성후 표면에 양전하 또는 음전하가 도입되는데, 반도체 나노결정의 표면에는 화학적인 방법 또는 전기적인 방법에 의해서 표면에 전하가 도입될 수 있다. 전기적인 방법에 의해서 전하를 주입하는 경우에는 반도체 나노결정의 표면에 전자 주입(electron injection) 또는 정공 주입(hole injection)을 행하게 된다. 일례로 전자 주입을 위해서는 작업전극, 기준 전극, 상대 전극 및 전해질을 포함하는 셀에 반도체 나노결정을 넣은 뒤 전압을 인가함으로써 반도체 나노결정에 음전하 및 양전하를 도입할 수 있다.After the synthesis of the semiconductor nanocrystals, positive or negative charges are introduced to the surface, and charges may be introduced to the surface of the semiconductor nanocrystals by chemical or electrical methods. When charge is injected by an electrical method, electron injection or hole injection is performed on the surface of the semiconductor nanocrystal. For example, in order to inject electrons, negative and positive charges may be introduced into the semiconductor nanocrystals by placing a semiconductor nanocrystal in a cell including a working electrode, a reference electrode, a counter electrode, and an electrolyte, and then applying a voltage.

화학적인 방법의 하나의 예를 설명하면, 반도체 나노결정을 적당한 용매에 분산시킨 후 나트륨을 첨가해서 수일 동안 보관한다. 이때 나트륨이 산화되면서 양자점 표면에 음전하가 도입되는데, 오랜 시간이 경과할수록 양자점에 많은 양의 음전하가 대전되며 발광파장의 변위가 커진다. As an example of a chemical method, semiconductor nanocrystals are dispersed in a suitable solvent and then stored for several days with the addition of sodium. At this time, as sodium is oxidized, negative charges are introduced to the surface of the quantum dot, and as a long time passes, a large amount of negative charge is charged to the quantum dot and the displacement of the light emission wavelength increases.

반도체 나노결정의 합성 및 전하 도입시에는 합성 과정에 사용되는 상기 유기물질 및 유기금속화합물 모두는 공기와 물에 민감한 반응성을 가지기 때문에, 질소라인과 진공라인을 동시에 갖는 진공기구를 반응용기에 연결하여 반응용기 안의 산소와 수분을 제거하는 것이 필요하다. In the synthesis and charge introduction of semiconductor nanocrystals, both the organic and organometallic compounds used in the synthesis process are sensitive to air and water, so that a vacuum apparatus having a nitrogen line and a vacuum line can be connected to the reaction vessel. It is necessary to remove oxygen and water in the reaction vessel.

본 발명의 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정은 음전하가 대전된 반도체 나노결정의 용액을 외부 공기에 1초 내지 60분 정도 노출시키면 양자점에 대전된 음전하가 제거되면서 전하가 도입되지 않은 초기 상태의 발광파장으로 회복될 수 있다. The semiconductor nanocrystals in which charge is introduced to the surface of the present invention are exposed to the external air for about 1 second to 60 minutes in a solution of the semiconductor nanocrystals in which the negative charges are charged, thereby removing the negative charges charged to the quantum dots. It can be recovered to the emission wavelength.

본 발명의 다른 양상은 본 발명의 다양한 구현예의 반도체 나노결정을 포함하는 광소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체 나노결정은 자외선/가시광선 영역의 빛을 조사하는 경우 높은 광전도성 효율을 나타내기 때문에 광다이오드, 광전지 또는 광센서 등의 광전소자에 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 다양한 구현예의 반도체 나노결정은 이러한 광소자 이외에 광전변환소자 등 반도체 나노결정이 사용될 수 있는 모든 종류의 전자 소자에 응용될 수 있다.Another aspect of the invention relates to an optical device comprising semiconductor nanocrystals of various embodiments of the invention. Since the semiconductor nanocrystal according to the present invention exhibits high photoconductivity efficiency when irradiated with light in the ultraviolet / visible ray region, the semiconductor nanocrystal may be used in photodiodes, photocells, or photoelectric devices such as optical sensors. In addition, the semiconductor nanocrystals of various embodiments of the present invention may be applied to all kinds of electronic devices in which semiconductor nanocrystals, such as photoelectric conversion devices, may be used.

도 7은 본 발명의 일구현예의 반도체 나노결정을 이용하여 광전기 변조소자를 구현하는 원리를 설명하기 위한 모식도이다. 디바이스 또는 광섬유에 본 발명의 반도체 나노결정을 사용하면 빛에 의해서 조사되거나 전기적인 방법으로 여기되었을 때 나타나는 발광파장의 대역이 전기적인 대전이나 전기장에 의하여 변하게 된다. 따라서 가해주는 전기장에 비례하여 파장대역이 변이하는 아날로그식의 변조장치가 가능하며, 일정한 전압을 온/오프 형식으로 가해준다면 가역적으로 두 파장 대역에서 발광파장이 변이하기 때문에 디지털 신호의 전기광학적 변조(electro-optic modulation)가 가능해진다. FIG. 7 is a schematic view for explaining a principle of implementing an optoelectronic modulation device using the semiconductor nanocrystal of the embodiment of the present invention. When the semiconductor nanocrystal of the present invention is used in a device or an optical fiber, the band of the emission wavelength which appears when irradiated by light or excited by an electrical method is changed by electric charging or electric field. Therefore, it is possible to have an analog modulation device whose wavelength band varies in proportion to the applied electric field.If a constant voltage is applied in the on / off format, the light emission wavelength is reversibly changed in the two wavelength bands, thereby electro-optic modulation of the digital signal ( electro-optic modulation) becomes possible.

도 7a-b는 디지털식의 변조를 도식화한 도면으로, 서로 다른 색상의 PL(Photoluminance) 화살표는 서로 다른 발광 파장 신호를 의미한다. 즉. 전기장이 가해지지 않았을 경우, 도 7a에 도시된 바와 같이, 조사된 빛에 의해 원래의 반도체 나노결정의 띠간격 (band gap)에 해당하는 에너지의 빛을 발광하게 되며 이때의 상태를 “0”상태라고 정의할 있다. 한편, 외부에 음전압의 전기장이 가해질 경우, 도 7b에 도시된 바와 같이, CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 경우 발광파장이 단파장으로 변위가 일어나며 이때의 상태를 “1”상태라고 정의하여 전기장의 유무에 따라서 0 또는 1의 이진 신호를 나타낼 수 있다.7A-B are diagrams illustrating digital modulation, and PL (Photoluminance) arrows of different colors mean different emission wavelength signals. In other words. When no electric field is applied, as shown in FIG. 7A, the irradiated light emits light of energy corresponding to a band gap of the original semiconductor nanocrystal, and the state at this time is “0”. Can be defined. On the other hand, when a negative electric field is applied to the outside, as shown in Fig. 7b, in the case of CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals, the emission wavelength is shifted to a short wavelength, and the state of this state is defined as "1" state or not According to the present invention, a binary signal of 0 or 1 may be represented.

이하에서는 바람직한 실시예를 들어 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들은 단지 예시를 위한 것으로, 본 발명의 보호범위가 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments, but these are merely for illustrative purposes and should not be construed as limiting the protection scope of the present invention.

실시예Example

제조예Manufacturing example 1:  One: CdTeCdTe /Of CdSeCdSe 반도체 나노결정 합성 Semiconductor Nanocrystal Synthesis

CdTe 반도체 나노결정의 카드뮴 전구체 물질로서 카드뮴 아세테이트 266mg과 올레인 산 1 ml를 100도 진공 환경에서 1시간 동안 교반 및 가열한다. 텔레늄 전구체 물질로써 트리옥틸포스핀 8ml에 텔레늄 510mg을 넣고 질소 환경에서 교반 가열한다. 이 카드뮴과 텔레늄 전구체 물질을 트리옥틸포스핀 (4ml)에 분산시킨 후, 300도의 질소 환경의 15 g의 트리옥틸포스핀 옥사이드와 3g의 헥사데실아민 용액에 주입하여 CdTe 반도체 나노결정을 합성하였다. 266 mg of cadmium acetate and 1 ml of oleic acid as cadmium precursor materials of CdTe semiconductor nanocrystals are stirred and heated in a 100 degree vacuum environment for 1 hour. As telenium precursor material, 510 mg of telenium was added to 8 ml of trioctylphosphine and heated by stirring in a nitrogen environment. CdTe semiconductor nanocrystals were synthesized by dispersing the cadmium and telenium precursor materials in trioctylphosphine (4 ml), and then injecting 15 g of trioctylphosphine oxide and 3 g of hexadecylamine solution in a nitrogen environment at 300 degrees. .

합성된 CdTe 반도체 나노결정과 20g의 트리옥틸포스핀 옥사이드를 질소 환경에서 150 내지 180도까지 가열하였다. 이어서 이 용액에 CdSe 껍질 반도체 나노결정의 카드뮴 전구체 물질로써 카드뮴 아세테이트(cadmium acetate)266mg과 올레인 산 1 ml를 100도 진공 환경에서 1시간 동안 교반가열한다. 셀레늄 전구체 물질로써 트리옥틸포스핀 1ml에 셀레늄 78mg을 넣고 질소 환경에서 교반 및 가열한다. 이 카드뮴과 텔레늄 전구체 물질을 6ml의 트리옥틸포스핀에 분산시킨 후, 트리옥틸포스핀에 분산시킨 용액을 한 방울씩 적가하였다. 반응혼합물을 180 내지 250도에서 교반 가열하여, CdTe 반도체 나노결정 표면에 CdSe 결정구조가 성장된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정을 합성하였다.The synthesized CdTe semiconductor nanocrystals and 20 g of trioctylphosphine oxide were heated to 150 to 180 degrees in a nitrogen environment. Subsequently, 266 mg of cadmium acetate and 1 ml of oleic acid as a cadmium precursor material of CdSe shell semiconductor nanocrystals and 1 ml of oleic acid were stirred and heated for 1 hour in a vacuum environment at 100 ° C. To 1 ml of trioctylphosphine as selenium precursor material 78 mg of selenium was added and stirred and heated in a nitrogen environment The cadmium and telenium precursor materials were dispersed in 6 ml of trioctylphosphine, followed by dropwise addition of the solution dispersed in trioctylphosphine. By stirring and heating at 250 ° C., a CdTe / CdSe semiconductor nanocrystal having a CdSe crystal structure grown on the CdTe semiconductor nanocrystal surface was synthesized.

수득한 반도체 나노결정을 무수 헥산 용매(5ml)에 분산시켜 약 10uM 농도로 희석한 후, 산소와 수분이 존재하지 않는 질소 환경에서 약 30mg의 나트륨 덩어리 (입자크기 : 약 0.1mm)와 혼합한 후 약 3일 간 보관하여 보관하여 음전하가 도입된 CdTe/CdSe 나노결정을 수득하였다. 이때, 나트륨이 산화되면서 CdTe/CdSe 양자점 표면에 음전하가 도입되었다. The obtained semiconductor nanocrystals were dispersed in anhydrous hexane solvent (5 ml), diluted to a concentration of about 10 uM, and then mixed with about 30 mg of sodium mass (particle size: about 0.1 mm) in a nitrogen environment in which oxygen and moisture were not present. After storage for about 3 days to obtain a negative charge introduced CdTe / CdSe nanocrystals. At this time, as sodium was oxidized, a negative charge was introduced to the surface of the CdTe / CdSe quantum dot.

실시예Example 2 2

CdSe 반도체 나노결정의 카드뮴 전구체 물질로서 카드뮴 아세테이트 266mg과 올레인 산 1 ml를 100도 진공 환경에서 1시간 동안 교반가열한다. 셀레늄 전구체 물질로써 트리옥틸포스핀 4ml에 셀레늄 312mg을 넣고 질소 환경에서 교반가열한다. 이 카드뮴과 셀레늄 전구체 물질을 트리옥틸포스핀 2ml에 분산시킨 후, 300도의 질소 환경의 15 g의 트리옥틸포스핀 옥사이드와 5g의 헥사데실아민 용액에 주입하여 CdSe 반도체 나노결정을 합성하였다. As a cadmium precursor material of CdSe semiconductor nanocrystals, 266 mg of cadmium acetate and 1 ml of oleic acid were stirred and heated in a 100 degree vacuum environment for 1 hour. As selenium precursor material, 312 mg of selenium is added to 4 ml of trioctylphosphine and heated by stirring in a nitrogen environment. The cadmium and selenium precursor materials were dispersed in 2 ml of trioctylphosphine, and then injected into 15 g of trioctylphosphine oxide and 5 g of hexadecylamine solution in a nitrogen environment at 300 degrees to synthesize CdSe semiconductor nanocrystals.

합성된 CdSe 반도체 나노결정과 20g의 트리옥틸포스핀 옥사이드를 질소 환경에서 150 내지 180도까지 가열하였다. 이어서 이 용액에 CdTe 껍질 반도체 나노결정의 카드뮴 전구체 물질로써 카드뮴 아세테이트 266mg과 올레인 산 1 ml를 100도 진공 환경에서 1시간 동안 교반가열한다. 텔레늄 전구체 물질로써 트리옥틸포스핀 2ml에 텔레늄 127mg을 넣고 질소 환경에서 교반가열한다. 이 카드뮴과 텔레늄 전구체 물질을 6ml 트리옥틸포스핀에 분산시킨 후, 트리옥틸포스핀에 분산시킨 용액을 한 방울씩 적가하였다. 반응혼합물을 180 내지 250도에서 교반 가열하여, CdSe 반도체 나노결정 표면에 CdTe 결정구조가 성장된 CdSe/CdTe 반도체 나노결정을 합성하였다.The synthesized CdSe semiconductor nanocrystals and 20 g of trioctylphosphine oxide were heated to 150 to 180 degrees in a nitrogen environment. Subsequently, 266 mg of cadmium acetate and 1 ml of oleic acid were stirred and heated for 1 hour in a 100 degree vacuum environment as a cadmium precursor material of CdTe shell semiconductor nanocrystals. As a telenium precursor, 127 mg of telenium is added to 2 ml of trioctylphosphine and heated by stirring in a nitrogen environment. The cadmium and telenium precursor materials were dispersed in 6 ml trioctylphosphine, and then the solution dispersed in trioctylphosphine was added dropwise. The reaction mixture was stirred and heated at 180 to 250 degrees to synthesize CdSe / CdTe semiconductor nanocrystals in which CdTe crystal structures were grown on CdSe semiconductor nanocrystal surfaces.

수득한 반도체 나노결정을 무수 헥산 용매(5ml)에 분산시켜 약 10uM 농도로 희석한 후, 산소와 수분이 존재하지 않는 질소 환경에서 약 30mg의 나트륨 덩어리 (입자크기 : 약 0.1mm)와 혼합한 후 약 3일 간 보관하여 보관하여 음전하가 도입된 CdSe/CdTe 나노결정을 수득하였다. 이때, 나트륨이 산화되면서 CdSe/CdTe 양자점 표면에 음전하가 도입되었다. The obtained semiconductor nanocrystals were dispersed in anhydrous hexane solvent (5 ml), diluted to a concentration of about 10 uM, and then mixed with about 30 mg of sodium mass (particle size: about 0.1 mm) in a nitrogen environment in which oxygen and moisture were not present. After storage for about 3 days to obtain a negative charge introduced CdSe / CdTe nanocrystals. At this time, as sodium was oxidized, a negative charge was introduced to the surface of the CdSe / CdTe quantum dot.

실험예Experimental Example 1 One

실시예 1에서 수득된 음전하로 대전된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 발광스펙트럼을 도 3에 나타내었다. 모든 발광 측정은 같은 파장과 세기(400 nm 파장의 1 μW의 세기의 광원)에 의하여 같은 조건에서 여기되었으며 발광의 세기는 모두 정상화하여 표시하였다. 도 3에서, 음전하로 대전되지 않은 CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 발광 파장은 검정색으로 표시되었고, 대전된 전하량이 증가함에 따라 차례대로 적색, 청색, 녹색, 분홍색으로 표시되었다. The emission spectrum of the negatively charged CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals obtained in Example 1 is shown in FIG. 3. All luminescence measurements were excited under the same conditions by the same wavelength and intensity (light source of 1 μW of 400 nm wavelength) and the intensity of luminescence was normalized and displayed. In FIG. 3, the emission wavelengths of the CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals that are not negatively charged are shown in black, and are sequentially displayed in red, blue, green, and pink as the amount of charged charge increases.

도 3을 참고하면, 반도체 나노결정의 표면에 도입된 전하의 양이 증가함에 따라서 점진적으로 반도체 나노결정의 발광파장이 단파장 쪽으로 변위함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, as the amount of charge introduced to the surface of the semiconductor nanocrystal increases, the emission wavelength of the semiconductor nanocrystal gradually shifts toward the short wavelength.

실시예 1과 같은 방법으로 나트륨을 이용하여 각각 2, 5, 8, 10 일 동안 나노결정의 표면에 전하를 도입한 결과이며, 이는 시간에 따라 표면에 도입된 전하의 양이 증가하므로, 반도체 나노결정의 표면에 도입된 전하의 양이 증가함에 따라서 점진적으로 반도체 나노결정의 발광파장이 단파장 쪽으로 변위함을 확인할 수 있다. 반도체 나노결정의 표면에 도입된 전하의 양이 증가함에 따라서 점진적으로 반도체 나노결정의 발광파장이 단파장 쪽으로 변위함을 확인할 수 있다.The result of introducing charge to the surface of the nanocrystals for 2, 5, 8, and 10 days using sodium in the same manner as in Example 1, which is because the amount of charge introduced to the surface increases with time. As the amount of charge introduced to the surface of the crystal increases, the emission wavelength of the semiconductor nanocrystal gradually shifts toward the short wavelength. As the amount of charge introduced to the surface of the semiconductor nanocrystals increases, the emission wavelength of the semiconductor nanocrystals gradually shifts toward the shorter wavelength.

실험예 2: Experimental Example 2 :

실시예 1에서 화학적인 방법에 의하여 표면에 음전하를 도입한 양자점을 공기 중에 3분간 노출시켜 도입된 전자를 제거하였다. 도 4에 실시예 1에서 합성된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정, 표면에 전하가 도입된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정, 및 도입되었던 전하가 제거된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 형광스펙트럼을 도시하였다. In Example 1, the electrons were removed by exposing the quantum dots with negative charges to the surface for 3 minutes by a chemical method. 4 shows fluorescence spectra of the CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals synthesized in Example 1, the CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals with charges introduced on the surface, and the CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals with the charges removed therefrom.

도 4에서, 대전되기 이전의 CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 발광 특성은 검정색으로 표시되었다. 음전하로 반도체 나노결정 표면이 대전된 상기 반도체 나노결정의 발광 특성은 청색으로 나타내었다. 대전된 음전하를 제거하여 준 후 중성 상태로 원위치된 상기 반도체 나노결정의 발광특성은 적색으로 나타나 있다. In FIG. 4, the luminescence properties of the CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals before being charged are shown in black. The luminescence properties of the semiconductor nanocrystals, in which the surface of the semiconductor nanocrystals were charged with negative charge, are shown in blue. After removing the charged negative charges, the light emitting characteristics of the semiconductor nanocrystals in the neutral state are shown in red.

실험예Experimental Example 3 3

실시예 2에서 음전하로 대전된 CdSe/CdTe 반도체 나노결정의 발광스펙트럼을 도 5에 나타내었다. 도 5에서, 대전되기 이전의 CdSe/CdTe 반도체 나노결정의 발광 특성은 검정색으로 표시되었고, 음전하로 반도체 나노결정 표면이 대전된 상기 반도체 나노결정의 발광 특성은 청색으로 표시하였다. 대전된 음전하를 제거하여 준 후 중성 상태로 회복된 반도체 나노결정의 발광특성은 적색으로 표시하였다. In Example 2, emission spectra of the negatively charged CdSe / CdTe semiconductor nanocrystals are shown in FIG. 5. In FIG. 5, the light emission characteristics of the CdSe / CdTe semiconductor nanocrystals before charging were indicated in black, and the light emission characteristics of the semiconductor nanocrystals in which the surface of the semiconductor nanocrystals were charged with negative charges were indicated in blue. The luminescence properties of the semiconductor nanocrystals restored to the neutral state after removing the charged negative charges are shown in red.

도 5를 참고하면, 음전하로 대전된 CdSe/CdTe 반도체 나노결정은, 음전하로 대전된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 경우와는 반대로, 발광 파장의 최대발광파장이 대전되기 전에는 최대 발광파장이 약 775 nm에서 대전 후 최대발광파장이 약 800 nm로 25nm정도 장파장 쪽으로 변위됨을 알 수 있다. 또한 도입했던 준 음전하를 제거할 경우 발광특성이 가역적으로 회복됨을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, the negatively charged CdSe / CdTe semiconductor nanocrystals have a maximum emission wavelength of about 775 before the maximum emission wavelength of the emission wavelength is charged, as opposed to the negatively charged CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals. After charging at nm, it can be seen that the maximum emission wavelength is shifted toward the long wavelength of about 25 nm to about 800 nm. In addition, it can be seen that the emission characteristics are reversibly recovered when the quasi-negative charge introduced is removed.

실험예Experimental Example 4 4

실시예 1에서 수득된 시간에 따른 CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 PL decay를 측정하여 도 6에 도시하였다. 총 4회에 걸쳐 같은 CdTe/CdSe 반도체 나노결정 샘플을 화학적 방법을 통하여 음전하를 표면에 도입하고 제거하는 것을 반복하여 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6에서, 대전되지 않은 경우 (○로 발광 파장이 표시됨)와 음전하가 표면에 도입된 경우 (■로 발광 파장이 표시됨)가 이진적으로 온-오프와 같이 서로 다른 파장에서 발광함을 알 수 있다. 다만, 도입되는 음전하의 양을 정확히 조절할 수 없는 화학적 실험방법의 특성과 화학적인 전하의 도입과 제거의 과정에서 기인하는 반도체 나노결정 표면의 변화로 인하여 시행 횟수에 따라서 같은 상태에서의 발광 파장 변화가 있다.PL decay of the CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals with time obtained in Example 1 was measured and shown in FIG. 6. A total of four times the same CdTe / CdSe semiconductor nanocrystal sample was repeated to remove the negative charge to the surface through a chemical method and the results are shown in FIG. In Fig. 6, it can be seen that the uncharged (indicated by the emission wavelength is indicated by ○) and the case where a negative charge is introduced to the surface (indicated by the emission wavelength by ■) are binaryly emitted at different wavelengths, such as on-off. have. However, due to the characteristics of the chemical test method that cannot accurately control the amount of negative charge introduced and the change of the surface of the semiconductor nanocrystal resulting from the introduction and removal of chemical charges, the emission wavelength changes in the same state depending on the number of trials. have.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 청구항들에서 개시되거나 언급된 실시예들만으로 한정되지는 않고, 발명의 많은 다른 변형들 및 개조들이 첨부의 청구항들에서 정의된 발명적 사상의 범위 내에서 가능하다는 것이 이 기술분야의 숙련자에게는 명백할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above by way of example, the present invention is not limited to the embodiments disclosed or referred to in the claims, and many other variations and modifications of the invention are defined in the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that this is possible within the scope of the inventive idea.

도 1은 본 발명의 일구현예의 반도체 나노결정 및 그의 띠간격을 도시한 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing a semiconductor nanocrystal and one embodiment thereof in one embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 구현예의 반도체 나노결정 및 그의 띠간격을 도시한 모식도이다. 2 is a schematic diagram showing a semiconductor nanocrystal and another band gap thereof according to another embodiment of the present invention.

도 3은 실시예 1에서 수득된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 표면을 음전하로 대전함에 따른 발광파장의 변화를 나타낸 발광 스펙트럼이다. FIG. 3 is a light emission spectrum showing a change in light emission wavelength when the surface of the CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals obtained in Example 1 is charged with a negative charge.

도 4는 실시예 1에서 합성된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정, 표면에 전하가 도입된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정 및 도입되었던 전하가 제거된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 형광스펙트럼이다.FIG. 4 is a fluorescence spectrum of CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals synthesized in Example 1, CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals with charges introduced on the surface, and CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals with removed charges.

도 5는 실시예 2에서 합성된 CdSe/CdTe 반도체 나노결정, 표면에 전하가 도입된 CdSe/CdTe 반도체 나노결정 및 도입되었던 전하가 제거된 CdSe/CdTe 반도체 나노결정의 형광스펙트럼이다.FIG. 5 is a fluorescence spectrum of CdSe / CdTe semiconductor nanocrystals synthesized in Example 2, CdSe / CdTe semiconductor nanocrystals with charges introduced on the surface, and CdSe / CdTe semiconductor nanocrystals with the charges removed therefrom.

도 6은 실시예 1에서 수득된 CdTe/CdSe 반도체 나노결정의 표면에 전하의 도입과 제거를 여러 차례 반복한 경우의 반도체 나노결정의 발광파장의 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing changes in the emission wavelength of semiconductor nanocrystals when the introduction and removal of charges on the surface of the CdTe / CdSe semiconductor nanocrystals obtained in Example 1 are repeated several times.

도 7a-b은 본 발명의 일구현예에 의한 반도체 나노결정을 포함하는 광소자의 구현 원리를 설명하기 위한 모식도이다. 7A-B are schematic diagrams for describing an implementation principle of an optical device including a semiconductor nanocrystal according to an embodiment of the present invention.

Claims (13)

하나 이상의 반도체 재료로 구성된 두 개 이상의 반도체층을 포함하는 다층 구조의 반도체 나노결정으로서, 상기 반도체 나노결정이 띠간격(band gap)이 교차하는 하나 이상의 계면을 갖고, 상기 반도체 나노결정은 제 1 반도체층의 반도체 재료의 전도띠가 제 2 반도체층의 반도체 재료의 전도띠 보다 높고, 상기 제 1 반도체층의 반도체 재료의 가전자띠가 제 2 반도체층의 반도체 재료의 가전자띠 보다 높거나, 상기 반도체 나노결정의 제 1 반도체층의 반도체 재료의 전도띠가 제 2 반도체층의 반도체 재료의 전도띠 보다 낮고, 상기 제 1 반도체층의 반도체 재료의 가전자띠가 제 2 반도체층의 반도체 재료의 가전자띠 보다 낮으며, 상기 반도체 나노결정은 나노결정을 용매에 분산시킨 후 환원제를 첨가하여 처리하거나 외부 전기장을 인가하여 제조됨으로써 전하가 상기 나노결정의 표면 또는 내부에 직접 도입되고, 여기시 전자 또는 정공이 공간적으로 분리되어 전자와 정공이 서로 다른 반도체층에 편재되는 것을 특징으로 하는 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정.A semiconductor nanocrystal having a multilayer structure including two or more semiconductor layers composed of one or more semiconductor materials, wherein the semiconductor nanocrystals have one or more interfaces where a band gap intersects, and the semiconductor nanocrystals comprise a first semiconductor. The conduction band of the semiconductor material of the layer is higher than the conduction band of the semiconductor material of the second semiconductor layer, and the valence band of the semiconductor material of the first semiconductor layer is higher than that of the semiconductor material of the second semiconductor layer, The conduction band of the semiconductor material of the first semiconductor layer of the crystal is lower than the conduction band of the semiconductor material of the second semiconductor layer, and the valence band of the semiconductor material of the first semiconductor layer is lower than that of the semiconductor material of the second semiconductor layer. In addition, the semiconductor nanocrystals are prepared by dispersing the nanocrystals in a solvent, followed by addition of a reducing agent, or by applying an external electric field. Charges are introduced directly into the surface or inside of the nanocrystal, and when excited, the electrons or holes are spatially separated and the electrons and holes are localized in different semiconductor layers. A semiconductor nanocrystal in which charge is introduced to a surface thereof. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 반도체 나노결정은 코어-쉘, 코어-멀티쉘, 멀티코어-멀티쉘, 또는 코어-중간층-쉘 구조인 것을 특징으로 하는 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정. The semiconductor nanocrystal according to claim 1, wherein the semiconductor nanocrystal is a core-shell, core-multishell, multicore-multishell, or core-intermediate-shell structure. 제 1항에 있어서, 상기 반도체 나노결정은 표면에 양전하 또는 음전하가 도입된 것을 특징으로 하는 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정. The semiconductor nanocrystal according to claim 1, wherein the semiconductor nanocrystal has positive or negative charge introduced therein. 제 5항에 있어서, 상기 반도체 나노결정의 코어는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정.6. The core of the semiconductor nanocrystals according to claim 5, characterized in that it comprises a material selected from the group consisting of Group II-VI compounds, Group III-V compounds, Group IV-VI compounds, and mixtures thereof. Semiconductor nanocrystal with charge introduced on its surface. 제 7항에 있어서, 상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe의 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe의 삼원소 화합물; 및 HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, The method of claim 7, wherein the group II-VI compound is CdSe, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe isotopic compounds; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe; And HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, and a substance selected from the group consisting of 상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb의 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP의 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, The group III-V compound semiconductors include GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb; Three-element compounds of GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP; And GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, and a material selected from the group consisting of 상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe의 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe의 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질인 것을 특징으로 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정. The group IV-VI compound is a binary element compound of SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe; Three-element compounds of SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe; And SnPbSSe, SnPbSeTe, or SnPbSTe is an element selected from the group consisting of quaternary compounds. 제 5항에 있어서, 상기 반도체 나노결정의 쉘은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정.The surface of claim 5, wherein the shell of the semiconductor nanocrystals comprises a material selected from Group II-VI compounds, Group III-V compounds, Group IV-VI compounds, Group IV compounds, or mixtures thereof. Semiconductor nanocrystals with charge introduced into them. 제 9항에 있어서, 상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe의 이원소 화합물, 또는 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe의 삼원소 화합물, 또는 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 의 이원소 화합물, 또는 GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP의 삼원소 화합물, 또는 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 의 이원소 화합물 또는 SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe의 삼원소 화합물 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질인 것을 특징으로 하는 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정.The compound of claim 9, wherein the II-VI compound is CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe isotopic compound, or CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe Tri-element compounds of HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, or CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgZgSe, CdHgZgSe Material, the group III-V compound semiconductor is GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, or a binary compound of GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, Ternary compounds of AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, or GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNPAlNAl , InAlPAs, InAlPSb is a material selected from the group consisting of an element compound, the IV-VI compound is a binary element of SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe The charge is introduced to the surface characterized in that the material is selected from the group consisting of water or a three-element compound of SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, or an elemental compound of SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe Semiconductor nanocrystals. 제 1항에 있어서, 상기 반도체 나노결정은 CdSe/CdTe, CdTe/CdSe, CdTe/CdS, CdS/CdTe, ZnTe/ZnO, ZnO/ZnTe, ZnSe/ZnO, ZnO/ZnTe, ZnS/ZnO, ZnO/ZnS, ZnTe/ZnSe, ZnSe/ZnTe ZnTe/ZnS, ZnS/ZnTe, ZnSe/CdS, CdS/ZnSe, CdSe/ZnTe, ZnTe/CdSe, ZnO/CdSe, CdSe/ZnO, ZnO/CdS, CdS/ZnO, ZnTe/PbSe, PbSe/ZnTe, InAs/InSb, InSb/InAs, InP/ZnTe, 및 ZnTe/InP로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정. The method of claim 1, wherein the semiconductor nanocrystals are CdSe / CdTe, CdTe / CdSe, CdTe / CdS, CdS / CdTe, ZnTe / ZnO, ZnO / ZnTe, ZnSe / ZnO, ZnO / ZnO, ZnS / ZnO, ZnO / ZnS , ZnTe / ZnSe, ZnSe / ZnTe ZnTe / ZnS, ZnS / ZnTe, ZnSe / CdS, CdS / ZnSe, CdSe / ZnTe, ZnTe / CdSe, ZnO / CdSe, CdSe / ZnO, ZnO / CdS, ZdSn A semiconductor nanocrystal having an electric charge introduced on a surface thereof, which is selected from the group consisting of PbSe, PbSe / ZnTe, InAs / InSb, InSb / InAs, InP / ZnTe, and ZnTe / InP. 제 1항, 제5항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 기재된 표면에 전하가 도입된 반도체 나노결정을 포함하는 광소자.The optical element containing the semiconductor nanocrystal which the electric charge was introduce | transduced into the surface in any one of Claims 1-5. 제 12항에 있어서, 상기 광소자는 광변조 소자인 것을 특징으로 하는 광소 자. 13. The photon device according to claim 12, wherein the optical device is an optical modulation device.
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