KR101299242B1 - 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법 - Google Patents
에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101299242B1 KR101299242B1 KR1020110107573A KR20110107573A KR101299242B1 KR 101299242 B1 KR101299242 B1 KR 101299242B1 KR 1020110107573 A KR1020110107573 A KR 1020110107573A KR 20110107573 A KR20110107573 A KR 20110107573A KR 101299242 B1 KR101299242 B1 KR 101299242B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- quantum dot
- composite particles
- protective layer
- inorganic
- manufacturing
- Prior art date
Links
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007921 spray Substances 0.000 title claims description 29
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 title abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 claims abstract description 77
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 20
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 14
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 4
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JQOAQUXIUNVRQW-UHFFFAOYSA-N hexane Chemical compound CCCCCC.CCCCCC JQOAQUXIUNVRQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 claims description 2
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N octadec-1-ene Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCC=C CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- RMZAYIKUYWXQPB-UHFFFAOYSA-N trioctylphosphane Chemical compound CCCCCCCCP(CCCCCCCC)CCCCCCCC RMZAYIKUYWXQPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 4
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 4
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N (z)-octadec-9-en-1-amine Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCN QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N octadecyltrimethoxysilane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- RKQOSDAEEGPRER-UHFFFAOYSA-L zinc diethyldithiocarbamate Chemical compound [Zn+2].CCN(CC)C([S-])=S.CCN(CC)C([S-])=S RKQOSDAEEGPRER-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000004103 aminoalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052798 chalcogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001787 chalcogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000013097 stability assessment Methods 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/56—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing sulfur
- C09K11/562—Chalcogenides
- C09K11/565—Chalcogenides with zinc cadmium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
- C09K11/881—Chalcogenides
- C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
본 발명은 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 제조방법은 에어로졸 분사를 이용하여 그 제조방법이 간단하고, 상기 제조방법으로 제조되는 복합입자는 장시간 사용에도 양자점의 산화가 거의 일어나지 않아 밝기 저하가 적고, 상기 복합입자를 포함하여 제조되는 양자점 파장변환 백색광 LED가 기존 백색광 LED에 비해 색재현성 및 색순수도가 우수하므로, 백색광 LED의 파장변환을 위한 양자점-무기물 복합입자의 제조에 유용할 수 있다.
Description
본 발명은 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법에 관한 것이다.
LED는 종래의 광원(光源)에 비해 소형이고, 수명은 길며, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 전력이 적게 들고 효율이 좋다. 청색 발광을 나타내는 LED 위에 형광체를 도포하여 백색광을 얻는 방식은 효율이 우수하고 제조 비용이 저렴하여 이에 따라 최근 들어 급속하게 시장이 커지고 있으며, 이와 관련한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
최근 기존 백색광 LED에 주로 사용되던 형광체 대신에 수 나노미터 크기의 반도체 나노입자인 양자점을 이용하여 백색광을 발생시키려는 시도가 이루어지고 있으며 청색 LED 위에 녹색 및 적색발광을 나타내는 양자점을 수지와 혼합하여 기존의 형광체를 사용한 백색 LED에 비해 색재현성이 우수하고 색순수도가 우수한 백색 LED를 제조할 수 있어 조명, LCD용 배면광 등으로 응용하려 하고 있다.
그러나, 백색 LED 제조를 위해 사용되는 양자점 자체가 2족 금속의 황화물, 셀렌화물 등 외부의 수분이나 산소에 의해 산화가 잘되는 조성이므로 양자점을 이용해 제조한 백색 LED를 장시간 사용하는 경우 양자점의 산화에 의해 발광 강도가 감소하고, 색변이가 일어나는 문제점이 있다.
특히, 청색 LED에 의해 양자점이 광여기되었을 경우 외부 환경인자에 의한 산화 반응이 더욱 활발하게 발생하여 양자점의 수명을 더욱 감소시키는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 양자점 표면에 SiO2 등 무기물 층을 형성시키는 등의 시도가 있어왔으나, 무기물 형성을 위해 양자점의 표면 작용기를 개질하고 무기물 층을 형성시키는 과정에서 발광 강도가 상당히 감소하고 장시간의 반응 공정이 필요하다는 문제점이 있다.
또한, 제조되는 양자점-무기물 복합 입자의 경우 그 크기가 수십 나노미터로 매우 작아서 백색 LED 제조를 위해 수지와 함께 혼합하는 경우 입자 간의 응집 등이 발생하기 쉬워서 균일한 혼합이 어려운 경우가 많고, 그 결과 발광 특성이 불균일해 지는 문제점이 있다.
특허문헌 1에서는 양자점 발광 소자들의 제조 방법에 사용되는 제법 및 발광 소자를 제조하는 데 사용되는 제제(formulation)를 개시하고 있다. 구체적으로, 광학적 투명 매질에 포함된 다수의 분리된 마이크로비드들 내에 결합된 반도체 나노 입자들 집단을 포함하고, 상기 나노 입자-함유 매질은 호스트 발광 다이오드 봉지 매질에 내장된 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조용 제제 및 반도체 나노 입자들의 집단을 광학적 투명 매질에 포함된 복수의 분리된 마이크로비드들을 결합시키는 단계와, 상기 나노 입자 함유 매질을 호스트 발광 다이오드 봉지 물질에 임베드시키는 단계를 포함하는 발광 소자 제조용 제제 제조방법을 개시하고 있다.
특허문헌 2에서는 반도체형 양자점을 합성하기 위한 방법을 개시하고 있다. 구체적으로, 칼코겐 함유 전구체와 제2그룹 및 제4그룹 메탈을 함유한 전구체 및 유기용매로부터 나노결정 중심체를 합성하는 것으로, 표면 모디피어(modifier)로 (아미노알킬)트리알콕시실란을 사용하고, 150-250 ℃ 범위 내에서 항온을 유지하며 15초에서 1시간 가량 두며, 나노결정 중심체를 함유하는 반응 혼합물을 자외선으로 1~10분, 초음파로 5~15분 정도 추가적으로 처리하는 방법을 개시하고 있다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점들을 보완하기 위해 연구하던 중, 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법으로 제조되는 복합입자가 장시간 사용에도 양자점의 산화가 거의 일어나지 않아 밝기 저하가 적고, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조되는 복합입자를 포함하여 제조되는 양자점 파장변환 백색광 LED가 기존 백색광 LED에 비해 색재현성 및 색순수도가 우수한 것을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조장치를 이용하는 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조되는 복합입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 복합입자를 포함하여 제조되는 양자점 파장변환 백색광 LED를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 무기물 전구체를 제1용매에 용해시킨 다음, 양자점을 분산시켜 모액을 제조하는 단계(단계 1);
전기로로 예열되고 비활성가스가 주입되고 있는 튜브 내부에 상기 단계 1에서 제조한 모액을 분무노즐을 통해 분무하여, 양자점을 포함하는 액적(droplet)을 양자점이 무기물 보호층으로 감싸진 복합입자로 변환하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 형성된 복합입자를 회수하고 건조하는 단계(단계 3)를 포함하는 양자점이 무기물 보호층으로 감싸진 복합입자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 모액 저장조(1);
상기 모액 저장조와 연결되어 모액을 액적 형상으로 분무하는 분무노즐(2);
상기 모액 저장조 및 분무노즐을 둘러싸는 튜브(3);
상기 튜브를 감싸며, 상기 분무노즐로부터 분무되는 액적을 가열하여 입자로 변환시키는 튜브형 전기로(4);
상기 원통형의 튜브와 연결되며, 원활한 열처리를 위한 비활성가스를 공급하는 비활성가스 주입구(5);
상기 입자를 회수하는 입자 회수장치(6); 및
상기 입자 회수장치와 연결되는 비활성가스 배기구(7)를 포함하는 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조장치를 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 제조장치를 이용하는 상기 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자를 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 복합입자를 포함하는 양자점 파장변환 백색광 LED를 제공한다.
본 발명에 따른 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법은 에어로졸 분사를 이용하여 그 제조방법이 간단하고, 상기 제조방법으로 제조되는 복합입자는 장시간 사용에도 양자점의 산화가 거의 일어나지 않아 밝기 저하가 적고, 상기 복합입자를 포함하여 제조되는 양자점 파장변환 백색광 LED가 기존 백색광 LED에 비해 색재현성 및 색순수도가 우수하므로, 백색광 LED의 파장변환을 위한 양자점-무기물 복합입자의 제조에 유용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제조장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 복합입자의 투과전자 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 복합입자를 포함하여 제조된 양자점 파장변환 백생광 LED의 파장을 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 복합입자의 시간경과에 따른 안정성을 평가한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따라 제조된 양자점의 시간경과에 따른 안정성을 평가한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 복합입자의 투과전자 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 복합입자를 포함하여 제조된 양자점 파장변환 백생광 LED의 파장을 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 복합입자의 시간경과에 따른 안정성을 평가한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따라 제조된 양자점의 시간경과에 따른 안정성을 평가한 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 하기의 단계를 포함하는 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법을 제공한다:
무기물 전구체를 제1용매에 용해시킨 다음, 양자점을 분산시켜 모액을 제조하는 단계(단계 1);
전기로로 예열된 비활성가스 분위기 하의 튜브 내부에 상기 단계 1에서 제조한 모액을 분무노즐을 통해 분무하여, 양자점을 포함하는 액적(droplet)을 양자점이 무기물 보호층으로 감싸진 복합입자로 변환하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 형성된 복합입자를 회수하고 건조하는 단계(단계 3).
이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 단계 1은 무기물 전구체를 제1용매에 용해시킨 다음, 양자점을 분산시켜 모액을 제조하는 단계이다.
이때, 상기 무기물 전구체는 산화하기 쉬운 양자점 상에 보호층을 형성하여 양자점의 산화를 예방하는 역할을 한다.
상기 무기물 전구체로는 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 금속 알콕사이드 및 이의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
(상기 화학식 1 내지 화학식 3에서,
M은 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 스태늄(Sn), 세륨(Ce), 보론(B), 알루미늄(Al), 이트륨(Y), 징크(Zn) 또는 마그네슘(Mg)이고,
O는 산소(O)이고,
R은 C1 -10의 직쇄 또는 측쇄 알킬이고,
X는 C1 -25의 직쇄 또는 측쇄 알킬, -SH, -NH2, -COOH이고,
n 및 m은 독립적으로 또는 선택적으로 1-5의 정수이다).
바람직한 실시예로서 상기 무기물 전구체는 n-옥타데실트리메톡시실란, 테트라에틸오쏘실리케이트 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1용매는 상온에서 액체 상태이며, 증발점이 200 ℃ 이하인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는, n-헥산(n-hexane), 톨루엔(toluene), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), C1 -4 알콜 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
나아가, 상기 양자점은 백색광 LED를 제조하기 위해 필요한 청색 LED 상에서 녹색 및 적색 발광을 나타내는 역할을 한다. 상기 양자점으로는 용매 내에서 분산된 상태를 유지하는 것이 유리하며, CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CuInS2, AgInS2, CuInSe2, AgInSe2 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, CuInS2/ZnS, CuInS2/CdS, AgInS2/CdS, AgInS2/ZnS, CuInSe2/ZnS, AgInSe2/ZnS 등의 복합체를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 단계 2는 전기로로 예열된 비활성가스 분위기 하의 튜브 내부에 상기 단계 1에서 제조한 모액을 분무노즐을 통해 분무하여, 양자점을 포함하는 액적(droplet)을 양자점이 무기물 보호층으로 감싸진 복합입자로 변환하는 단계이다.
이때, 상기 분무노즐은 모액을 분무하여 액적 형태로 형성시키는 역할을 한다. 상기 분무노즐로는 이유체 노즐(Twin-Fluid Nozzle), 초음파 분무노즐(Ultrasonic spray nozzle) 등의 통상적인 에어로졸 분사에 사용되는 분무노즐을 사용할 수 있다.
또한, 상기 비활성가스는 분무노즐로부터 분무된 액적을 운송하고 열처리를 원활하게 하는 역할을 한다. 상기 비활성 가스로는 아르곤 가스(Argon gas), 네온 가스(Neon gas), 헬륨 가스(Helium gas), 질소 가스(Nitrogen gas), 이산화탄소 가스(Carbon dioxide gas) 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 단계 3은 복합입자를 회수하고 건조하는 단계이다.
상기 복합입자를 회수하고 건조하는 방법은 하기의 세 가지 방법을 사용할 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.
먼저, 복합입자를 C1 -4 알콜 등의 용매에 분산시키고, 원심분리한 다음 건조하는 방법을 사용할 수 있다.
또한, 복합입자를 C1 -4 알콜 등의 용매에 분산시키고, 촉매와 무기물 전구체를 첨가하고 교반하여 복합입자의 안정성을 향상시키는 표면처리 단계를 추가로 실시한 다음, 원심분리하고 건조하는 방법을 사용할 수 있다.
나아가, 전기집진장치(electric precipitator), 백필터집진장치(Bag filter dust collector), 중력집진장치(settling chamber), 음파집진장치(sonic dust collector) 등을 사용하여 복합입자를 회수하고 건조하는 방법을 사용할 수 있다.
이때, 상기 추가적인 표면처리 단계에서, 상기 촉매로는 염산 및 암모니아 등의 아민류 촉매를 사용할 수 있다. 또한, 상기 무기물 전구체로는 상기 단계 1에서 상술한 무기물 전구체를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법으로 제조되는 양자점이 무기물 보호층으로 감싸진 복합입자의 크기는 20 nm- 20 ㎛인 것이 바람직하다.
만약, 상기 복합입자의 크기가 20 nm 미만인 경우에는 무기물보호층의 역할이 충분하지 못하여 양자점이 쉽게 부식되는 문제가 있고, 20 ㎛를 초과할 경우에는 LED에 응용시 광산란으로 인한 빛의 밝기가 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명은 도 1에 나타낸 것과 같이,
모액 저장조(1);
상기 모액 저장조와 연결되어 모액을 액적 형상으로 분무하는 분무노즐(2);
상기 모액 저장조 및 분무노즐을 둘러싸는 튜브(3);
상기 튜브를 감싸며, 상기 분무노즐로부터 분무되는 액적을 가열하여 입자로 변환시키는 전기로(4);
상기 원통형의 튜브의 상부와 연결되며, 원활한 열처리를 위한 비활성가스를 공급하는 비활성가스 주입구(5);
상기 입자를 회수하는 입자 회수장치(6); 및
상기 입자 회수장치와 연결되는 비활성가스 배기구(7)를 포함하는 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조장치를 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 제조장치를 이용하는 상기 양자점이 무기물 보호층으로 감싸진 복합입자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자를 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 복합입자를 포함하여 제조되는 양자점 파장변환 백색광 LED를 제공한다.
본 발명에 따른 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법으로 제조되는 복합입자는 장시간 사용에도 양자점의 산화가 거의 일어나지 않아 밝기 저하가 적고, 상기 복합입자를 포함하여 제조되는 양자점 파장변환 백색광 LED가 기존 백색광 LED에 비해 색재현성 및 색순수도가 우수하므로, 백색광 LED의 파장변환을 위한 양자점-무기물 복합입자의 제조에 유용할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<
실시예
1>
양자점
및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조
본 실시예를 도 1에 나타낸 장치의 부호와 함께 설명한다.
준비단계:
CdSe
/
ZnS
양자점의
제조
카드뮴 아세테이트(Cd acetate) 4 mmol과 올레산(oleic acid) 8 mmol을 1-옥타데켄(1-octadecene) 50 ml에 혼합한 후 100 ℃까지 가열한 후 진공증류, 이후 300 ℃까지 가열하여 온도를 유지하여 투명한 용액을 얻었다(용액 1). 더불어 셀레늄(Se) 분말 8 mmol을 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine) 8 mmol에 상온에서 용해시켜 투명한 용액을 얻은 후 20 ml 주사기에 충진한 후 300℃으로 유지되고 있는 상기 용액 1에 재빨리 주입하였다. 이후 5분간 300℃으로 유지시킨 후 상온까지 냉각시키고, 아세톤과 메탄올이 4:1의 부피비로 혼합된 용액과 다시 혼합한 후 3000 rpm으로 회전하는 원심분리장치에 삽입하여 그 침전물을 건조하여 CdSe 양자점을 얻었다.
이후 건조된 CdSe 양자점 50 mg을 1 ml 올레산(oleic acid) 및 50 ml 1-옥타데켄(1-octadecene) 혼합용액에 분산시킨 후 100℃까지 가열하여 20분간 진공증류 후 250 ℃까지 가열하였다(용액 A). 1 g의 징크 디에틸디티오카바메이트(zinc diethyldithiocarbamate)를 2 ml의 올레일아민(oleylamine)과 10 g의 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 5 ml의 1-옥타데켄(1-octadecene)과 혼합하여 교반함으로써 반투명한 용액을 얻은 후 이 용액을 주사기펌프 등을 이용하여 앞서 제조한 용액 A에 250 ℃의 온도에서 시간당 100 ml의 비율로 점적한 후 동일 온도에서 30분간 유지 후 상온까지 냉각하였다. 냉각된 반응물은 아세톤과 메탄올이 4:1의 부피비로 혼합된 용액과 다시 혼합한 후 3000 rpm으로 회전하는 원심분리장치에 삽입하여 그 침전물을 다시 톨루엔에 분산하고 건조하여 아세톤과 메탄올이 4:1의 부피비로 혼합된 용액과 다시 혼합한 후 3000 rpm으로 회전하는 원심분리장치에 삽입하여 침전물을 건조하는 과정을 2회 되풀이하고 최종 침전물을 진공 중에서 건조하여 CdSe/ZnS 양자점을 얻었다.
단계 1:
모액의
제조
상기 준비단계에서 제조한 CdSe/ZnS 양자점을 금속 알콕사이드인 n-옥타데실트리메톡시실란(n-octadecyltrimethoxysilane)이 용해된 톨루엔에 분산시켜 모액을 제조하였다. 제조한 모액은 도 1에 나타낸 장치의 모액 저장조(1)에 담았다.
단계 2: 복합입자의 형성
상기 단계 1에서 도 1에 나타낸 장치의 모액 저장조(1)에 담긴 모액을 분무노즐(2)을 통해 튜브(3) 내부에 분무하여 액적을 형성시키고, 250 ℃로 가열된 튜브형 전기로(4)로 가열하여 복합입자를 제조하였다. 이때, 양자점의 원활한 열처리를 위하여 비활성가스 주입구(5)를 통해 아르곤 가스를 튜브(3)에 주입하였다.
단계 3: 복합입자 회수 및 표면처리
상기 단계 2에서 제조된 복합입자를 입자 회수장치(6)에 담겨진 에탄올 500 ml에 분산시켜 회수한 다음, 암모니아 0.5 ml 및 테트라에틸오쏘실리케이트(tetraethylorthosilicate, TEOS) 0.5 ml를 첨가하고 상온에서 1시간 동안 천천히 교반하여 복합입자의 안정성을 향상시키는 표면처리를 하였다. 이때, 상기 단계 2에서 주입된 아르곤 가스는 비활성가스 배기구(7)를 통해 배기하였다.
단계 4: 분리 및 건조
상기 단계 3에서 안정화 처리된 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자를 원심분리기를 이용하여 분리한 다음, 진공 건조하였다.
본 실시예에서 제조한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자를 투과전자현미경으로 관찰한 사진을 도 2에 나타내었다.
<
실시예
2>
양자점
-무기물보호층 복합입자 파장변환 백색광
LED
의 제조
실시예 1에서 제조한 양자점 복합입자를 Dow corning 사의 LED 패키징용 수지(resin)인 OE-6630 A, B와 혼합하고 진공 중에서 탈포한 후 적절한 성형 몰드에 주입하여 150 ℃에서 2시간 가량 양생하였다. 이후 제조된 양자점 복합입자-고분자 복합체를 청색 LED 표면에 부착하여 양자점 파장변환 백색광 LED를 제조하였다.
상기에서 제조한 백생광 LED의 모식도를 도 3에 나타내었다.
<
비교예
1>
CdSe
/
ZnS
양자점의
제조
카드뮴 아세테이트(Cd acetate) 4 mmol과 올레산(oleic acid) 8 mmol을 1-옥타데켄(1-octadecene) 50 ml에 혼합한 후 100 ℃까지 가열한 후 진공증류, 이후 300 ℃까지 가열하여 온도를 유지하여 투명한 용액을 얻었다(용액 1). 더불어 셀레늄(Se) 분말 8 mmol을 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine) 8 mmol에 상온에서 용해시켜 투명한 용액을 얻은 후 20 ml 주사기에 충진한 후 300℃으로 유지되고 있는 상기 용액 1에 재빨리 주입하였다. 이후 5분간 300℃으로 유지시킨 후 상온까지 냉각시키고, 아세톤과 메탄올이 4:1의 부피비로 혼합된 용액과 다시 혼합한 후 3000 rpm으로 회전하는 원심분리장치에 삽입하여 그 침전물을 건조하여 CdSe 양자점을 얻었다.
이후 건조된 CdSe 양자점 50 mg을 1 ml 올레산(oleic acid) 및 50 ml 1-옥타데켄(1-octadecene) 혼합용액에 분산시킨 후 100℃까지 가열하여 20분간 진공증류 후 250 ℃까지 가열하였다(용액 A). 1 g의 징크 디에틸디티오카바메이트(zinc diethyldithiocarbamate)를 2 ml의 올레일아민(oleylamine)과 10 g의 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 5 ml의 1-옥타데켄(1-octadecene)과 혼합하여 교반함으로써 반투명한 용액을 얻은 후 이 용액을 주사기펌프 등을 이용하여 앞서 제조한 용액 A에 250 ℃의 온도에서 시간당 100 ml의 비율로 점적한 후 동일 온도에서 30분간 유지 후 상온까지 냉각하였다. 냉각된 반응물은 아세톤과 메탄올이 4:1의 부피비로 혼합된 용액과 다시 혼합한 후 3000 rpm으로 회전하는 원심분리장치에 삽입하여 그 침전물을 다시 톨루엔에 분산하고 건조하여 아세톤과 메탄올이 4:1의 부피비로 혼합된 용액과 다시 혼합한 후 3000 rpm으로 회전하는 원심분리장치에 삽입하여 침전물을 건조하는 과정을 2회 되풀이하고 최종 침전물을 진공 중에서 건조하여 CdSe/ZnS 양자점을 얻었다.
<
비교예
2> 일반
양자점
파장변환 백색광
LED
의 제조
비교예 1에서 제조한 양자점을 Dow corning 사의 LED 패키징용 수지(resin)인 OE-6630 A, B와 혼합하고 진공 중에서 탈포한 후 적절한 성형 몰드에 주입하여 150 ℃에서 2시간 가량 양생하였다. 이후 제조된 양자점 복합입자-고분자 복합체를 청색 LED 표면에 부착하여 양자점 파장변환 백색광 LED를 제조하였다.
상기에서 제조한 백생광 LED의 모식도를 도 3에 나타내었다.
<
실험예
1> 발광 파장 평가
실시예 2에서 제조한 양자점 파장변환 백색광 LED와 일반 백색광 LED에서 발광되는 빛의 파장을 비교하여 보기 위하여 다음과 같이 실험하였다.
구체적으로, LED 분석기(Gigaoptik, 독일)를 사용하여 상기 두 가지 백색광 LED에서 발광되는 빛의 파장을 측정하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 복합입자를 포함하여 제조된 양자점 파장변환 백생광 LED의 파장을 측정한 그래프이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 2에서 제조한 양자점 파장변환 백색광 LED의 경우 615-645 nm 파장에서 양자점에 의한 파장이 관찰되는 것을 확인할 수 있었다. 양자점 자체는 일반 형광체와 달리 반도체의 전자-정공 간 재결합에 의해 발광하게되며 전자-정공 재결합에 의한 발광의 경우 전도대의 최소에너지가와 전자대의 최대 에너지에 의해 발광의 에너지가 결정되므로 얻어지는 발광 스펙트럼의 선폭은 30 nm 이하로 매우 좁다. 기존의 형광체가 100 nm 이상의 발광스펙트럼 선폭을 가지는 점을 고려하면 양자점의 발광선폭이 매우 좁아서 색순수도가 우수하다. 따라서, 기존의 형광체 기반 LED에 비하여 색재현성을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법으로 제조되는 복합입자를 포함하여 제조되는 양자점 파장변환 백색광 LED가 기존 백색광 LED에 비해 색재현성 및 색순수도가 우수하므로, 백색광 LED의 파장변환을 위한 양자점-무기물 복합입자의 제조에 유용할 수 있다.
<
실험예
2> 일반
양자점
대비
양자점
-무기물보호층 복합입자의 안정성 평가
실시예 1에서 제조한 양자점-무기물보호층 복합입자와 비교예 1에서 제조한 일반 양자점의 시간 변화에 따른 안정성을 알아보기 위하여 다음과 같이 실험하였다.
구체적으로, 도3의 모식도와 같이 양자점 또는 양자점-무기물 복합입자를 열경화성 수지인 OE6330(Dow corning사, 미국)와 무게비로 1:20의 비율로 혼합 후 진공 중에서 2시간 동안 탈포한 뒤 형광체가 포함된 백색 LED(BIWV-PW5C3T, Ningbo Bright사, 중국)위에 도포하여 양자점 응용 백색 LED를 제조하였다. 이후 백색 LED에 3V, 20mA의 전류를 인가한 상태로 섭씨 60도, 상대습도 90%의 환경조건을 유지하는 항온항습조(제이오텍, 한국)에 두었다. 이후 적절한 시간 간격으로 양자점 응용 백색 LED의 발광 스펙트럼을 LED 분석기 (Gigaoptik, 독일)로 분석하였다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 복합입자의 시간경과에 따른 안정성을 평가한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따라 제조된 양자점의 시간경과에 따른 안정성을 평가한 그래프이다.
도 4-5에 나타난 바와 같이, 비교예 2에서 제조한 무기물 보호층이 없는 양자점을 이용한 LED의 경우 그래프의 Y축이 나타내고 있는 발광 세기가 시간에 따라 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 반면에, 실시예 2에서 제조한 무기물 표면 보호층이 형성된 양자점-무기물보호층 복합입자를 이용한 LED의 발광특성이 시간경과에 따른 발광 세기의 변화가 적고 장시간 밝기가 유지되는 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법으로 제조되는 복합입자는 일반적인 양자점에 비하여 시간경과에 따른 안정성이 현저히 향상하므로, 백색광 LED의 파장변환을 위한 양자점-무기물 복합입자의 제조에 유용할 수 있다.
1: 모액 저장조
2: 분무노즐
3: 튜브
4: 전기로
5: 비활성가스 주입구
6: 입자 회수장치
7: 비활성가스 배기구
2: 분무노즐
3: 튜브
4: 전기로
5: 비활성가스 주입구
6: 입자 회수장치
7: 비활성가스 배기구
Claims (16)
- 무기물 전구체를 제1용매에 용해시킨 다음, 양자점을 분산시켜 모액을 제조하는 단계(단계 1);
전기로로 예열되고 비활성가스가 주입되고 있는 튜브 내부에 상기 단계 1에서 제조한 모액을 분무노즐을 통해 분무하여, 양자점을 포함하는 액적(droplet)을 양자점이 무기물 보호층으로 감싸진 복합입자로 변환하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 형성된 복합입자를 회수하고 건조하는 단계(단계 3)를 포함하는 양자점이 무기물 보호층으로 감싸진 복합입자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 무기물 전구체는 하기 화학식 2 내지 화학식 3으로 표시되는 금속 알콕사이드 및 이의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법:
[화학식 2]
[화학식 3]
(상기 화학식 2 내지 화학식 3에서,
M은 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 스태늄(Sn), 세륨(Ce), 보론(B), 알루미늄(Al), 이트륨(Y), 징크(Zn) 또는 마그네슘(Mg)이고,
O는 산소(O)이고,
R은 C1-10의 직쇄 또는 측쇄 알킬이고,
X는 C1-25의 직쇄 또는 측쇄 알킬, -SH, -NH2, -COOH이고,
n 및 m은 독립적으로 1-5의 정수이다).
- 제1항에 있어서, 상기 제1용매는 n-헥산(n-hexane), 톨루엔(toluene), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 및 C1 -4 알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 양자점은 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CuInS2, AgInS2, CuInSe2, AgInSe2, CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, CuInS2/ZnS, CuInS2/CdS, AgInS2/CdS, AgInS2/ZnS, CuInSe2/ZnS 및 AgInSe2/ZnS으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분무노즐은 이유체 노즐(Twin-Fluid Nozzle) 또는 초음파 분무노즐(Ultrasonic spray nozzle)인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 비활성가스는 아르곤 가스(Argon gas), 네온 가스(Neon gas), 헬륨 가스(Helium gas), 질소 가스(Nitrogen gas) 및 이산화탄소 가스(Carbon dioxide gas)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 복합입자를 회수하는 방법은 복합입자를 C1-4 알콜에 분산시키고, 원심분리한 다음 건조하는 단계로 실시되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 복합입자를 회수하는 방법은 복합입자를 C1-4 알콜에 분산시키고, 암모니아 및 염산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 촉매와 하기 화학식 2 내지 화학식 3으로 표시되는 금속 알콕사이드 및 이의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기물 전구체를 첨가하고 교반하여 복합입자의 안정성을 향상시키는 표면처리 단계를 추가로 실시한 다음, 원심분리하고 건조하는 단계로 실시되는 것을 특징으로 하는 제조방법:
[화학식 2]
[화학식 3]
(상기 화학식 2 내지 화학식 3에서,
M, O, R, X, n 및 m은 제2항에서 정의한 바와 같다).
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 복합입자를 회수하는 방법은 전기집진장치(electric precipitator), 백필터집진장치(Bag filter dust collector), 중력집진장치(settling chamber) 및 음파집진장치(sonic dust collector)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 입자 회수장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제조방법으로 제조되는 복합입자의 크기는 20 nm - 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 모액 저장조(1);
상기 모액 저장조와 연결되어 모액을 액적 형상으로 분무하는 분무노즐(2);
상기 모액 저장조 및 분무노즐을 둘러싸는 튜브(3);
상기 튜브를 감싸며, 상기 분무노즐로부터 분무되는 액적을 가열하여 입자로 변환시키는 전기로(4);
상기 원통형의 튜브의 상부와 연결되며, 원활한 열처리를 위한 비활성가스를 공급하는 비활성가스 주입구(5);
상기 입자를 회수하는 입자 회수장치(6); 및
상기 입자 회수장치와 연결되는 비활성가스 배기구(7)를 포함하는 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조장치.
- 제13항의 제조장치를 이용하는 제1항에 있어서의 양자점이 무기물 보호층으로 감싸진 복합입자의 제조방법.
- 제1항의 제조방법으로 제조되는 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자.
- 제1항의 제조방법으로 제조되는 복합입자를 포함하여 제조되는 양자점 파장변환 백색광 LED.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110107573A KR101299242B1 (ko) | 2011-10-20 | 2011-10-20 | 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110107573A KR101299242B1 (ko) | 2011-10-20 | 2011-10-20 | 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130043442A KR20130043442A (ko) | 2013-04-30 |
| KR101299242B1 true KR101299242B1 (ko) | 2013-08-22 |
Family
ID=48441685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110107573A KR101299242B1 (ko) | 2011-10-20 | 2011-10-20 | 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101299242B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101881354B1 (ko) | 2017-04-27 | 2018-07-24 | 충남대학교산학협력단 | 분무건조 방식을 이용한 에어로졸 입자 생성장치 |
| KR101970470B1 (ko) | 2017-10-27 | 2019-04-19 | 충남대학교산학협력단 | 분무건조 방식을 이용한 에어로졸 입자 생성장치 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101454447B1 (ko) * | 2013-07-17 | 2014-10-24 | 한국전기연구원 | 내구성 및 절연성 향상을 위한 융복합 소재 제조방법 |
| KR102297782B1 (ko) * | 2015-12-21 | 2021-09-06 | 성균관대학교산학협력단 | 3d 오브젝트 제조 방법 |
| US10822510B2 (en) * | 2017-06-02 | 2020-11-03 | Nexdot | Ink comprising encapsulated nanoparticles, method for depositing the ink, and a pattern, particle and optoelectronic device comprising the ink |
| WO2018220166A1 (en) | 2017-06-02 | 2018-12-06 | Nexdot | Luminescent particles comprising encapsulated nanoparticles and uses thereof |
| TWI793131B (zh) | 2017-06-02 | 2023-02-21 | 法商奈科斯多特股份公司 | 包括經包覆之奈米粒子之發光粒子及其用途 |
| KR102003989B1 (ko) * | 2017-09-04 | 2019-07-25 | 홍익대학교 산학협력단 | 양자점 패시베이션 방법 및 이를 이용한 양자점-산화물 복합체 제조 방법 |
| EP3630919A1 (en) * | 2017-09-22 | 2020-04-08 | Nexdot | Metastable aggregate and uses thereof |
| US10879431B2 (en) * | 2017-12-22 | 2020-12-29 | Lumileds Llc | Wavelength converting layer patterning for LED arrays |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080251006A1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-16 | Ut Dots, Inc. | Controlled synthesis of nanoparticles using continuous liquid-flow aerosol method |
| WO2009023082A2 (en) | 2007-07-25 | 2009-02-19 | Corning Incorporated | Apparatus and method for making nanoparticles using a hot wall reactor |
| US20090263956A1 (en) | 2004-09-27 | 2009-10-22 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | Spray method for producing semiconductor nano-particles |
| US20110110864A1 (en) | 2008-03-21 | 2011-05-12 | Centre National De La Recherche Scientifique Cnrs- | Fluorescent nanocrystals encapsulated in an inorganic shell |
-
2011
- 2011-10-20 KR KR1020110107573A patent/KR101299242B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090263956A1 (en) | 2004-09-27 | 2009-10-22 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | Spray method for producing semiconductor nano-particles |
| US20080251006A1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-16 | Ut Dots, Inc. | Controlled synthesis of nanoparticles using continuous liquid-flow aerosol method |
| WO2009023082A2 (en) | 2007-07-25 | 2009-02-19 | Corning Incorporated | Apparatus and method for making nanoparticles using a hot wall reactor |
| US20110110864A1 (en) | 2008-03-21 | 2011-05-12 | Centre National De La Recherche Scientifique Cnrs- | Fluorescent nanocrystals encapsulated in an inorganic shell |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101881354B1 (ko) | 2017-04-27 | 2018-07-24 | 충남대학교산학협력단 | 분무건조 방식을 이용한 에어로졸 입자 생성장치 |
| KR101970470B1 (ko) | 2017-10-27 | 2019-04-19 | 충남대학교산학협력단 | 분무건조 방식을 이용한 에어로졸 입자 생성장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130043442A (ko) | 2013-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101299242B1 (ko) | 에어로졸 분사를 이용한 양자점 및 무기물 보호층을 포함하는 복합입자의 제조방법 | |
| Wei et al. | An overview on enhancing the stability of lead halide perovskite quantum dots and their applications in phosphor-converted LEDs | |
| Jun et al. | Highly luminescent and photostable quantum dot–silica monolith and its application to light-emitting diodes | |
| Chen et al. | Synthesis of silica-based carbon dot/nanocrystal hybrids toward white LEDs | |
| CN110205118B (zh) | 表面缺陷钝化的金属卤化物钙钛矿纳米晶、其制备和应用 | |
| US8889457B2 (en) | Composition having dispersion of nano-particles therein and methods of fabricating same | |
| JP4961526B2 (ja) | シリカ微粒子の表面修飾を利用した可視発光材料およびその製造方法 | |
| US9269844B2 (en) | Ceramic composition having dispersion of nano-particles therein and methods of fabricating same | |
| CN111315844A (zh) | 包含钙钛矿半导体的稳定化的发光纳米颗粒和制造方法 | |
| CN108219785B (zh) | 一种高荧光强度硅掺杂碳量子点及其光化学合成方法与应用 | |
| CN102690520B (zh) | 一种透明ZnO 量子点/有机硅纳米复合材料、制备方法及应用 | |
| CN109850937B (zh) | 一种硫化铅量子点荧光粉的制备方法 | |
| JP2014523634A (ja) | 発光ダイオード、オプトエレクトロニクスディスプレイ等に使用される半導体ナノ粒子ベース材料 | |
| Yoon et al. | Highly luminescent and stable white light-emitting diodes created by direct incorporation of Cd-free quantum dots in silicone resins using the thiol group | |
| CN110819348B (zh) | 绿色量子点、其制备方法及其应用 | |
| US20200255733A1 (en) | Fused Encapsulation of Quantum Dots | |
| JP4817298B2 (ja) | 半導体ナノ粒子を分散した青色発光蛍光体 | |
| CN112375567A (zh) | 基于原位氨基硅烷和溴离子钝化制备铯铅溴钙钛矿量子点的方法 | |
| Yang et al. | Magic sol–gel silica films encapsulating hydrophobic and hydrophilic quantum dots for white-light-emission | |
| Lin et al. | Liquid type nontoxic photoluminescent nanomaterials for high color quality white-light-emitting diode | |
| JP2012144587A (ja) | 化合物半導体粒子の製造方法 | |
| CN109929545A (zh) | 一种量子点组合物及其制备方法 | |
| KR20230108328A (ko) | 색 변환 입자 | |
| CN115362238B (zh) | 量子点的制造方法 | |
| CN115975637B (zh) | 一种高温稳定的碳纳米点@二氧化硅复合材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |