KR101305554B1 - 판상형 또는 선형의 인듐 복합체 나노 물질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 판상형 또는 선형의 인듐 복합체 나노 물질에 관한 것으로, 보다 구체적으로 1 nm 이하의 판 두께를 가지며, 20 내지 70 nm의 크기를 갖는 육각 판상형의 인듐 복합체 나노물질 및 이의 제조방법, 및 이를 이용한 판상형 또는 선형의 박막에 관한 것이다.
본 발명의 인듐 복합체 나노물질은 용이하게 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 나노입자 수준의 크기와 1 nm 이하의 두께를 갖는 육각 판상형의 나노입자 구조를 갖기 때문에, 자기조립화에 의한 판상형 또는 선형의 박막을 용이하게 제조할 수 있으며, 그 특이적인 나노입자의 형태로 인해 다양한 디바이스로의 응용이 가능하다.

Description

판상형 또는 선형의 인듐 복합체 나노 물질 {INDIUM COMPLEX NANO MATERIAL IN FORM OF PLATE OR WIRE}
도 1은 본 발명의 크기가 조절된 나노 크기의 황화 인듐의 TEM 이미지 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 황화 인듐의 XRD 및 ED를 이용한 물질 분석을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 황화 인듐의 EDS 및 UV-가시광성 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 상이한 입자 크기를 갖는 황화 인듐 나노물질의 EDS 및 UV-가시광성 흡수 스펙트럼을 각각 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 판상 황화 인듐 나노 물질의 자기조립을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 자기조립된 황화 인듐의 TEM 이미지 사진을 나타낸 것이다.
본 발명은 인듐 복합체 나노 물질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 아래서부터 기판, 배면전극, 광흡수층, 버퍼층, 광투과층 및 전극으로 구성된 층으로 이루어지는데, 이중 버퍼층은 p형 반도체인 광흡수층과 n형 반도체인 광투과층의 격자상수 및 에너지밴드갭의 차이가 너무 크기 때문에 이러한 것을 완하시켜 주기 위한 층으로서, 이에 사용되는 물질의 에너지 밴드 값은 n형과 p형 반도체의 에너지 밴드 값의 중간정도의 값을 가져야만 한다.
현재까지 태양전지, 특히 CIGS(CuInGaSe2 또는 'CIGSS') 태양전지에는 버퍼층으로서 카드뮴 설파이드 박막이 주로 사용되어 왔으나, 친환경적인 관점에서 독성을 지닌 카드뮴 설파이드 대신 인듐 계열 화합물에 대한 연구가 진행되고 있다.
태양전지의 버퍼층으로 사용되는 기존의 카드뮴 대신 인듐 계열에 대한 선행기술은 하기와 같다.
진공증발법에 의한 인듐 옥시설파이드(In2S3-xOx) 제조기술(프랑스 특허, 출원번호 9810603, 출원일 1998.08.21)로, x값은 0.15에서 0.35이며, 0.25에서 가장 우수한 태양전지 성능을 낸다고 보고하고 있다. 하지만, 상기 기술은 고가의 진공장비를 필요로 하는 진공 증발법에 의한 것이고, 증착한 후 342℃ 산소 분위기에서 25-30 분 정도 후속 열처리가 필요하기 때문에, 제조원가 측면에서 불리하다는 단점이 있다.
또한, 다른 인듐계열 버퍼층으로는 원자층화학기상증착법에 의한 인듐 설파이드 제조기술(Spiering, Thin Solid Films, 2003, Vol 431-432, 359쪽)이다. 원자 층화학기상증착법의 전구물질로 인듐 아세틸아세토네이트와 황화수소가 이용되었는데, 변화효율 15%에 근접하는 우수한 태양 전지 성능을 보고하였다. 상기 원자층화학기상증착법은 물질을 원자 수준으로 제어할 수 있어 매우 뛰어난 막질을 얻을 수 있으나, 동일한 두께의 박막을 얻는데 소요되는 시간이 길고, 또한 장비 자체가 고가여서 이 역시 태양전지 기술로는 적합하지 않다는 단점이 있다.
또한, 저가 공정인 용액성장법으로는 인듐과 황의 소스로 인듐(III) 클로라이드와 티오아세트아미드를 이용한 히드로옥시드설파이드 Inx(OH,S)y 제조기술(Hariskos, Solar Energy Materials and Solar Cell, 1996, Vol 41/42, 345)이 있다. 이러한 버퍼층 박막을 태양전지에 적용한 결과 15% 이상의 태양전지 변환효율을 보고하였다. 그러나, 상기 인듐 히드로옥사이드 설파이드 박막을 버퍼층으로 적용하였을 경우, 일반적으로 초기 빛에 노출되면 효율이 떨어지는 라이트 소킹 효과가 발생하므로 이를 줄이기 위한 후속 열처리가 추가로 필요하게 된다는 단점이 있다.
한편, 상기 기술된 종래 인듐 계열 물질 중 황화인듐 및 인듐 셀레나이드는 현재 태양전지의 버퍼층의 유력한 후보 물질로서 연구되고 있다.
황화인듐은 세가지의 결정 형태로 존재한다: α-In2S3, β-In2S3 및 γ-In2S3. 이 중 β-In2S3는 2.0 내지 2.3 eV의 밴드갭 (Eg)을 갖는 n-형 반도체 물질로서, 420℃이상의 온도에서 안정적이다. 더욱이, β-In2S3는 태양 전지의 버퍼층으로 사용하므로써, 16.4%의 전환효율을 나타내었는데, 이는 표준 CdS 버퍼층과 매우 유사 한 값이다.
이러한 β-In2S3은 다양한 방법에 의해 제조되고 있다. 보다 구체적으로, β-In2S3는 이의 원소를 고온에서 직접 반응시키거나, H2S 중에서 In2O3를 가열시키거나, 유기금속 전구체를 열적으로 분해시키거나, InCl3와 Li2S 간의 전이반응을 사용하므로써 제조되었다. 또한, β-In2S3는, 수성 InCl3 및 H2S, (NH4)2S, 또는 NaSH간의 반응; 수용액 중 나트륨 폴리설파이드로부터 In2S3의 레이저 유도 형성을 사용; 가역 마이셀에서 콜로이드성 입자의 형성; In(ClO4) 용액에 H2S의 주입; InCl3와 Na2S 산성졸을 사용한 열수 처리; 또는 InCl3 및 MeCSNH2로부터의 초음파화학 합성에 의한 것과 같이, 습식법에 의해 제조될 수 있다.
최근에는 이들의 균일한 화학적, 물리적 및 광학적 성질이 입자의 모양 및 크기에 의해 매우 큰 영향을 받기 때문에 등방성 비구형의 나노물질에 대해 많은 관심이 집중되고 있다. 이는, 황화인듐을 포함하는 인듐 복합체는 1차원 입자 구조인 구형과 비교하여 비구형의 나노물질인 경우, 균일하고 보다 우수한 화학적, 물리적 및 광학적 성질을 가질 수 있기 때문이다. 그러나, 종래 황화인듐을 포함하는 인듐 복합체의 입자는 대개 구형을 형성하고 있으며, 비구형의 입자 구조를 갖는 인듐 복합체에 대해서는 보고된 바가 없다.
본 발명의 목적은 비구형의 입자구조를 갖는 인듐 복합체 나노물질을 제조하 기 위한 방법을 제공하기 위한 것으로, 보다 구체적으로 육각 판상형의 입자 구조를 갖는 인듐복합체 나노물질을 제조하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 육각 판상형의 입자 구조를 갖는 인듐복합체 나노물질을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 이러한 인듐복합체 나노물질을 이용한 박막을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질의 제조방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 제조방법은 유기 계면활성제에 인듐염과, 황 분말 또는 셀레늄 분말을 혼합시키는 단계(단계 1); 및 상기 혼합물을 가열시켜 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질을 수득하는 단계(단계 2)를 포함한다.
단계 1에서는 계면활성제에 출발물질들을 혼합한다. 본 발명에서 출발물질로, 인듐소스로 인듐염을 사용한다. 인듐염은 인듐양이온(In3+)과 이의 염을 형성할 수 있는 통상적인 음이온이 결합된 것으로서, 바람직하게는 인듐할라이드를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 인듐클로라이드를 사용할 수 있다. 또한 본 발명은 황 또는 셀레늄 소스로서, 황 또는 셀레늄 분말을 사용한다. 이러한 두 출발물질은 화학양론적인 양, 즉 2:3 또는 1:1(InSe의 경우)의 함량으로 첨가되거나, 황 또는 셀레늄 분말의 양을 약간 과량으로 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명은 유기 계면활성제를 사용함을 특징으로 한다. 유기 계면활성제는 인듐염과 황 분말 또는 셀레늄 분말의 혼합을 용이하게 하는 계면활성제의 역할뿐만 아니라 용매로서의 역할도 수행한다. 본 발명에서 바람직한 유기 계면활성제로는 올레일아민, 알킬아민(CnH2n +1NH2, 여기서 n은 4 내지 18의 정수임) 또는 라우르산(lauric acid)을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 올레일아민을 사용할 수 있다. 또한, 유기 계면활성제의 사용량은 최종 나노물질의 크기에 영향을 미치는 것으로, 본 발명에서는 이의 사용량을 조절하므로써 나노물질의 입자크기를 용이하게 조절할 수 있다. 바람직하게는 본 발명에서 유기 계면활성제는 유기 계면활성제 중의 인듐염의 농도가 0.00125 M 내지 0.10 M이 되도록 유기 계면활성제의 사용량을 한정한다. 유기 계면활성제의 사용량이 많을수록, 즉 유기 계면활성제 중의 인듐염의 농도가 낮을수록 나노물질의 입자 크기가 작아지는 반면, 유기 계면활성제의 사용량이 적을수록, 즉 유기 계면활성제 중의 인듐염의 농도가 높을수록 나노물질의 입자 크기가 증가하게 된다.
단계 2에서는 상기 혼합물을 가열하여 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질을 수득한다.
가열온도는 약 200℃ 이상이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 215℃이다. 이때 가열시간은 약 1 시간이 바람직하다. 가열 경로는 상온에서 가열온도까지 일정한 속도로 상승시킬 수 있거나, 또는 상온에서 가열온도까지 계단식으로 임의의 경로를 거치면서 상승시킬 수 있다. 바람직하게는 가열경로는 약 100℃로 상승시켜 일정한 시간, 약 1 시간 가열시킨 후, 가열온도로 상승시켜 가열할 수 있다. 이는 유기 계면활성제의 급격한 끓음을 방지하고, 출발물질의 과열을 방지하고 반응의 안정성을 확보하기 위한 것이다.
가열 후 수득된 용액 중의 최종 물질을 이에 대해 불용성 용매를 첨가하는 선택적 침전에 의해 수득할 수 있다. 이때, 최종 물질에 대한 불용성 용매로서 메탄올과 같은 알코올을 사용할 수 있다. 이러한 침전법에 의한 분리방법은 당업자에게 널리 공지된 것으로, 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 그 외 세척 및 보다 순수한 정제 과정 등은 당업자에게 널리 공지된 방법에 의해 수행될 수 있으며, 이 또한 특별히 한정하지 않는다.
또한, 본 발명은 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질을 제공한다. 이러한 육각판상형의 인듐 복합체 물질은 다양한 방법에 의해 제조될 수 있으며, 바람직하게는 상기 기술된 본 발명의 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 인듐 복합체은 β-In2S3로 표시되는 황화 인듐, 또는 InSe 및 In2Se3로 표시되는 인듐 셀레나이드를 포함한다.
이러한 복합체는 육각판상형의 나노물질이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 복합체는 판두께가 1 nm이하이며, 판의 크기가 20 내지 70 nm인 육각판상형태를 갖는다. 도 1의 TEM 사진에서 보는 바와 같이, 황화인듐의 입자는 각각 육각판상형을 나타내며, 특히 육각판상형의 두께 부분을 나타낸 도 1(d)에서 알 수 있는 바와 같이, 육각판상의 두께가 1 nm임을 확인할 수 있다.
이러한 특이적인 입자 구조에 대해 도 2의 X-선 회절패턴 및 전자회절패턴을 통하여 보다 상세히 알 수 있다. 도 2는 황화인듐의 X-선 회절패턴 및 전자회절패턴을 나타낸 것으로, XRD 패턴은 황화인듐(β-In2S3)의 패턴(JCPDS card 25-390)과 거의 일치한다. 그러나, 문헌[Powder Diffraction File Sets 105(revised), Joint Committee on Power Diffraction Standards, 1845 Walnut St, Philadelphia, PA, 1967, pp 5-0729-5-0731]에 기재된 황화인듐의 XRD 패턴에서 32 및 44ㅀ에서 높은 세기를 갖는 (220) 및 (309) 회절피크와는 달리, 도 2의 XRD 패턴에서 32 및 44ㅀ에서의 (220) 및 (309) 회절피크는 나타나지 않았다. 이러한 결과는 격자에서 한 방향으로 지연 성장한 것을 의미하는 것으로, 한 방향으로 지연 성장하는 판상형임을 알 수 있다. 이는 본 발명의 인듐 복합체이 육각 판상형임을 확인할 수 있는 증거이다.
본 발명의 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질은 입자 크기가 20 내지 70 nm로서, 그 입자 크기에 따라 상이한 UV-가시광선 특성을 갖는다. 도 3 (a) 및 (b)는 45 nm 크기를 갖는 육각판상형의 황화인듐 나노물질의 EDS 및 UV-가시광선 흡수 스펙트럼을 나타낸 것으로, 45 nm 크기의 나노물질은 2:3의 비율로 이루어진 황화인듐(In2S3)을 형성하고 도 3 (b)와 같은 UV-가시광선 흡수 스펙트럼을 갖음을 특징으로 한다. 또한, 이러한 황화인듐 나노물질은 도 4에서 보는 바와 같이, 나노물질의 복합체의 입자 크기가 점점 작아질수록 UV-가시광선 흡수 스펙트럼이 적색 영역으로 조금씩 이동되는 특성을 나타내며, 보다 구체적으로 약 30 nm 정도 적색-이 동되게 되는 특성을 나타낸다. 이에 의해 나노물질의 크기를 조절하므로써 이에 따라 세밀하게 조정된 특성을 이용할 수 있을 것으로 이해될 수 있다.
또한, 본 발명은 인듐 복합체 나노물질을 이용한 박막을 제공한다.
본 발명의 인듐 복합체 나노물질은 광기전성 장치를 포함한 다양한 전자장치의 재료로서 사용할 수 있는 물질로서, 이를 박막의 형태로 적용할 수 있다. 이러한 박막의 형성은 당업계에서 공지된 다양한 박막 형성방법을 이용하여 수행할 수 있으며, 이는 나노물질을 사용하는 용도 및 기재에 따라 선택될 수 있다. 일예로, 박막 형성은 습식 증착, 드롭-캐스팅(drop-casting)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 박막은 나노물질의 특이적 구조로 인해, 자기 조립에 의해 두가지 배열 형태로 나노미터 수준 또는 서브나노미터 수준으로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 박막은 나노미터 수준 또는 서브나노미터 수준의 판상형 또는 선형으로 형성될 수 있다. 이에 대해 도 5를 통하여 보다 상세히 설명한다. 도 5 (a)는 육각 판상형의 나노물질이 평행하게 나열된 판상형 박막을 도식적으로 나타낸 것이다. 이는 나노물질이 육각판상형을 가지기 때문에, 빈 공간 없이 조밀하게 판상형태의 박막을 형성할 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 도 5 (b)는 육각 판상형의 나노물질이 직립된 형태로 나열된 선형 박막을 도식적으로 나타낸 것이다. 이는 나노물질이 세워진, 즉 직립된 형태로 나열되어, 상기 기술된 판상형 박막과는 달리 선형의 박막을 형성시킬 수 있는 특징을 갖는다. 이러한 특징으로 인해 기재상에 선형으로 형성할 수 있어 나노미터 수준의 작은 폭을 갖는 선을 인듐 복합체의 박막으로 형성시킬 수 있다. 이러한 두가지 배열 형태는 육각 판상형의 나 노물질의 크기에 따라 결정된다. 도 5 (a)에서 도 5(b)로 갈수록 박막은 자기조립화에 의해 판상형에서 선형으로 형성되는데, 중간 크기의 나노 물질은 판상형과 선형 둘모두의 형태를 포함할 수 있다. 이에 대한 구체예로 도 6의 TEM 사진을 제공한다. 도 6 (a) 내지 (c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 나노물질은 기재 상에 평행하게 나열된 형태(도 5 (a))로서 코팅될 수 있을 뿐만 아니라, 도 6 (d)와 같이 평행하게 나열된 형태 및 직립된 나열 형태가 함께 공존하여 코팅될 수 있으며, 또한 도 6 (e) 내지 (h)와 같이, 직립된 나열 형태로서 코팅될 수 있다 (도 5(b)). 이때 직립된 나열 형태에서, 나노물질간의 이격된 거리는 1.3 nm이며, 나노물질의 두께는 0.76 nm이었다. 또한, 도 6 (i)에서 알 수 있는 바와 같이, 두개의 피크는 2.7 nm 및 1.3 nm에 상응한다.
따라서, 본 발명의 인듐복합체 나노물질을 이용한 박막은 자기조립화 및 입자크기에 따른 다양한 배열형태로 인해 다양한 용도에 나노미터 수준 또는 서브나노미터 수준으로 형성시킬 수 있으며, 이로 인해 광기전성 장치를 포함한 다양한 전자장치의 재료로서 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 이러한 실시예는 본 발명을 예시하는 것을 뿐 본 발명의 범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 본 발명의 육각 판상형의 황화인듐(β-In 2 S 3 ) 나노물질의 제조
9∼18 ml의 올레일아민에 1당량의 무수 InCl3(50∼200 mg) 및 1.5 당량의 황 분말(11∼44 mg)을 첨가하였다. 이러한 혼합물을 교반하면서 110℃에서 1 시간 동안 가열한 후, 온도를 215℃로 증가시키고, 이러한 온도에서 1 시간 동안 가열하였다. 얻어진 반응 혼합물을 35℃로 냉각시킨 후, 메탄올을 반응 혼합물에 첨가하여 연한 황색 침전물(황화 인듐)을 수득하였다. 형성된 침전물을 원심분리기를 이용하여 회수하였다. 얻어진 침전물을 메탄올을 이용하여 세척과정을 2회 반복한 후, 수득된 침전물을 진공하에서 건조시켰다.
올레일아민 중 InCl3 용액의 농도를 0.10, 0.050, 0.025 및 0.0125 M로 하여, 각각 63, 45, 33 및 22 nm의 육각판상형의 황화인듐 나노물질을 수득하였다.
<실시예 2> 본 발명의 육각 판상형의 인듐 셀레나이드 나노물질의 제조
(1) InSe 나노물질의 제조
황 분말 대신에, 1.0 당량의 셀레늄 분말(36 mg)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 InSe 나노물질을 수득하였다.
(2) In 2 Se 3 나노물질의 제조
황 분말 대신에, 1.5 당량의 셀레늄 분말(54 mg)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 In2Se3 나노물질을 수득하였다.
<실험예 1> 본 발명의 나노물질의 구조 분석
실시예 1에서 수득된 황화인듐 나노물질의 입자 구조를 투과전자현미경(TEM, JEOL 2100F 유닛)을 사용하여 관찰하였다. 도 1은 실시예 1의 황화인듐의 TEM 이미지 및 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다((a)와 (e) 63 nm, (b)와 (f) 45 nm, (c)와 (g) 33 nm, (d)와 (h) 20 nm).
도 1 (a) 내지 (c)를 통하여, 실시예 1에서 수득된 황화인듐은 육각형의 나노입자임을 알 수 있으며, 특히, 도 1(d)를 통하여, 육각형의 나노입자의 두께가 0.76 nm임을 알 수 있다. 즉, 이를 통하여 수득된 황화인듐은 육각형의 판상의 구조를 가짐을 알 수 있다.
또한, 올레일아민 중 인듐 클로라이드의 농도를 변화시키므로써, 도 1 (a)-(c), (e)-(h)에 나타낸 바와 같이, 육각형의 판상의 나노입자의 크기를 조절할 수 있었다. 즉, 0.10 M의 농도를 이용한 경우, 나노입자의 크기는 63 nm이었으며, 0.050 M의 농도를 이용한 경우, 나노입자의 크기는 45 nm이었으며, 0.0250 M 및 0.00125 M의 농도를 각각 이용한 경우, 나노입자의 크기는 각각 33 nm 및 22 nm이었다.
한편, 나노물질의 입자 구조를 보다 명확하게 확인하기 위하여, 실시예1에서 수득된 황화인듐에 대해 분말 XRD(Rigaku MAX-2200, Cu-Ka 방사선) 및 전자분산분광기(EDS, FE-SEM (JSM6700F))를 이용하여 측정하였다.
도 2는 33 nm의 입자크기를 갖는 육각 판상형의 황화인듐의 전자회절패턴 및 분말 X-선 회절패턴을 나타낸 것이다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, XRD 패턴은 황화인듐(β-In2S3)의 패턴(JCPDS card 25-390)과 거의 일치하였다. 그러나, XRD 패턴에서 32 및 44ㅀ에서 문헌[Powder Diffraction File Sets 105(revised), Joint Committee on Power Diffraction Standards, 1845 Walnut St, Philadelphia, PA, 1967, pp 5-0729-5-0731]에서 높은 세기를 갖는 (220) 및 (309) 회절피크는 나타나지 않았다. 이는 격자에서 한 방향으로 지연 성장한 것을 의미하는 것이며, 따라서 육각 판상형임을 확인할 수 있는 증거이다.
도 3은 45 nm의 입자 크기를 갖는 육각 판상형의 황화인듐의 EDS (a) 및 UV-가시광선 흡수스펙트럼(b)을 나타낸 그래프이다. 도 3a에서 알 수 있는 바와 같이, 수득된 황화인듐은 In:S=2:3으로 우수한 화학양론을 가지며, 도 3(b)와 같은 UV-가시광선 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
또한, 도 4의 63nm (왼쪽 위), 45 nm (오른쪽 위), 33 nm (왼쪽 아래) 및 20 nm (오른쪽 아래)의 입자크기의 황화인듐의 EDS EDS (a) 및 각각의 UV-가시광선 흡수스펙트럼(b)을 나타낸 그래프이다. 도 4a에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 입자크기를 갖는 황화인듐은 모두 동일하게 In:S=2:3의 화학양론을 갖는 바, 모두 동일한 황화인듐임을 알 수 있다. 또한, 도 4(b)에서 알 수 있는 바와 같이, 입자크기에 따라 UV-가시광선 흡수 스펙트럼이 약 30 nm 정도로 적색-이동됨을 알 수 있다.
<실험예 2> 육각 판상형의 황화인듐 나노물질의 자기 조립 패턴 조사
2 ml의 메틸렌 클로라이드 중 5 mg의 육각 판상형의 황화인듐 나노물질의 희석 용액을 제조하였다. 이를 드롭 주조법(drop-casting)을 이용하여 그리드 상에 자기 조립을 유도하였다. 이렇게 얻어진 코팅된 나노물질을 TEM을 이용하여 자기 조립 패턴을 조사하였다.
도 6 (a) 및 (b)는 평행하게 나열된 63 nm의 나노물질의 TEM 이미지이며, 도 6 (c) 및 (d)는 45 nm의 나노물질의 TEM 이미지이며, 도 6 (e) 및 (f)는 33 nm의 나노물질의 TEM 이미지이며, 도 6 (g) 및 (h)는 20 nm의 나노물질의 TEM 이미지이며, 도 6 (i)는 자기 조립된 45 nm의 나노물질의 박막 XRD를 나타낸 것이다.
도 6 (a) 내지 (c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 나노물질은 기재 상에 평행하게 나열된 형태(도 5 (a))로서 코팅될 수 있을 뿐만 아니라, 도 6 (d)와 같이 평행하게 나열된 형태 및 직립된 나열 형태가 함께 공존하여 코팅될 수 있으며, 또한 도 6 (e) 내지 (h)와 같이, 직립된 나열 형태로서 코팅될 수 있다 (도 5(b)). 이때 직립된 나열 형태에서, 나노물질간의 이격된 거리는 1.3 nm이며, 나노물질의 두께는 0.76 nm이었다. 또한, 도 6 (i)에서 알 수 있는 바와 같이, 두개의 피크는 2.7 nm 및 1.3 nm에 상응한다. 결론적으로, 도 6를 통하여, 나노물질의 자기 조립 립 성질으로 인해, 다양한 장치, 예를 들어 광기전성 장치에서 본 발명의 육각 판상 황화인듐 나노물질을 다양하게 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 인듐 복합체 나노물질은 용이하게 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 나노입자 수준의 크기와 1 nm 이하의 두께를 갖는 육각 판상형의 나노입자 구조를 갖기 때문에, 자기조립화에 의한 판상형 또는 선형의 박막을 용이하게 제조할 수 있으며, 그 특이적인 나노입자의 형태로 인해 다양한 디바이스로의 응용이 가능하다.

Claims (10)

  1. 유기 계면활성제에 인듐염과, 황 분말 또는 셀레늄 분말을 혼합시키는 단계(단계 1); 및 상기 혼합물을 가열시켜 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질을 수득하는 단계(단계 2)를 포함하는 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질을 제조하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인듐염이 인듐할라이드인 것을 특징으로 하는 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질을 제조하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 단계 1에서 인듐염과 황 분말의 함량비가 2:3의 당량비를 갖으며, 인듐염과 셀레늄 분말의 함량비가 2:3 또는 1:1의 당량비를 갖음을 특징으로 하는 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질을 제조하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유기 계면활성제가 올레일아민, 알킬아민(CnH2n +1NH2 , 여기서 n은 4 내지 18의 정수임) 또는 라우르산(lauric acid)인 것을 특징으로 하는 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질을 제조하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 유기 계면활성제 중의 인듐염의 농도가 0.00125 M 내지 0.10 M가 되도록 유기 계면활성제의 양을 조절하는 것으로 특징으로 하는 육각판상 형의 인듐 복합체 나노물질을 제조하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 단계 2의 가열온도는 215℃이며, 가열시간이 1시간인 것을 특징으로 하는 육각판상형의 인듐 복합체 나노물질을 제조하는 방법.
  7. 1 nm 이하의 판 두께를 가지며, 20 내지 70 nm의 입자 크기를 갖는 육각 판상형의 인듐 복합체 나노물질로서, 상기 인듐 복합체가 β-In2S3로 표시되는 황화인듐, 또는 InSe 또는 In2Se3로 표시되는 인듐 셀레나이드임을 특징으로 하는 육각 판상형의 인듐 복합체 나노물질.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7항의 인듐 복합체 나노물질을 기재 상에 드롭-캐스팅(drop-casting)에 의해 자기조립시켜 평행하게 나열된 판상형으로 코팅되거나, 직립하게 나열된 선형으로 코팅되거나, 둘모두가 혼합하여 코팅된 코팅층을 형성하는 인듐 복합체 박막.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. HERRERO et al., "ELECTROCHEMICAL SYNTHESIS OF PHOTOACTIVE In2Se3 THIN FILMS", Solar Energy Materials, vol. 16, pp. 477-485(1987) *
J. HERRERO et al., "ELECTROCHEMICAL SYNTHESIS OF PHOTOACTIVE In2Se3 THIN FILMS", Solar Energy Materials, vol. 16, pp. 477-485(1987)*

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112016006173T5 (de) 2016-01-08 2018-09-20 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Ein Verfahren zur Herstellung von Metallnanopartikeln und Metallsulfid-Nanopartikeln unter Verwendung eines rekombinanten Mikroorganismus
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