KR101317756B1 - 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법 - Google Patents

그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101317756B1
KR101317756B1 KR1020110115380A KR20110115380A KR101317756B1 KR 101317756 B1 KR101317756 B1 KR 101317756B1 KR 1020110115380 A KR1020110115380 A KR 1020110115380A KR 20110115380 A KR20110115380 A KR 20110115380A KR 101317756 B1 KR101317756 B1 KR 101317756B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
graphene
semiconductor quantum
dispersion
quantum dot
protective layer
Prior art date
Application number
KR1020110115380A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130050170A (ko
Inventor
고건우
심성현
황성원
손철수
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020110115380A priority Critical patent/KR101317756B1/ko
Publication of KR20130050170A publication Critical patent/KR20130050170A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101317756B1 publication Critical patent/KR101317756B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02527—Carbon, e.g. diamond-like carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02494—Structure
    • H01L21/02513—Microstructure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02623—Liquid deposition
    • H01L21/02628—Liquid deposition using solutions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

환원된 그래핀 분산액으로 반도체 양자점을 도포하여 반도체 양자점 보호층을 제조하는 방법을 개시한다. 개시된 방법에 따르면, 먼저 다수의 반도체 양자점들이 분산되어 있는 제 1 분산액을 준비한다. 또한, 다수의 환원된 그래핀들이 분산되어 있는 제 2 분산액을 준비한다. 그런 후, 제 1 분산액과 제 2 분산액을 하나의 용기 내에 섞고 잘 혼합한다. 그러면, 제 1 분산액과 제 2 분산액이 섞인 혼합액 내에서 그래핀들이 반데르발스 힘에 의해 반도체 양자점의 표면에 자연적으로 접합되기 시작한다. 이렇게 반도체 양자점의 표면에 부착된 그래핀들은 반도체 양자점 보호층의 역할을 할 수 있다.

Description

그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법{Method of fabricating protection layer for semiconductor quantum dot using graphene}
개시된 실시예들은 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환원된 그래핀 분산액으로 반도체 양자점을 도포하여 반도체 양자점 보호층을 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근, 양자점(quantum dot; QD)의 발광 특성을 이용한 발광 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 양자점은 보어(Bohr) 엑시톤 반경보다 더 작은 크기인 수 나노미터의 크기의 결정 구조를 가진 반도체 재료이다. 양자점 내에는 많은 수의 전자들이 존재하지만, 그 중에서 자유 전자의 수는 1 내지 100개 정도로 제한된다. 그 결과, 양자점 내의 전자들이 가지는 에너지 준위가 불연속적으로 된다. 이로 인해, 양자점은 연속적인 밴드를 형성하는 벌크(bulk) 상태의 반도체와는 다른 전기적 및 광학적 특성을 갖는다. 예를 들어, 양자점은 그 크기에 따라 에너지 준위가 달라지기 때문에 단순히 크기를 바꾸어 줌으로써 밴드갭을 조절할 수 있다. 즉, 양자점은 크기의 조절만으로도 발광 파장을 조절할 수 있다. 이는 양자점의 크기를 조절함으로써 발광색을 용이하게 조절할 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 양자점은 자체 발광 특성, 색조절의 용이함 및 높은 색순도와 더불어 액상 프로세스(solution process)가 가능하다는 장점을 갖는다. 따라서, 양자점 발광 소자는 대면적의 고화질 차세대 디스플레이에 응용이 가능하다.
그러나, 반도체 양자점은 대기에 노출될 경우 대기중의 산소 등과 빠르게 반응하여 변성이 생긴다. 이로 인해, 반도체 양자점을 열화시키지 않으면서 발광 소자를 제조하는 것이 어려울 수 있다. 또한, 반도체 양자점을 사용하여 발광 소자를 제작할 경우, 반도체 양자점 간의 접점이 좁아서 발광층의 열 분산 등의 문제를 일으킬 수 있다. 이로 인해, 반도체 양자점이 열화되어 수명이 짧아질 수 있다. 따라서, 반도체 양자점의 열화를 방지하기 위한 다양한 방법이 연구 중에 있다.
그래핀을 사용하여 반도체 양자점을 보호하기 위한 보호층을 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명의 일 유형에 따르면, 다수의 반도체 양자점들이 분산되어 있는 제 1 분산액을 준비하는 단계; 다수의 그래핀들이 분산되어 있는 제 2 분산액을 준비하는 단계; 상기 제 1 분산액과 상기 제 2 분산액을 하나의 용기 내에 섞어 혼합하는 단계; 및 상기 제 1 분산액과 상기 제 2 분산액이 섞인 혼합액 내에서, 그래핀들을 반도체 양자점의 표면에 접합시켜 그래핀으로 이루어진 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법이 제공될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 분산액은 헥산, 톨루엔, 에탄올 중에서 적어도 하나의 유기 용매를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 분산액은, 예를 들어, 클로로벤젠, 클로로포름, 디메틸포름아미드(Dimethylformamide; DMF), N-메틸포름아미드(N-methylformamide; NMF) 중에서 적어도 하나의 극성 용매를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 2 분산액을 준비하는 단계는, 흑연 단결정 분말을 화학적으로 산화시켜 산화 그래핀을 형성하는 단계; 산화 그래핀을 포함하는 용액에 초음파를 인가하여 산화 그래핀을 잘게 쪼개는 단계; 및 환원제로 산화 그래핀을 환원시켜 환원된 산화 그래핀들이 균일하게 분산되어 있는 제 2 분산액을 얻는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법은, 반도체 양자점 보호층이 표면에 형성된 반도체 양자점들을 혼합액으로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 분산액을 준비하는 단계는, 상기 다수의 반도체 양자점들의 표면에 상기 그래핀과 결합될 수 있는 계면활성제 또는 작용기를 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 작용기는 아민기(-NH2), 하이드록실기(-OH), 카르복실기(-COOH) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 유형에 따르면, 기판 위에 다수의 반도체 양자점들을 배치하는 단계; 및 다수의 그래핀들을 상기 다수의 반도체 양자점들의 표면에 접합시켜 그래핀으로 이루어진 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법이 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계는, 다수의 그래핀들이 분산되어 있는 그래핀 분산액을 준비하는 단계; 상기 그래핀 분산액을 상기 반도체 양자점들 위에 뿌리거나, 또는 상기 기판을 상기 그래핀 분산액 내에 담그는 단계; 및 상기 그래핀 분산액 내의 그래핀들을 상기 반도체 양자점의 표면에 접합시켜 그래핀으로 이루어진 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 그래핀 분산액을 준비하는 단계는, 흑연 단결정 분말을 화학적으로 산화시켜 산화 그래핀을 형성하는 단계; 산화 그래핀을 포함하는 용액에 초음파를 인가하여 산화 그래핀을 잘게 쪼개는 단계; 및 환원제로 산화 그래핀을 환원시켜 환원된 산화 그래핀들이 균일하게 분산되어 있는 제 2 분산액을 얻는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 그래핀 분산액을 준비하는 단계는, 상기 다수의 반도체 양자점들의 표면에 상기 그래핀과 결합될 수 있는 계면활성제 또는 작용기를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계는, 흑연을 산화시켜 잘게 쪼갠 산화 그래핀이 분산되어 있는 용액을 상기 기판 상의 반도체 양자점 위에 도포하는 단계; 및 환원제로 산화 그래핀을 환원시켜 상기 반도체 양자점 위에 그래핀으로 이루어진 보호층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
개시된 방법에 따라 그래핀으로 반도체 양자점 보호층을 형성할 경우, 반도체 양자점이 대기에 직접적으로 노출되는 것을 방지할 수 있어서 반도체 양자점을 화학적으로 보호할 수 있다. 따라서, 반도체 양자점이 변성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 반도체 양자점은 일반적으로 분산액 내에서도 빠른 열화가 일어나 보존 기간이 짧지만, 그래핀으로 보호층을 제작하면 반도체 양자점은 분산액 내에서도 비교적 긴 수명을 가질 수 있다. 따라서, 사용되지 않은 반도체 양자점을 장기간 보관하는 것이 가능하다.
또한, 그래핀은 전기 전도도 및 열 전도도가 우수하기 때문에, 반도체 양자점들로 이루어진 발광층에서 생성되는 열을 빠르게 분산시킬 수 있다. 따라서, 반도체 양자점 및 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 반도체 양자점을 그래핀으로 둘러쌀 경우, 그래핀의 표면 플라즈몬 현상에 의해 반도체 양자점의 특성 향상을 기대할 수 있다.
도 1은 그래핀을 사용하여 반도체 양자점 보호층을 제조하기 위한 일 실시예에 따른 방법을 개략적으로 보인다.
도 2는 도 1에 도시된 방법으로 제조된, 그래핀으로 이루어진 반도체 양자점 보호층을 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 3은 그래핀의 부착을 용이하게 하기 위하여 반도체 양자점의 표면에 계면활성제를 형성한 상태를 개략적으로 보인다.
도 4는 그래핀의 부착을 용이하게 하기 위하여 반도체 양자점의 표면에 작용기를 형성한 상태를 개략적으로 보인다.
도 5는 다른 실시예에 따라 기판 상의 반도체 양자점들에 그래핀으로 이루어진 반도체 양자점 보호층을 도포한 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 그래핀을 사용하여 반도체 양자점 보호층을 제조하기 위한 일 실시예에 따른 방법을 개략적으로 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 먼저 다수의 반도체 양자점(20)들이 분산되어 있는 반도체 양자점 분산액(11)을 마련한다. 반도체 양자점(20)들은 양자 구속 효과를 가지는 크기의 입자로서, 예컨대 CdTe, CdSe, ZnS, CdS 등과 같은 화합물 반도체로 이루어질 수 있다. 반도체 양자점(20)들은 발광 파장에 따라 대략 1nm 내지 50nm 정도의 나노 규모의 직경을 가질 수 있다. 반도체 양자점(20)들은 균질한 단일 구조로 형성될 수도 있으며 또는 코어-쉘(core-shell)의 이중 구조로 형성될 수도 있다. 다양한 코어-쉘 구조의 양자점들이 제안되고 있는데, 예를 들어 CdSe/AsS, CdTe/CdSe, CdSe/ZnS 등과 같은 구조가 있다.
반도체 양자점 분산액(11)은 그 내에 분산되어 있는 반도체 양자점(20)들을 화학적으로 변성시키지 않고, 반도체 양자점(20)들이 충분히 잘 분산될 수 있는 다양한 유기 용매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 그러한 유기 용매로서 헥산, 톨루엔, 에탄올 등과 같은 용매를 사용할 수 있다.
또한, 도 1의 우측 상부에 도시된 바와 같이, 다수의 그래핀(21)들이 분산되어 있는 그래핀 분산액(12)을 마련한다. 그래핀(21)은 환원된 산화 그래핀일 수 있으며, 환원된 산화 그래핀(21)들이 분산되어 있는 그래핀 분산액(12)은 예를 들어 화학적 박리법 등으로 얻을 수 있다. 일 예로서, 흑연(graphite) 단결정 분말을 화학적으로 처리하여 산화시킨 후, 산화 그래핀을 포함하는 용액에 초음파를 인가하여 산화 그래핀을 잘게 쪼개면, 용액 상에 균일하게 분산된 산화 그래핀을 만들 수 있다. 그러면, 그래핀(21)들이 균일하게 분산되어 있는 그래핀 분산액(12)을 얻을 수 있다.
그래핀(21)들이 분산되어 있는 그래핀 분산액(12)은 그래핀(21)들이 고르게 잘 분산될 수 있도록 극성 유기용매나 극성 무기용매를 사용할 수 있다. 예를 들어 그러한 극성 용매로서 디메틸포름아미드(Dimethylformamide; DMF), 클로로포름, 클로로벤젠, N-메틸포름아미드(N-methylformamide; NMF) 등을 다양하게 사용할 수 있다. 또한, 이후에 혼합될 반도체 양자점 분산액(11)의 유기 용매와 잘 섞일 수 있도록, 그래핀 분산액(12)의 용매는 반도체 양자점 분산액(11)의 유기 용매에 따라 적절히 선택될 수 있다.
상술한 방식으로 반도체 양자점 분산액(11)과 그래핀 분산액(12)이 마련되면, 도 1의 하부에 도시된 바와 같이, 하나의 용기 내에 반도체 양자점 분산액(11)과 그래핀 분산액(12)을 혼합한다. 그러면, 반도체 양자점 분산액(11)과 그래핀 분산액(12)의 혼합액(13) 내에는 반도체 양자점(20)들과 그래핀(21)들이 분산된다. 이때, 반도체 양자점(20)들과 그래핀(21)들이 혼합액(13) 내에서 고르게 분산될 수 있도록 혼합액(13)을 충분히 저어줄 수 있다. 그러면, 혼합액(13) 내에서 다수의 그래핀(21)들이 반데르발스 힘에 의해 반도체 양자점(20)들의 표면에 자연적으로 접합되기 시작한다. 이러한 반응은 통상적으로 상온에서 충분히 일어날 수 있다.
이렇게 함으로써, 반도체 양자점(20)들의 표면에 그래핀(21)으로 이루어진 보호층(22, 도 2 참조)이 형성될 수 있다. 도 2는 도 1에 도시된 방법으로 제조된, 그래핀(21)으로 이루어진 반도체 양자점 보호층(22)을 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 그래핀(21)들로 이루어진 보호층(22)은 반도체 양자점(20)의 표면을 충분히 둘러쌀 수 있다. 통상적으로 그래핀(21)들은 원자-원자 간의 간격이 조밀하여 수소 기체조자 통과할 수 없는 매우 우수한 보호층의 역할을 할 수 있다. 또한, 그래핀(21)은 97% 이상의 우수한 투과도를 갖기 때문에, 반도체 양자점(20)의 광학적 특성을 해치지 않으면서 보호층의 기능을 할 수 있다.
그런 후, 보호층(22)을 갖는 반도체 양자점(20)들은 혼합액(13) 내에 분산된 상태에서, 예를 들어, 기판 등에 스핀코팅 방식으로 적층될 수 있다.
한편, 혼합액(13) 내에서 다수의 그래핀(21)들이 반도체 양자점(20)의 표면에 더욱 잘 결합될 수 있도록, 미리 반도체 양자점(20)에 표면 처리를 가할 수도 있다. 특히, 그래핀(21)이 친수성을 가지므로, 반도체 양자점(20)의 표면에 친수성 처리를 할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 양자점(20)의 표면에 적절한 계면활성제(surfactant)(23)를 부착할 수 있다. 예컨대, 폴리머 형태의 계면활성제나 이온성 계면활성제를 반도체 양자점(20)의 표면에 미리 부착할 수 있다. 이러한 계면활성제(23)는 도 1의 반도체 양자점 분산액(11) 내에 반도체 양자점(20)들과 함께 분산시킬 수 있다. 그러면, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 계면활성제(23)들이 반도체 양자점(20)들의 표면에 부착될 수 있다.
또한, 계면활성제(23) 대신에, 도 4에 도시된 바와 같이, 그래핀(21)과 결합하기 쉬운 적절한 작용기(24)를 반도체 양자점(20)의 표면에 미리 부착할 수도 있다. 예를 들어, 도 4에는 반도체 양자점(20)의 표면에 아민기(-NH2)가 부착된 예가 도시되어 있다. 아민기 이외에도 친수성을 갖는 다른 적절한 다른 작용기들, 예를 들어 하이드록실기(-OH)나 카르복실기(-COOH) 등을 사용할 수 있다.
상술한 본 실시예에 따른 방법을 이용하여, 그래핀(21)으로 반도체 양자점 보호층(22)을 형성할 경우, 반도체 양자점(20)이 대기에 직접적으로 노출되는 것을 방지할 수 있어서 반도체 양자점(20)을 화학적으로 보호할 수 있다. 따라서, 반도체 양자점(20)이 대기중의 산소 등에 의해 변성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 반도체 양자점(20)은 일반적으로 분산액 내에서도 빠른 열화가 일어나 보존 기간이 짧은 편이다. 그러나, 상술한 바와 같이 그래핀(21)으로 보호층(22)을 제작하면 반도체 양자점(20)은 분산액 내에서도 비교적 긴 수명을 가질 수 있다. 따라서, 사용되지 않은 반도체 양자점(20)을 장기간 보관하는 것이 가능하다. 또한, 그래핀(21)은 전기 전도도 및 열 전도도가 우수하기 때문에, 반도체 양자점(20)들로 이루어진 발광층에서 생성되는 열을 빠르게 분산시킬 수 있다. 따라서, 반도체 양자점(20) 및 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 그래핀(21)으로 보호층(22)을 형성할 경우, 그래핀(21)의 표면 플라즈몬 현상에 의해 반도체 양자점(20)의 발광 특성의 향상을 기대할 수 있다.
도 1의 실시예에서는, 반도체 양자점 분산액(11)과 그래핀 분산액(12)을 혼합하는 방식으로 반도체 양자점(20)의 표면에 그래핀(21)으로 보호층(22)을 형성하였다. 그러나, 기판 상에 패터닝된 반도체 양자점들 위에 그래핀을 직접 도포하는 것도 가능하다. 예컨대, 도 5는 기판(10) 상의 반도체 양자점(20)들에 그래핀(21)으로 이루어진 보호층(22)을 도포한 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기판(10) 상에 반도체 양자점(20)들이 패터닝되어 있으며, 상기 반도체 양자점(20)들을 덮도록 그래핀으로 이루어진 보호층(22)이 형성되어 있다. 도 5에는, 반도체 양자점(20)들이 편의상 기판(10) 상에 직접 배치된 것으로 도시되어 있지만, 기판(10) 대신에 다른 층들, 예를 들어, 전자주입층, 정공주입층, 전극 등과 같은 다른 기능층들 위에 반도체 양자점(20)들이 배치될 수도 있다. 도 5에서 편의상 이러한 다른 기능층들은 생략되어 있다.
도 5에서 그래핀으로 이루어진 보호층(22)은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(10) 상에 반도체 양자점(20)들을 패터닝한 후, 도 1에 도시된 그래핀 분산액(12)을 반도체 양자점(20)들 위에 뿌리거나, 또는 반도체 양자점(20)들이 상부에 형성되어 있는 기판(10)을 그래핀 분산액(12) 내에 담글 수도 있다. 그런 후, 반도체 양자점(20)들의 표면에 그래핀(21)이 충분히 결합되면, 기판(10) 및 반도체 양자점(20) 상에 남아있는 그래핀 분산액(12)의 용매 성분을 제거할 수 있다. 그러면, 반도체 양자점(20)들 위에는 그래핀으로 이루어진 보호층(22)만이 남게 된다.
또는, 산화 그래핀을 반도체 양자점(20) 위에 도포한 후, 반도체 양자점(20) 위의 산화 그래핀을 환원제로 환원시킬 수도 있다. 예를 들어, 흑연을 산화시켜 잘게 쪼갠 산화 그래핀이 분산되어 있는 용액을 기판(10) 상의 반도체 양자점(20) 위에 도포한다. 그런 후, 하이드라진 등과 같은 환원제로 산화 그래핀을 환원시키면 반도체 양자점(20) 위에 그래핀으로 이루어진 보호층(22)이 형성될 수 있다.
또 다른 방법으로, 화학적 기상 증착(CVD) 기술로 그래핀층을 형성한 후, 반도체 양자점(20) 위에 그래핀층을 전사하여 보호층(22)을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 석영(quartz) 튜브의 내부에 니켈(Ni)이나 구리(Cu)와 같은 촉매 금속을 배치시킨 후, 약 1000℃의 온도 하에서 석영 튜브 내에 H2 가스와 CH4 가스를 주입한다. 그러면, 니켈이나 구리와 같은 촉매 금속의 표면에는 탄소가 결정화되어 그래핀이 형성될 수 있다. 그런 후, 촉매 금속을 약산성의 식각액에 담그면 그래핀만이 남고 촉매 금속은 식각액에 의해 제거될 수 있다. 촉매 금속이 완전히 제거된 후에는, 그래핀 층을 초순수(D.I water)가 담긴 수조에 넣고 그래핀 표면의 식각액을 세척한 이후, 반도체 양자점(20)들이 상부에 형성되어 있는 기판(10)을 그래핀이 떠 있는 수조 내에 넣어 반도체 양자점(20)의 표면 위로 그래핀을 떠낼 수 있다. 그러면, 반도체 양자점(2) 위에 그래핀으로 이루어진 보호층(22)이 형성될 수 있다.
도 5의 실시예에서도, 기판(10) 상의 반도체 양자점(20)들의 표면에 도 3에 도시된 계면활성제나 도 4에 도시된 작용기로 친수성 처리를 할 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
10.....기판 11.....반도체 양자점 분산액
12.....그래핀 분산액 13.....혼합액
20.....반도체 양자점 21.....그래핀
22.....보호층 23.....계면활성제
24.....작용기

Claims (12)

  1. 다수의 반도체 양자점들이 분산되어 있는 제 1 분산액을 준비하는 단계;
    다수의 그래핀들이 분산되어 있는 제 2 분산액을 준비하는 단계;
    상기 제 1 분산액과 상기 제 2 분산액을 하나의 용기 내에 섞어 혼합하는 단계; 및
    상기 제 1 분산액과 상기 제 2 분산액이 섞인 혼합액 내에서, 그래핀들을 반도체 양자점의 표면에 접합시켜 그래핀으로 이루어진 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분산액은 헥산, 톨루엔, 에탄올 중에서 적어도 하나의 유기 용매를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 분산액은 클로로벤젠, 클로로포름, 디메틸포름아미드, N-메틸포름아미드 중에서 적어도 하나의 극성 용매를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 분산액을 준비하는 단계는:
    흑연 단결정 분말을 화학적으로 산화시켜 산화 그래핀을 형성하는 단계; 및
    산화 그래핀을 포함하는 용액에 초음파를 인가하여 산화 그래핀을 잘게 쪼개는 단계;를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    반도체 양자점 보호층이 표면에 형성된 반도체 양자점들을 혼합액으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분산액을 준비하는 단계는:
    상기 다수의 반도체 양자점들의 표면에 상기 그래핀과 결합될 수 있는 계면활성제 또는 작용기를 부착하는 단계를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 6 항에 있어서,
    상기 작용기는 아민기(-NH2), 하이드록실기(-OH), 카르복실기(-COOH) 중에서 적어도 하나를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 기판 위에 다수의 반도체 양자점들을 배치하는 단계; 및
    다수의 그래핀들을 상기 다수의 반도체 양자점들의 표면에 접합시켜 그래핀으로 이루어진 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계는:
    다수의 그래핀들이 분산되어 있는 그래핀 분산액을 준비하는 단계;
    상기 그래핀 분산액을 상기 반도체 양자점들 위에 뿌리거나, 또는 상기 기판을 상기 그래핀 분산액 내에 담그는 단계; 및
    상기 그래핀 분산액 내의 그래핀들을 상기 반도체 양자점의 표면에 접합시켜 그래핀으로 이루어진 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그래핀 분산액을 준비하는 단계는:
    흑연 단결정 분말을 화학적으로 산화시켜 산화 그래핀을 형성하는 단계;
    산화 그래핀을 포함하는 용액에 초음파를 인가하여 산화 그래핀을 잘게 쪼개는 단계; 및
    환원제로 산화 그래핀을 환원시켜 환원된 산화 그래핀들이 균일하게 분산되어 있는 제 2 분산액을 얻는 단계;를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 그래핀 분산액을 준비하는 단계는:
    상기 다수의 반도체 양자점들의 표면에 상기 그래핀과 결합될 수 있는 계면활성제 또는 작용기를 부착하는 단계를 더 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
  12. 기판 위에 다수의 반도체 양자점들을 배치하는 단계; 및
    다수의 그래핀들을 상기 다수의 반도체 양자점들의 표면에 접합시켜 그래핀으로 이루어진 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 반도체 양자점 보호층을 형성하는 단계는:
    흑연을 산화시켜 잘게 쪼갠 산화 그래핀이 분산되어 있는 용액을 상기 기판 상의 반도체 양자점 위에 도포하는 단계; 및
    환원제로 산화 그래핀을 환원시켜 상기 반도체 양자점 위에 그래핀으로 이루어진 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는, 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층의 제조 방법.
KR1020110115380A 2011-11-07 2011-11-07 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법 KR101317756B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110115380A KR101317756B1 (ko) 2011-11-07 2011-11-07 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110115380A KR101317756B1 (ko) 2011-11-07 2011-11-07 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130050170A KR20130050170A (ko) 2013-05-15
KR101317756B1 true KR101317756B1 (ko) 2013-10-11

Family

ID=48660669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110115380A KR101317756B1 (ko) 2011-11-07 2011-11-07 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101317756B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9925559B2 (en) 2015-08-25 2018-03-27 Hyundai Motor Company Graphene-containing coating film, and method for preparing the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3196946B1 (en) 2016-01-25 2018-05-09 University - Industry Cooperation Group of Kyung Hee University Solar cell with graphene-silicon quantum dot hybrid structure and method of manufacturing the same
KR102610420B1 (ko) * 2018-08-06 2024-01-02 주식회사 지인소재 광변환 용품 및 이의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090129298A (ko) * 2008-06-12 2009-12-16 포항공과대학교 산학협력단 그래핀 나노리본을 이용한 스핀밸브 소자
KR20100130437A (ko) * 2009-06-03 2010-12-13 서울대학교산학협력단 나노 디바이스
KR20110016287A (ko) * 2009-08-11 2011-02-17 고양미 그래핀 산화물의 코팅방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090129298A (ko) * 2008-06-12 2009-12-16 포항공과대학교 산학협력단 그래핀 나노리본을 이용한 스핀밸브 소자
KR20100130437A (ko) * 2009-06-03 2010-12-13 서울대학교산학협력단 나노 디바이스
KR20110016287A (ko) * 2009-08-11 2011-02-17 고양미 그래핀 산화물의 코팅방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9925559B2 (en) 2015-08-25 2018-03-27 Hyundai Motor Company Graphene-containing coating film, and method for preparing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130050170A (ko) 2013-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Anwar et al. Recent progress in micro‐LED‐based display technologies
Ryu et al. Technological breakthroughs in chip fabrication, transfer, and color conversion for high‐performance micro‐LED displays
KR101822500B1 (ko) 양자점층 제조 방법 및 양자점층을 포함한 양자점 광전자소자
KR101655648B1 (ko) 유무기 하이브리드 페로브스카이트 발광 트랜지스터 및 이의 제조방법
US7888857B2 (en) Light emitting device with three-dimensional structure and fabrication method thereof
Ahmad Organic semiconductors for device applications: current trends and future prospects
KR100705181B1 (ko) 나노 크기의 반구형 볼록부를 갖는 기판 또는 전극을이용한 고효율 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법
Fu et al. Hexamethyldisilazane-mediated, full-solution-processed inverted quantum dot-light-emitting diodes
JP3879425B2 (ja) 有機ｅｌ素子の製造方法
WO2007117698A2 (en) Composition including material, methods of depositing material, articles including same and systems for depositing material
US11024778B2 (en) Large scale film containing quantum dots or dye, and production method therefor
WO2008108798A2 (en) Methods for depositing nanomaterial, methods for fabricating a device, and methods for fabricating an array of devices
US20160365478A1 (en) Nanostructure material stack-transfer methods and devices
KR101878742B1 (ko) 그래핀층 상에 ＧａＮ 층을 성장시키는 방법 및 상기 그래핀층 상의 ＧａＮ을 이용한 발광소자
WO2007142238A1 (ja) 半導体素子およびその製造方法ならびに電子デバイスおよびその製造方法
WO2009089472A2 (en) Photovoltaic devices
JP2006134959A (ja) 有機トランジスタおよびその製造方法
KR101317756B1 (ko) 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법
US20140183506A1 (en) Method for manufacturing transistor and transistor
KR20120133279A (ko) 유기 발광장치 및 그 제조방법
WO2020174594A1 (ja) 発光デバイス、表示デバイス
JP5254589B2 (ja) 半導体装置の作製方法
KR101391968B1 (ko) 자기조립 단분자막과 큰 플레이크 그래핀 산화물의 이온 결합을 이용해 투명하면서도 전기적 특성을 향상시킨 그래핀 필름의 제조 방법
JP2006278534A (ja) 有機トランジスタおよびその製造方法
JP2007088382A (ja) 膜パターン及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160930

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee