KR101550359B1 - Quantum dot, fabrication method of the quantum dot, and optoelectronic devices embodied by using the quantum dot - Google Patents
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Abstract
양자점 제조 방법은 이차원적 평면구조를 가지는 화합물 박막을 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식으로 기판에 증착하는 단계, 증착된 상기 화합물 박막을 기계적 박리 방식으로 박리시키는 단계 및 박리된 상기 화합물 박막을 이용하여 양자점을 생성하는 단계를 포함한다.The quantum dot manufacturing method includes depositing a compound thin film having a two-dimensional planar structure on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method, peeling the deposited compound thin film by a mechanical peeling method, And generating quantum dots using the thin film.
Description
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 양자점에 관한 것으로, 특히 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식으로 기판에 증착된 이차원적 평면구조를 가지는 화합물 박막을 기계적 박리 방식으로 박리시킴으로써 생성되는 양자점, 상기 양자점의 제조 방법, 및 이를 이용하여 구현되는 광전자 소자에 관한 것이다.An embodiment according to the concept of the present invention relates to quantum dots, and more particularly to quantum dots formed by peeling a compound thin film having a two-dimensional planar structure deposited on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) A method for manufacturing the quantum dot, and an optoelectronic device implemented using the method.
전자 부품들이 집적화됨에 따라, 최근에는 나노(nano) 소재에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 양자점(quantum dot)은 주목받고 있는 나노 소재 중의 하나이다. With the integration of electronic components, research on nano materials has been actively conducted in recent years. The quantum dot is one of the nanomaterials that are attracting attention.
양자점은 중심체(core)와 쉘(shell) 층을 포함할 수 있으며, 상기 중심체로는 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴텔루라이드(CdTe), 황화카드뮴(CdS) 등이 주로 사용된다.The quantum dot may include a core and a shell layer. CdSe, cadmium telluride (CdTe), and cadmium sulfide (CdS) are mainly used as the core.
양자점은 전도대(conduction band)의 전자를 가전자대(valence band)로 이동시킴으로써 좁은 파장 대의 강한 형광을 발생시킬 수 있다. 또한, 양자점은 상기 양자점의 크기에 따라 다른 파장의 빛을 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 양자점의 크기를 조절함으로써 원하는 파장의 빛을 발생시킬 수 있다.The quantum dot can generate strong fluorescence in a narrow wavelength band by moving the electrons of the conduction band to the valence band. The quantum dots may generate light of different wavelengths depending on the size of the quantum dots. Therefore, by controlling the size of the quantum dots, light of a desired wavelength can be generated.
본 발명이 이루고자하는 기술적인 과제는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식으로 기판에 증착된 이차원적 평면구조를 가지는 화합물 박막을 기계적 박리 방식으로 박리시킴으로써 생성될 수 있는 양자점, 상기 양자점의 제조 방법, 및 이를 이용하여 구현되는 광전자 소자를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of forming a quantum dot, which can be produced by peeling a thin film of a compound having a two-dimensional planar structure deposited on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) A manufacturing method thereof, and an optoelectronic device implemented using the same.
본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법은 이차원적 평면구조를 가지는 화합물 박막을 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식으로 기판에 증착하는 단계, 증착된 상기 화합물 박막을 기계적 박리 방식으로 박리시키는 단계 및 박리된 상기 화합물 박막을 이용하여 양자점을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The method of fabricating a quantum dot according to an embodiment of the present invention includes depositing a compound thin film having a two-dimensional planar structure on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method, separating the deposited compound thin film by a mechanical peeling method And forming quantum dots using the peeled compound thin film.
실시 예에 따라, 상기 이차원적 평면 구조를 가지는 화합물 박막은 단층 또는 다층 구조의 전이금속 디칼코게나이드(transition metal dichalcogenide)로 구성될 수 있다.According to an embodiment, the compound thin film having a two-dimensional planar structure may be composed of a single-layer or multi-layered transition metal dichalcogenide.
실시 예에 따라, 상기 전이금속 디칼코게나이드는 이황화몰리브덴(MoS2), 이셀렌화몰리브덴(MoSe2), 이황화텅스텐(WS2), 이셀렌화텅스텐(WSe2), 이텔루륨화몰리브덴(MoTe2), 및 이셀렌화주석(SnSe2) 중 어느 하나일 수 있다.According to an embodiment, the transition metal dicalcogenide may be selected from the group consisting of molybdenum disulfide (MoS2), molybdenum selenide (MoSe2), tungsten disulfide (WS2), tungsten selenide (WSe2), molybdenum disodium (MoTe2) Or tin selenide (SnSe2).
실시 예에 따라, 상기 기계적 박리 방식은 초음파 분쇄법(ultrasonic agitation)일 수 있다.According to an embodiment, the mechanical exfoliation method may be ultrasonic agitation.
실시 예에 따라, 상기 양자점을 생성하는 단계 이후에 생성된 양자점의 외부에 쉘(shell) 층을 형성하는 단계 및 상기 쉘 층에 리간드(ligand)를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the method may further include forming a shell layer outside the quantum dots generated after the step of forming the quantum dots, and attaching a ligand to the shell layer.
실시 예에 따라, 상기 양자점의 지름은 0nm보다 크고 50nm보다 작을 수 있다.According to an embodiment, the diameter of the quantum dot may be greater than 0 nm and less than 50 nm.
본 발명의 실시 예에 따른 이차원적 평면구조를 가지는 화합물 박막을 이용하여 생성되는 양자점은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식으로 기판에 증착된 상기 화합물 박막을 기계적 박리 방식으로 박리시킴으로써 생성될 수 있다.Quantum dots formed by using a compound thin film having a two-dimensional planar structure according to an embodiment of the present invention are formed by peeling the compound thin film deposited on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method by a mechanical peeling method .
본 발명의 실시 예에 따른 광전자 소자는 적어도 하나의 양자점을 포함하는 양자점 층, 하부 전극으로부터 전송된 제1극성의 전하를 상기 양자점 층으로 수송하기 위한 제1전하 수송층, 상부 전극으로부터 전송된 제2극성의 전하를 상기 양자점 층으로 수송하기 위한 제2전하 수송층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 양자점은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식으로 기판에 증착된 이차원적 평면구조를 가지는 화합물 박막을 기계적 박리 방식으로 박리시킴으로써 생성될 수 있다.An optoelectronic device according to an embodiment of the present invention includes a quantum dot layer including at least one quantum dot, a first charge transport layer for transporting charges of a first polarity transmitted from the lower electrode to the quantum dot layer, And a second charge transport layer for transporting charges of a polarity to the quantum dot layer, wherein the at least one quantum dot is a compound thin film having a two-dimensional planar structure deposited on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) By a mechanical peeling method.
본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치는 화합물 박막을 박리하는 공정에서 기계적 박리 방식만을 사용함으로써, 양자점의 크기를 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.The method and apparatus according to the embodiment of the present invention can precisely control the size of the quantum dots by using only the mechanical peeling method in the step of peeling the compound thin film.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치는 박리 공정에 화학적 박리 방식을 포함하지 않기 때문에 폭발성을 가지는 물질이 사용되지 않으며 제조 공정상의 안정성이 높아지는 효과가 있다.Also, since the method and apparatus according to the embodiment of the present invention do not include the chemical peeling method in the peeling step, the material having explosive property is not used and the stability in the manufacturing process is improved.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방법에 따라 생성된 양자점은 리간드(ligand)를 포함하고 있지 않기 때문에, 필요에 따라 상기 양자점에 단층 또는 다층의 쉘(shell) 층을 형성하거나, 상기 양자점에 다양한 종류의 리간드를 부착하여 활용할 수 있는 효과가 있다.Since the quantum dots generated according to the method of the present invention do not contain a ligand, it is possible to form a single-layer or multi-layered shell layer at the quantum dots, Type ligands can be attached and utilized.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방법에 따라 생성된 양자점은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식으로 기판에 증착되는 단계를 포함하기 때문에 별도의 열처리가 불필요하다.Further, since the quantum dots generated according to the method of the present invention include a step of depositing the quantum dots on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method, a separate heat treatment is unnecessary.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법에 따라 제조된 양자점을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법에 따라 제조된 양자점의 파장별 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 양자점을 포함하는 광전자 소자의 단면도이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to more fully understand the drawings recited in the detailed description of the present invention, a detailed description of each drawing is provided.
1 to 5 are views for explaining a method of manufacturing a quantum dot according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a method for fabricating a quantum dot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing quantum dots manufactured according to the method of manufacturing a quantum dot according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the absorbance of each quantum dot according to wavelengths according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of an optoelectronic device including quantum dots fabricated in accordance with an embodiment of the present invention.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional description of embodiments of the present invention disclosed herein is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the inventive concept But may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.The embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and can take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example, without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element may be referred to as a second element, The component may also be referred to as a first component.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there are features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof described herein, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법의 흐름도이다.1 to 5 are views for explaining a method of manufacturing a quantum dot according to an embodiment of the present invention. 6 is a flowchart of a method for fabricating a quantum dot according to an embodiment of the present invention.
도 1과 도 6을 참조하면, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식을 이용하여 이차원적 평면 구조를 가지는 화합물 박막(20)을 기판(10)에 증착시킬 수 있다(S10).Referring to FIGS. 1 and 6, a compound
도 1에서는 화합물 박막(20)의 일 예로써 다층(예컨대, 제1층(20-1) 및 제2층(20-2)) 구조를 갖는 경우를 설명하지만 화합물 박막(20)은 단층으로 구성될 수도 있다.1, the compound
실시 예에 따라, 화합물 박막(20)은 전이금속 디칼코게나이드(transition metal dichalcogenide)로 구성될 수 있다.According to an embodiment, the compound
상기 전이금속 디칼코게나이드는 MX2(M:전이금속(예컨대, 몰디브덴(Mo) 또는 텅스텐(W) 등), X:칼코겐족 원소(예컨대, 황(S), 셀레늄(Se), 또는 텔루륨(Te) 등) 형태로 구성될 수 있다.The transition metal dicalcogenide may be selected from the group consisting of MX2 (M: a transition metal (e.g., molybdenum (Mo) or tungsten (W)), X: a chalcogenide element (e.g., sulfur (S), selenium (Te), etc.).
예컨대, 상기 전이금속 디칼코게나이드는 이황화몰리브덴(MoS2), 이셀렌화몰리브덴(MoSe2), 이황화텅스텐(WS2), 이셀렌화텅스텐(WSe2), 이텔루륨화 몰리브덴(MoTe2), 또는 이셀렌화주석(SnSe2) 등일 수 있다.For example, the transition metal dicalcogenide may be at least one selected from the group consisting of molybdenum disulfide (MoS2), molybdenum selenide (MoSe2), tungsten disulfide (WS2), tungsten selenide (WSe2), molybdenum iodide (MoTe2) (SnSe2) or the like.
도 2, 도 3, 및 도 6을 참조하면, 화합물 박막이 증착된 기판(100)은 기계적 박리 방식의 박리 공정에 사용될 수 있다(S20).Referring to FIGS. 2, 3, and 6, the
실시 예에 따라, 반응 용기(200) 내부에서 초음파 발생 장치(300)에 의해 발생되는 초음파에 의해 화합물 박막이 증착된 기판(100)의 제1층(20-1)과 제2층(20-2)이 도 3과 같이 박리될 수 있다.The first layer 20-1 and the second layer 20-2 of the
본 발명의 실시 예에 따른 제조 방법은 이차원 평면 구조를 가지는 화합물 박막(도 1의 20)을 사용하기 때문에 기계적 박리 방식만으로도 효과적인 박리가 가능할 수 있다.Since the manufacturing method according to the embodiment of the present invention uses a compound thin film having a two-dimensional planar structure (20 in FIG. 1), effective peeling can be achieved with only a mechanical peeling method.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 박리된 화합물 박막(예컨대, 제1층(20-1)과 제2층(20-2)이 초음파 발생 장치(300)에 의해 발생되는 초음파에 의해 분쇄됨으로써 도 4에 도시된 양자점들(20')이 생성될 수 있다.2 to 6, the peeled compound thin film (for example, the first layer 20-1 and the second layer 20-2) is crushed by ultrasonic waves generated by the
즉, 박리된 화합물 박막(예컨대, 제1층(20-1)과 제2층(20-2)을 이용하여 양자점들(20')이 생성될 수 있다(S30).That is, the quantum dots 20 'may be generated using the peeled compound thin film (e.g., the first layer 20-1 and the second layer 20-2) (S30).
본 명세서에서 설명의 편의를 위하여 S20 단계와 S30 단계를 구분하여 설명하고 있으나, S20 단계와 S30 단계가 별도의 공정임이 한정되는 것은 아니다. 즉, S20 단계와 S30 단계는 연속적인 하나의 공정으로 실시될 수 있다.Although steps S20 and S30 are separately described for convenience of description, steps S20 and S30 are not limited to separate processes. That is, steps S20 and S30 may be performed in one continuous process.
실시 예에 따라, 양자점들(20') 각각의 지름은 0nm 보다 크고 50nm보다 작을 수 있다.According to an embodiment, the diameter of each of the quantum dots 20 'may be greater than 0 nm and less than 50 nm.
도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법에 따라 기계적 박리 방식만으로 생성된 양자점들(20') 각각은 쉘(shell) 층 및/또는 리간드(ligand)가 없는 형태로 생성될 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5, each of the quantum dots 20 'formed only by the mechanical stripping method according to the method of fabricating a quantum dot according to the embodiment of the present invention includes a shell layer and / or a ligand- Lt; / RTI >
따라서, 쉘층들(예컨대, 제1쉘층(30-1)과 제2쉘층(30-2)) 및 원하는 종류의 리간드들(ligands;40)이 추가 공정을 통해 양자점들(20') 각각에 부착될 수 있다.Thus, the shell layers (e.g., the first shell layer 30-1 and the second shell layer 30-2) and the desired kind of
실시 예에 따라, 생성된 양자점들(20')이 스핀-코팅(spin-coating) 등의 코팅 공정을 거치면 광전자 소자의 발광층, 고효율 색 변환층, 또는 태양전지 등에 사용될 수 있다.According to the embodiment, the generated quantum dots 20 'may be used in a light emitting layer, a high-efficiency color conversion layer, a solar cell, or the like of an optoelectronic device through a coating process such as spin-coating.
다른 실시 예에 따라, 양자점들(20')은 자외선 영역이나 가시광선 영역에서 동작하는 광전자 소자로 사용될 수 있다.According to another embodiment, the quantum dots 20 'can be used as optoelectronic devices operating in the ultraviolet region or in the visible region.
또 다른 실시 예에 따라, 양자점들(20')은 고이동도 특성을 가지는 반도체 소자, 예컨대 TFT(thin film transistor)의 채널(channel)층으로 사용될 수 있다.According to another embodiment, the quantum dots 20 'may be used as a channel of a semiconductor device having high mobility characteristics, for example, a thin film transistor (TFT).
또 다른 실시 예에 따라, 양자점들(20')은 바이오이미징(bioimaging)을 위한 물질에 활용될 수도 있다.According to another embodiment, the quantum dots 20 'may be utilized in a material for bioimaging.
도 5에서는 복수의 쉘층들(예컨대, 제1쉘층(30-1)과 제2쉘층(30-2))이 추가로 생성되는 경우를 도시하였으나, 실시 예에 따라 단일 쉘 구조를 형성시키는 것도 가능하다.Although a plurality of shell layers (for example, the first shell layer 30-1 and the second shell layer 30-2) are additionally illustrated in FIG. 5, it is also possible to form a single shell structure according to the embodiment Do.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법에 따라 제조된 양자점을 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a view showing quantum dots manufactured according to the method of manufacturing a quantum dot according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법에 따라, 이황화몰리브덴(MoS2)를 이용하여 생성된 3.05nm의 지름을 가지는 양자점(20')의 투과전자현미경(transmission electron microscope(TEM)) 사진을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, a quantum dot 20 'having a diameter of 3.05 nm produced using molybdenum disulfide (MoS2) according to an embodiment of the present invention is observed by a transmission electron microscope )) You can check the picture.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법에 따라 제조된 양자점의 파장별 흡광도를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the absorbance of each quantum dot according to wavelengths according to an embodiment of the present invention.
도 7과 도 8을 참조하면, 양자점(20')으로 생성되기 이전의 이황화몰리브덴(MoS2)는 500nm~600nm 대역에서 높은 흡광도를 가질 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법에 따라 제조된 양자점은 도 8과 같이 200nm~300nm 대역에서 높은 흡광도를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, molybdenum disulfide (MoS2) before being formed as the quantum dot 20 'may have a high absorbance in the range of 500 nm to 600 nm. However, the quantum dots manufactured according to the method of the present invention can have high absorbance in the band of 200 nm to 300 nm as shown in FIG.
즉, 양자점(20')으로 제조됨에 따라 밴드 갭(band gap)이 커지며, 이에 따라 높은 흡광도를 가지는 파장 대역이 짧은 파장 대역으로 이동할 수 있다.That is, as the quantum dot 20 'is fabricated, the band gap becomes large, so that the wavelength band having a high absorbance can be shifted to a short wavelength band.
본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법은 화학적 박리 방식을 사용하지 않고 기계적 박리 방식만을 사용한다. 따라서, 양자점(20')의 크기 조절이 용이하며, 양자점(20')의 크기를 원하는 크기로 생성함으로써 원하는 파장 대역의 빛을 발생시킬 수 있는 양자점(20')을 생성할 수 있다.The quantum dot manufacturing method according to the embodiment of the present invention uses only the mechanical peeling method without using the chemical peeling method. Accordingly, the size of the quantum dot 20 'is easily adjusted, and the quantum dot 20' can be generated to have a desired size, thereby generating a quantum dot 20 'capable of generating light of a desired wavelength band.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 양자점을 포함하는 광전자 소자의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of an optoelectronic device including quantum dots fabricated in accordance with an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 광전자 소자(400)는 기판(410), 하부 전극(420), 제1전하 수송층(430), 양자점 층(440), 제2전하 수송층(440), 상부 전극(460)을 포함할 수 있다.9, an
실시 예에 따라, 기판(410)은 유리, 반도체, 또는 유기물 등을 이용하여 구현될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 기판(410)은 구성 물질에 따라 플렉서블(flexible)한 성질을 나타낼 수 있다. 기판(410)은 도 1 내지 도 3에서의 양자점들(20')을 생성하기 위해 사용되는 기판(100)과는 구별된다.According to an embodiment, the
하부 전극(420)은 양극 또는 음극일 수 있다. 제1전하 수송층(430)은 양자점 층(440)과 하부 전극(420) 사이에 전하(전자 또는 정공)가 이동할 수 있도록 한다.The
양자점 층(440)은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법에 따라 생성된 도 4의 양자점들(20')을 적어도 1개 이상 포함할 수 있다.The
제2전하 수송층(440)은 상부 전극(460)과 양자점 층(440) 사이에 전하(전자 또는 정공)가 이동할 수 있도록 한다.The second
상부 전극(460)은 양극 또는 음극일 수 있으며, 하부 전극(420)과 반대 극성을 가진다.The
실시 예에 따라, 전하 수송층들(430 및 450) 각각은 유기물 또는 무기물로 구현될 수 있다.According to an embodiment, each of the
실시 예에 따라, 도 9의 광전자 소자(400)는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 기판(410) 위에 하부 전극(420)과 제1전하 수송층(430)이 순차적으로 적층 될 수 있다. According to an embodiment, the
그 이후, 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 제조 방법에 따라 생성된 도 4의 양자점들(20') 중 적어도 하나 이상을 포함하는 양자점 층(440)을 제1전하 수송층(430) 위에 적층시킬 수 있다. 이때, 스핀 코팅(spin-coating) 등의 방식이 사용될 수 있다.Thereafter, the
양자점 층(440) 위에는 제2전하 수송층(450)과 상부 전극(460)이 순차적으로 적층될 수 있다.On the
도 9에서는 광전자 소자(400)가 2개의 전하 수송층들(430 및 450)을 포함하는 경우를 도시하였으나, 실시 예에 따라 광전자 소자(400)는 1개의 전하 수송층 만을 포함하거나, 전하 수송층을 포함하지 않을 수도 있다.Although FIG. 9 illustrates a case where the
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10 : 기판
20 : 화합물 박막
20' : 양자점
30-1. 30-2 : 쉘(shell) 층
40 : 리간드(ligand)
200 : 반응 용기
300 : 초음파 발생 장치
400 : 광전자 소자10: substrate
20: Compound thin film
20 ': Quantum dot
30-1. 30-2: shell layer
40: ligand
200: reaction vessel
300: Ultrasonic generator
400: optoelectronic element
Claims (8)
증착된 상기 화합물 박막을 기계적 박리 방식으로 박리시키는 단계; 및
박리된 상기 화합물 박막을 상기 기계적 박리 방식으로 분쇄시킴으로써 양자점을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 이차원적 평면 구조를 가지는 화합물 박막은,
단층 또는 다층 구조의 전이금속 디칼코게나이드(transition metal dichalcogenide)로 구성되는 양자점 제조 방법.Depositing a compound thin film having a two-dimensional planar structure on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method;
Peeling the deposited compound thin film by a mechanical peeling method; And
And pulverizing the peeled thin film of the compound by the mechanical peeling method to produce quantum dots,
The compound thin film having the two-
Wherein the transition metal dichalcogenide is a single or multi-layered transition metal dichalcogenide.
이황화몰리브덴(MoS2), 이셀렌화몰리브덴(MoSe2), 이황화텅스텐(WS2), 이셀렌화텅스텐(WSe2), 이텔루륨화몰리브덴(MoTe2), 및 이셀렌화주석(SnSe2) 중 어느 하나인 양자점 제조 방법.The method of claim 1, wherein the transition metal dicalcogenide is selected from the group consisting of:
The production of quantum dots, which are either molybdenum disulfide (MoS2), molybdenum molybdenum (MoSe2), tungsten disulfide (WS2), tungsten selenide (WSe2), molybdenum diselenide (MoTe2) and tin selenide Way.
상기 기계적 박리 방식은 초음파 분쇄법(ultrasonic agitation)인 양자점 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the mechanical peeling method is an ultrasonic agitation method.
생성된 양자점의 외부에 쉘(shell) 층을 형성하는 단계; 및
상기 쉘 층에 리간드(ligand)를 부착하는 단계를 더 포함하는 양자점 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein after generating the quantum dots,
Forming a shell layer outside the generated quantum dots; And
And attaching a ligand to the shell layer.
0nm 보다 크고 50nm보다 작은 양자점 제조 방법.The method according to claim 1,
Greater than 0 nm and less than 50 nm.
화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식으로 기판에 증착된 상기 화합물 박막을 기계적 박리 방식으로 박리 및 분쇄시킴으로써 생성되며,
상기 이차원적 평면 구조를 가지는 화합물 박막은,
단층 또는 다층 구조의 전이금속 디칼코게나이드(transition metal dichalcogenide)로 구성되는 양자점.In quantum dots generated using a compound thin film having a two-dimensional planar structure,
Is produced by peeling and pulverizing the compound thin film deposited on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method in a mechanical peeling manner,
The compound thin film having the two-
A quantum dot consisting of a single-layer or multi-layered transition metal dichalcogenide.
하부 전극으로부터 전송된 제1극성의 전하를 상기 양자점 층으로 수송하기 위한 제1전하 수송층;
상부 전극으로부터 전송된 제2극성의 전하를 상기 양자점 층으로 수송하기 위한 제2전하 수송층을 포함하고,
상기 적어도 하나의 양자점은,
화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition(CVD)) 방식으로 기판에 증착된 이차원적 평면구조를 가지는 화합물 박막을 기계적 박리 방식으로 박리 및 분쇄시킴으로써 생성되며, 상기 이차원적 평면 구조를 가지는 화합물 박막은,
단층 또는 다층 구조의 전이금속 디칼코게나이드(transition metal dichalcogenide)로 구성되는 광전자 소자.A quantum dot layer including at least one quantum dot;
A first charge transport layer for transporting charges of a first polarity transferred from the lower electrode to the quantum dot layer;
And a second charge transport layer for transporting charges of a second polarity transferred from the upper electrode to the quantum dot layer,
Wherein the at least one quantum dot comprises:
A compound thin film having a two-dimensional planar structure is produced by peeling and pulverizing a compound thin film having a two-dimensional planar structure deposited on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method by a mechanical peeling method,
An optoelectronic device consisting of a single-layer or multi-layered transition metal dichalcogenide.
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| KR100893744B1 (en) | 2007-05-28 | 2009-04-17 | 중앙대학교 산학협력단 | Precursor for Metal Organic Chemical Vapour Deposition to prepare the Chalcogen Compound Thin Films and Synthesis Process of it |
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