KR101661271B1 - 표면 개질되어 안정성 및 내열성이 향상된 나노 입자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안정성 및 내열성이 향상된 나노 입자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면에너지가 낮은 원소를 포함하는 화합물로 나노 입자의 표면을 개질함으로써 안정성 및 내열성이 향상된 나노 입자에 관한 것이다.

Description

표면 개질되어 안정성 및 내열성이 향상된 나노 입자 및 그 제조방법{NANOPARTICLES AND PREPARING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 안정성 및 내열성이 향상된 나노 입자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면에너지가 낮은 원소를 포함하는 화합물로 나노 입자의 표면을 개질함으로써 안정성 및 내열성이 향상된 나노 입자에 관한 것이다.
나노 입자, 특히 양자점은 형광을 생성시키는, 매우 작은 반도체 결정이다. 형광의 파장 또는 색상은 양자점의 크기, 모양, 조성에 따라서 달라진다. 양자점은 전자기 스펙트럼의 적색 끝에서 발광하는 경향이 있다. 양자점의 크기가 감소할 때, 방출된 빛의 파장도 감소한다.
양자점에 대한 연구로서 초기에는 레이저 기화법에 의한 기체상 연구가 주로 수행되었다. 이 방법으로는 3 ~ 50개 원자 범위의 클러스터를 만들 수 있어 전자 구조에서도 관찰이 용이하였으나, 특정 크기를 갖는 양자점의 대량합성은 불가능했기 때문에 양자점의 구조적 성질에 대한 직접적인 관찰이 어렵다는 문제점이 있었다.
이를 보완하기 위하여 용액상 반응을 통한 콜로이드 형태의 클러스터 화학에 관한 연구인 습식 화학법에 관한 연구가 시작되었다. 상기 용액상 반응은 결정 간의 뭉침을 방지하고 용해도를 증가시키는 캡핑 리간드(capping ligand)를 통하여 이루어졌다.
이러한 캡핑 방법을 통한 양자점의 합성은 크게 유기 캡핑과 무기 캡핑에 의한다.
이 중, 유기 캡핑은 뜨거운 안정화 리간드에서 직접 합성되는 것으로서, 이 중 1993년 Bawendi에 의해 연구된 트리옥틸포스핀옥사이드(TOPO)를 사용한 CdSe 양자점의 캡핑은 널리 알려진 것이다.
무기 캡핑은 보다 큰 밴드 갭을 갖는 물질을 통해 이루어지는데 이러한 무기 캡핑은 발광 효율을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다. 이는 무기 캡핑에 의하면 양자 우물(quantum well) 형성 및 에피텍셜 (epitaxial) 성장이 가능해져 양자점의 표면이 규칙적으로 형성될 수 있기 때문이다. 이로써 표면 결함은 감소하고 발광 효율은 향상시킬 수 있다.
다양한 조성을 갖는 12족 원소-16족 원소 화합물 양자점에 대한 연구는 반도체 결정의 크기와 표면 등과 같은 반도체 구조를 나노 미터의 영역에서 변화시켜 결정의 물성 즉, 밴드갭(band gap)을 변화시키는 것을 그 기본 원리로 한다.
이러한 12족 원소-16족 원소 화합물 양자점 중 그 동안 많은 주목을 받아온 것은 코어/쉘(core/shell) 구조를 갖는 양자점이다. 코어/쉘 양자점은 결정 표면을 변화시켜 양자점의 화학적 및 물리적 특성, 예를 들면 발광성 등을 다양한 주변 환경에서도 유지 또는 향상시킬 수 있도록 개발된 것이다.
이러한 코어/쉘 구조 양자점은 일반적으로 코어 표면에 코어의 밴드갭보다 넓은 밴드갭을 갖는 쉘이 형성되어 있는 양자점으로서, 코어 표면의 쉘은 코어의 공유 밴드(valence band)보다 낮은 에너지의 공유 밴드와 코어의 전도 밴드(conductuion band)보다 높은 에너지의 전도 밴드에 의한 밴 갭을 갖는다. 코어/쉘 양자점으로서 셀렌화카드뮴(CdSe)/황화아연(ZnS)[J.Phys.Chem.B, 1997, 101, 9463-9475], 셀렌화카드뮴(CdSe)/황화카드뮴(CdS)[J.Am.Chem.Soc., 1997, 119, 7019-7029], 셀렌화카드뮴(CdSe)/셀렌화아연(ZnSe)[Nano Letters, 2002, 2,781-784], 셀렌화아연(ZnSe)/황화아연(ZnS)[대한민국 특허 등록번호 제10-0376403호]) 등이 알려져 있다.
이와 같은 다양한 12족 원소-16족 원소 화합물 양자점들은 그 조성에 따라 발광범위, 발광효율, 화학적 안정성, 열적 안정성 등이 상이하며, 이에 따라 각 양자점의 응용범위 및 응용방법이 제한된다.
어떤 양자점의 경우, 합성반응시 고온에서 긴 시간 동안 반응하거나, 주입되는 전구체의 농도가 높을 경우 표면에 결함이 발생하게 된다. 이러한 결함은 양자점의 표면에 dangling bond를 형성하게 되며, 이로써 양자점 입자들 간 응집(aggregation) 현상이 유발되어, 시간이 지날수록 양자점의 양자효율이 낮아지는 문제가 존재한다.
본 발명은 상기한 문제점에 착안하여, 나노 입자의 쉘 형성시 표면에너지가 낮은 원소를 포함하는 화합물로 나노 입자의 표면을 개질함으로써 안정성 및 내열성이 향상된 고 기능성 나노 입자, 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
구체적으로,
12족 원소 또는 13족 원소 및,
15족 원소 또는 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하는 코어;
상기 코어의 표면에 형성되고, 12족 원소와 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하고, 상기 코어의 밴드갭보다 더 큰 밴드갭을 갖는 제1쉘;을 포함하며,
원소 F를 포함하는 화합물로 상기 제1쉘의 표면이 개질된 나노 입자 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 의하면,
12족 원소 또는 13족 원소 및,
15족 원소 또는 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하는 코어;
상기 코어의 표면에 형성되고, 12족 원소와 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하고, 상기 코어의 밴드갭보다 더 큰 밴드갭을 갖는 제1쉘;을 포함하며,
원소 F를 포함하는 화합물로 상기 제1쉘의 표면이 개질된 나노 입자가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면,
(ⅰ)유기 용매 중에서 12족 원소 함유 화합물 또는 13족 원소 함유 화합물 및, 15족 원소 함유 화합물 또는 16족 원소 함유 화합물을 반응시켜, 12족 원소 또는 13족 원소 및, 15족 원소 또는 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하는 코어를 형성하는 단계;
(ⅱ)유기 용매 중에서 12족 원소, 13족 원소, 15족 원소, 16족 원소 중 선택된 2종 이상의 원소 함유 화합물을 반응시켜, 상기 코어의 표면에 코어의 밴드갭보다 더 큰 밴드갭을 갖는 제1쉘을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 제1쉘 형성단계에서 하기 (a)~(i) 중 선택된 1종 이상의 화합물을 첨가함으로써 상기 제1쉘의 표면이 개질된 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조방법이 제공된다.
(a) 메틸노나플루오로부틸에테르
(b) 헥사플루오로프로필렌옥사이드
(c) 1,1,1,3,3,3,-헥사플루오로이소프로필아크릴레이트
(d) 2-(트리플루오로메틸)아크릴산
(e) 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필아크릴레이트
(f) 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸아크릴레이트
(g) 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸아크릴레이트
(h) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-도데카플루오로헵틸아크릴레이트
(i) 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-트리데카플루오로옥틸아크릴레이트
본 발명에 의한 나노 입자는 표면이 안정화되어 안정성이 높으며, 동시에 내열성이 우수하다.
따라서 본 발명에 의한 나노 입자를 LED 패키지 등에 적용할 경우, 제품의 신뢰성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 나노 입자의 안정성 평가 결과 그래프이다. 구체적으로 1a는 파장 변화에 따른 강도변화를 일자별로 기록한 것이며, 1b는 일자별로 나노 입자의 인텐시티 변화를 기록한 것이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에 의해 제조된 나노 입자의 안정성 평가 결과 그래프이다. 구체적으로 2a는 파장 변화에 따른 강도변화를 일자별로 기록한 것이며, 2b는 일자별로 나노 입자의 인텐시티 변화를 기록한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 나노 입자를 물에 분산시킨 후의 TEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1의 나노 입자를 물에 분산시킨 후의 TEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 나노 입자를 LED에 적용하여 패키징하고, 동작실험을 실시한 결과이다. 구체적으로 5a는 색좌표값, 5b는 인텐시티값을 측정한 결과이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1에 의해 제조된 나노 입자를 LED에 적용하여 패키징하고, 동작실험을 실시한 결과이다. 구체적으로 6a는 색좌표값, 6b는 인텐시티값을 측정한 결과이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것인바, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 의하면,
12족 원소 또는 13족 원소 및,
15족 원소 또는 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하는 코어;
상기 코어의 표면에 형성되고, 12족 원소와 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하고, 상기 코어의 밴드갭보다 더 큰 밴드갭을 갖는 제1쉘;을 포함하며,
원소 F를 포함하는 화합물로 상기 제1쉘의 표면이 개질된 나노 입자가 제공된다.
본 발명의 나노 입자에서 상기 12족 원소는 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 또는 수은(Hg)인 것이 바람직하고, 16족 원소는 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te), 또는 폴로늄(Po)인 것이 바람직하다.
본 발명의 나노 입자에서 상기 13족 원소는 갈륨(Ga) 또는 인듐(In)인 것이 바람직하고, 상기 15족 원소는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 또는 비스무스(Bi)인 것이 바람직하다.
본 발명의 나노 입자의 제1쉘의 표면을 개질하는 물질은 원소 F를 포함하며, 상기 표면 개질 물질은 본 발명의 나노 입자 표면에 복합화되어 나노 입자간 응집이 되는 것을 방지하는 역할을 한다.
즉, Dangling bond가 형성된 나노 입자는 표면의 원자가 대기 중의 수분이나 먼지, 기체 등과 흡착하거나 용액 내의 다른 나노 입자들과 서로 응집하여 결합에너지를 낮추려는 성질을 보이는바, 본 발명은 이 점을 이용하여 표면 에너지가 낮은 원소를 포함하는 화합물로 나노 입자의 표면을 개질시킴으로써 안정성 및 내열성이 향상되는 효과를 갖는다.
본 발명에서 상기 나노 입자는 금속, 비금속, 세라믹, 플라스틱, 고분자, 반도체, 양자점 또는 이들의 하나 이상의 복합 재질로 이루어질 수 있으며, 특히 상기 나노 입자는 광학적 특성을 갖는 바, 본 발명에서 상기 나노 입자는 양자점일 수 있다.
본 발명에서 상기 코어의 12족 원소와 16족 원소로 이루어진 화합물은 CdSe 또는 ZnO일 수 있으며, 상기 코어의 13족 원소와 15족 원소로 이루어진 화합물은 InP 또는 InAsP일 수 있고, 상기 제1쉘의 12족 원소, 13족 원소, 15족 원소, 16족 원소 중 선택된 2종 이상의 원소로 이루어진 화합물은 ZnSe, ZnS, ZnSeS, GaZnS, GaP, InP 중 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
즉, 상기의 코어, 쉘을 갖는 나노 입자는 합성 반응시 고온에서 긴 시간 동안 반응하거나, 주입되는 전구체의 농도가 높을 경우 표면에 결함이 발생하게 된다. 이러한 결함은 양자점의 표면에 dangling bond를 형성하게 되며, 이로써 양자점 입자들 간 응집(aggregation) 현상이 유발되어, 시간이 지날수록 양자점의 양자효율이 낮아지는 문제가 존재하게 되는바, 특히 본 발명에서 유효한 효과를 갖는다.
한편, 본 발명의 나노 입자 제조방법은 다음과 같다.
(ⅰ)유기 용매 중에서 12족 원소 함유 화합물 또는 13족 원소 함유 화합물 및, 15족 원소 함유 화합물 또는 16족 원소 함유 화합물을 반응시켜, 12족 원소 또는 13족 원소 및, 15족 원소 또는 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하는 코어를 형성하는 단계;
(ⅱ)유기 용매 중에서 12족 원소, 13족 원소, 15족 원소, 16족 원소 중 선택된 2종 이상의 원소 함유 화합물을 반응시켜, 상기 코어의 표면에 코어의 밴드갭보다 더 큰 밴드갭을 갖는 제1쉘을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 제1쉘 형성단계에서 하기 (a)~(i) 중 선택된 1종 이상의 화합물을 첨가함으로써 상기 제1쉘의 표면이 개질된 것을 특징으로 한다.
(a) 메틸노나플루오로부틸에테르
(b) 헥사플루오로프로필렌옥사이드
(c) 1,1,1,3,3,3,-헥사플루오로이소프로필아크릴레이트
(d) 2-(트리플루오로메틸)아크릴산
(e) 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필아크릴레이트
(f) 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸아크릴레이트
(g) 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸아크릴레이트
(h) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-도데카플루오로헵틸아크릴레이트
(i) 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-트리데카플루오로옥틸아크릴레이트
상기 (a)~(i) 중 선택된 1종 이상의 화합물이 제1쉘의 형성단계에서 첨가됨으로써, 본 발명의 나노 입자의 제1쉘의 표면이 원소 F를 포함하는 물질로 개질되며, 상기 물질은 본 발명의 나노 입자 표면에 복합화되어 나노 입자간 응집이 되는 것을 방지하는 역할을 한다.
즉, Dangling bond가 형성된 나노 입자는 표면의 원자가 대기 중의 수분이나 먼지, 기체 등과 흡착하거나 용액 내의 다른 나노 입자들과 서로 응집하여 결합에너지를 낮추려는 성질을 보이는바, 본 발명은 이 점을 이용하여 표면 에너지가 낮은 원소를 포함하는 화합물로 나노 입자의 표면을 개질시킴으로써 안정성 및 내열성이 향상되는 효과를 갖는다.
상기 본 발명에 따른 나노 입자의 제조방법에서 12족 원소 함유 화합물로는 카드뮴 옥사이드, 아세트산 아연, 아세트산 카드뮴, 카드뮴 클로라이드, 징크 클로라이드, 징크 옥사이드, 머큐리 클로라이드, 머큐리 옥사이드, 아세트산 머큐리 또는 이들의 조합인 것이 바람직하고, 16족 원소 함유 화합물은 황 분말, 셀레늄 분말, 텔루륨 분말, 폴로늄 분말, 옥탄티올(Octanethiol) 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다. 상기 16족 원소 함유 화합물은 트리옥틸포스핀, 트리부틸포스핀, 또는 트리옥틸아민 등에 용해시킨 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 본 발명에 따른 나노 입자의 제조방법에서, 13족 원소 함유 화합물로는 인듐아세테이트, 인듐아이오다이드, 인듐플루오라이드, 인듐옥사이드, 인듐클로라이드, 인듐나이트라이드, 인듐셀레나이드, 인듐브로마이드, 인듐아세틸아세토네이트, 인듐트리플루오로메탄설포네이트, 갈륨클로라이드, 갈륨아세틸아세토네이트, 갈륨플루오라이드, 갈륨아이오다이드, 갈륨나이트레이트하이드레이트, 갈륨설페이트, 갈륨프탈로시아닌클로라이드, 갈륨설파이드, 갈륨설페이트하이드레이트, 갈륨브로마이드 또는 이들의 조합인 것이 바람직하고, 15족 원소 함유 화합물은 (TMS)3P, 아세닉, 아세닉옥사이드, 아세닉클로라이드, 아세닉설파이드 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자의 제조방법에서, 상기 유기 용매로는 헥사데실아민, 트리옥틸아민, 옥타데센, 옥타데칸, 트리옥틸포스핀, 올레일아민, 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 양자점 제조방법에서 유기 용매 중에는 유기 용매 이외에 불포화 지방산을 더 포함하는 것이 바람직한데, 상기 불포화 지방산으로는 올레산(oleic acid), 스테아르산(stearic acid), 미리스트산(myristic acid), 라우르산(lauric acid), 팔미트산(palmitic acid), 엘라이드산(elaidic acid), 에이코사논산(eicosanoic acid), 헤네이토사논산(heneicosanoic acid), 트리코사논산(tricosanoic acid), 도코사논산(docosanoic acid), 테트라코사논산(tetracosanoic acid), 헥사코사논산(hexacosanoic acid), 헵타코사논산(heptacosanoic acid), 옥타코사논산(octacosanoic acid) 또는 시스-13-도코세논산(cis-13-docosenoic acid) 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 나노 입자 제조방법에서 각 단계의 반응 온도는 약 200~350℃이며, 약 250~350℃인 것이 보다 바람직하다.
그 외 나노 입자의 구체적인 설명과 관련해서는 상술한 바, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 목적을 구현하기 위한 구성 및 방법을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
[CdSe 나노입자 코어] 나노 입자 중 하나인 양자점을 합성하기 위해 다음과 같이 준비하였다. 카드뮴(Cadmium) 트리옥틸포스폰옥사이드(Trioctylphosphine oxide), 올레익산(oleic acid)을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 150℃로 가열하면서 1h동안 진공 상태를 유지하였다.
이후 진공상태의 초자를 질소 상태로 바꾸어 플라스크의 온도를 330℃까지 올리고, 260℃까지 하온을 실시하였다.
옥타데센(Octadecene)에 용해된 셀레늄(Se)을 Cd:Se = 1:4 의 비율로 동시에 고온의 플라스크에 넣어 주었다. 이 때, Cd 대 Se 의 비율은 원하는 나노 입자의 크기에 따라 조절하였다. 이후 반응 용기인 플라스크를 천천히 식혀 클로로포름(Chloroform)정제 후 유기 용매에 분산된 나노 입자 코어를 얻었다
[CdSe 나노입자 쉘] Zinc Powder와 옥타데센(Octadecene), 올레익산(Oleic acid)를 둥근바닥 플라스크에 넣고. 110℃로 가열 1h동안 진공상태유지, 이후 진공상태의 초자를 질소상태로 바꾸어 플라스크 온도를 300℃까지 올리고 260℃까지 하온을 실시하였다.
옥타데센에 용해된 셀레늄을 Zn : Se = 6 : 1의 비율로 10mg의 나노 입자 코어와 믹스시켜 1분간 반응 후 고온의 플라스크에 넣고 60℃까지 하온 시킨 후 5mM농도의 불소 용매(메틸노나플루오로부틸에테르)를 주입하여 3분간 반응 후 상온으로 플라스크를 천천히 식혀 고기능성 나노입자를 수득하였다.
이렇게 제조된 나노 입자를 클로로포름을 이용하여 반응 후 남아있는 불소 및 기타 용매를 정제한 후, 톨루엔에 분산시킨 나노 입자를 40~50℃에서 초음파 처리하였다. 상기 용액을 진공펌프 실시 하여 부산물을 제거하고 LED 패키징시 수지와의 분상성을 증대시키기 위하여 다시 톨루엔에 분산시켰다.
실시예 2
[InP 나노입자 코어 및 쉘] 나노 입자 중 하나인 양자점을 합성하기 위해 다음과 같이 준비하였다. 인듐 아세테이트(Indium acetate) 옥타센(Octadecene), 올레익산(oleic acid)을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 120℃로 가열하면서 2h동안 진공 상태 유지. 이후 진공상태의 초자를 질소 상태로 바꾸어 플라스크의 온도를 300℃까지 올리고, 210℃까지 하온을 실시하였다.
옥타데센에 용해된 트리스트리메틸실리포스파인(Tris(trimetylsilyl)Phosphine)을 In:P = 1 : 1 의 비율로 고온의 플라스크에 천천히 주가 하고 3h동안 반응 후 260℃에서 Zinc Powder와 옥타데센(Octadecene), 올레익산(Oleic acid)에 미리 조제해 놓은 스톡 용액 5mmol를 주입 후 4h동안 반응시켰다.
240℃에서 옥타데센에 용해된 설파이트를 Zn : S = 1 : 7의 비율로 천천히 주가 시켜 2시간 동안 반응 후 고온의 플라스크에 넣고 60℃까지 하온하였다.
이 때 10mM농도의 불소 용매를 주입하여 3분간 반응 후 상온으로 플라스크를 천천히 식혀 고기능성 나노입자를 수득하였다.
이렇게 제조된 나노 입자를 메탄올(Methanol)을 이용하여 반응 후 남아있는 불소 및 기타 용매를 정제한 후, 톨루엔에 분산시킨 나노 입자를 40~50℃에서 초음파 처리하였다. 상기 용액을 진공펌프 실시 하여 부산물을 제거하고 LED 패키징시 수지와의 분상성을 증대시키기 위하여 다시 톨루엔에 분산시켰다.
비교예
실시예 1과 동일한 방법으로 나노 입자를 제조하되, 쉘 합성시 불소 용매를 사용하지 않았다.
평가
1. 안정성 평가
8585 test법에 의하여 3ml의 D.I water 2개를 준비하고, 각각에 실시예 1, 비교예 1의 나노입자 50ul를 분산시킨 후 40days 동안 안정성을 관찰하였다(흡광도 값(Abs) 0.2~0.3).
40일 동안 실시예 1, 비교예 1의 나노 입자에 대하여 상기한 방법에 의하여 안정성을 평가한 결과를 각각 도 1, 도 2에 나타내었다.
도 1, 2를 통해, 본 발명의 실시예에 의한 경우, 40일간 안정성 결과값이 큰 차이를 보이지 않았는바, 비교예에 의한 나노 입자보다 안정적으로 유지된다는 점을 확인할 수 있었다.
2. TEM 이미지 평가
실시예 1, 비교예 1의 나노 입자를 물에 분산시킨 후 TEM 이미지를 서로 비교하였다. 각각의 결과는 도 3, 4에 나타낸 바와 같다.
도 3의 본 발명의 실시예에 의한 경우, 나노 입자의 응집이 발생하지 않는바, 안정적으로 오랜 기간 동안 높은 양자효율이 유지될 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
반면 도 4의 본 발명의 비교예에 의한 경우, 나노 입자의 dangling bond로 인해 서로 응집되어 있는 양상을 확인할 수 있었다. 나노 입자의 응집현상 발생시 나노 입자의 양자효율이 감소할 뿐만 아니라, 입자 자체의 안정성이 떨어진다.
3. 동작실험
실시예 1, 비교예 1의 나노 입자를 LED에 적용하여 패키징하고, 5분간 동작실험을 실시하면서 색좌표와 인텐시티값을 측정하여 그 결과를 각각 도 5, 6에 나타내었다.
도 5의 본 발명의 실시예에 의한 경우, 나노 입자의 인텐시티 변화가 없었고(도 5a), 색좌표값도 일정하게 유지되는 결과(도 5b)를 보여주었다.
반면, 도 6의 본 발명의 비교예에 의한 경우, 나노 입자의 인텐시티 변화가 발생하였고(도 6a), 색좌표값도 일정하게 유지되지 않고 조금씩 변화하는 결과(도 6b)를 보여주었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

12족 원소 또는 13족 원소 및,
15족 원소 또는 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하는 코어;
상기 코어의 표면에 형성되고, 12족 원소, 13족 원소, 15족 원소, 16족 원소 중 선택된 2종 이상의 원소로 이루어진 화합물을 포함하고, 상기 코어의 밴드갭보다 더 큰 밴드갭을 갖는 제1쉘;을 포함하며,
원소 F를 포함하는 화합물로 상기 제1쉘의 표면이 개질된 나노 입자.
제 1항에 있어서,
상기 나노 입자는 금속, 비금속, 세라믹, 플라스틱, 고분자, 반도체, 양자점 또는 이들의 하나 이상의 복합 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노 입자.
제 1항에 있어서,
상기 나노 입자는 광학적 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 나노 입자.
제 1항에 있어서,
상기 코어의 12족 원소와 16족 원소로 이루어진 화합물은 CdSe 또는 ZnO인 것을 특징으로 하는 나노 입자.
제 1항에 있어서,
상기 코어의 13족 원소와 15족 원소로 이루어진 화합물은 InP 또는 InAsP인 것을 특징으로 하는 나노 입자.
제 1항에 있어서,
상기 제1쉘의 12족 원소, 13족 원소, 15족 원소, 16족 원소 중 선택된 2종 이상의 원소로 이루어진 화합물은 ZnSe, ZnS, ZnSeS, GaZnS, GaP, InP 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 나노 입자.
(ⅰ)유기 용매 중에서 12족 원소 함유 화합물 또는 13족 원소 함유 화합물 및, 15족 원소 함유 화합물 또는 16족 원소 함유 화합물을 반응시켜, 12족 원소 또는 13족 원소 및, 15족 원소 또는 16족 원소로 이루어진 화합물을 포함하는 코어를 형성하는 단계;
(ⅱ)유기 용매 중에서 12족 원소, 13족 원소, 15족 원소, 16족 원소 중 선택된 2종 이상의 원소 함유 화합물을 반응시켜, 상기 코어의 표면에 코어의 밴드갭보다 더 큰 밴드갭을 갖는 제1쉘을 형성한 후, 하기 (a)~(i) 중 선택된 1종 이상의 화합물과 반응시켜, 상기 제1쉘의 표면을 개질하는 단계;를 포함하는 나노 입자의 제조방법.
(a) 메틸노나플루오로부틸에테르
(b) 헥사플루오로프로필렌옥사이드
(c) 1,1,1,3,3,3,-헥사플루오로이소프로필아크릴레이트
(d) 2-(트리플루오로메틸)아크릴산
(e) 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필아크릴레이트
(f) 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸아크릴레이트
(g) 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸아크릴레이트
(h) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-도데카플루오로헵틸아크릴레이트
(i) 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-트리데카플루오로옥틸아크릴레이트
제 7항에 있어서,
상기 코어의 12족 원소와 16족 원소로 이루어진 화합물은 CdSe 또는 ZnO인 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 코어의 13족 원소와 15족 원소로 이루어진 화합물은 InP 또는 InAsP인 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 제1쉘의 화합물은 ZnSe, ZnS, ZnSeS, GaZnS, GaP, InP 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조방법.
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