KR101707100B1 - Quantum dot and poly(3-hexylthiophene) hybrids nanoparticle, and photovoltaic devices including the same - Google Patents

Quantum dot and poly(3-hexylthiophene) hybrids nanoparticle, and photovoltaic devices including the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 양자점으로 이루어진 코어(core)층과 파이공액결합 구조의 화합물로서 폴리-3-헥실티오펜이 외부(shell)층으로 이루어진 나노구조체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a nanostructure comprising a core layer composed of quantum dots and a shell layer of poly-3-hexylthiophene as a compound of a pi conjugated structure, and a method for producing the same.

Description

양자점-폴리티오펜 하이브리드 나노구조체 및 이를 포함하는 광전지소자{Quantum dot and poly(3-hexylthiophene) hybrids nanoparticle, and photovoltaic devices including the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a quantum dot-polythiophene hybrid nanostructure and a photovoltaic device including the same,

본 발명은 양자점에 폴리티오펜 화합물이 접합된 나노구조체 및 이를 포함하는 광전지소자에 관한 것이다.The present invention relates to a nanostructure in which a polythiophene compound is bonded to a quantum dot and a photovoltaic device comprising the nanostructure.

반도체 양자점(QD : 이하 'QD'는 양자점을 뜻함)은 무기물 발광 반도체로 양자점을 만들어서 빛을 입사시키면 전자-정공의 쌍인 엑시톤 (exciton)이 Bohr 반지름 수준이 되어서 양자점의 크기에 따라 발광색이 변화하는 양자제한효과 (quantum confinement effect)을 보이기 때문에 매우 높은 발광 효율을 관찰할 수 있다. 그러므로 양자점은 그 크기에 따라 에너지 레벨의 분포와 발광 파장 등의 전기적, 광학적 특성이 변화하며 core-shell 형태로 제작하였을 경우 우수한 광 안정성을 가지므로 전자소자, 디스플레이, 에너지 소자에 응용될 수 있다.Semiconductor quantum dots (QDs) are inorganic light-emitting semiconductors. When a quantum dot is made and a light is incident, excitons, which are a pair of electron-holes, become a Bohr radius level and the emission color changes according to the size of the quantum dots. Since the quantum confinement effect is exhibited, a very high luminous efficiency can be observed. Therefore, quantum dots vary in electrical and optical properties such as energy level distribution and emission wavelength depending on their size, and can be applied to electronic devices, displays, and energy devices because they have excellent optical stability when fabricated in the form of a core-shell.

파이전자공액 고분자인 폴리-3-헥실티오펜(P3HT, 이하 "P3HT"는 "폴리-3-헥실티오펜"을 뜻함) 화합물은 유기 태양전지에서 활성층으로 사용되는 전도성 고분자 중 가장 효율이 높은 것으로 알려져 있다. 이는 P3HT가 빛을 흡수해 전자와 정공이 짝을 이룬 엑시톤(exciton)이 형성되고, 이 엑시톤이 확산되어 전자수용체(electron acceptor)와 만나면 전자와 정공이 분리됨으로 전자는 cathode로 이동하고 정공은 anode로 이동하여 원하는 전기를 생산하는 태양전지 메커니즘에서 중요한 역할을 수행하게되는 활성층에 해당된다. The poly-3-hexylthiophene (P3HT, hereinafter referred to as "P3HT" means "poly-3-hexylthiophene"), which is a pi electron conjugated polymer, is the most efficient conductive polymer used as an active layer in an organic solar cell It is known. This is because P3HT absorbs light to form an exciton which is paired with electron and hole. When this exciton is diffused and it meets an electron acceptor, electrons and holes are separated and electrons move to the cathode. To an active layer that plays an important role in the solar cell mechanism that produces the desired electricity.

하이브리드 태양전지의 제품형상은 제조공정에 따라 1) 평면의 무기재료 표면에 고분자를 도포하는 방식에 의한 평면형 2층 구조(planar bilayer), 2) 고분자 중에 무기 나노입자를 현탁시키는 방식에 의한 나노입자/고분자의 블렌드 구조, 3) 고분자와 용해성 무기물질 전구체의 혼합물을 필름으로 형성시키는 방식에 의한 고분자 내에서의 무기재료 제자리(in situ)형성 구조, 4) 무기재료의 경질 나노다공체 또는 나노막대 사이를 고분자로 채우는 방식에 의한 수직형 나노구조 등으로 구분된다.The product shape of the hybrid solar cell depends on the manufacturing process: 1) a planar bilayer structure by applying a polymer to the surface of the inorganic material in the plane, 2) a planar bilayer structure in which the inorganic nanoparticles are suspended in the polymer, / Polymer blend structure, 3) an inorganic material in situ formation structure in a polymer by a method of forming a mixture of a polymer and a soluble inorganic material precursor in a film, and 4) a structure of inorganic nanoporous material or nanorod And a vertical nano structure by filling the polymer with a polymer.

최근 그룹 Ⅳ 및 Ⅲ-Ⅴ족 반도체로부터 성장시킨 나노와이어/나노필러(nanowire/nanopillar)분야에 대한 연구결과로 하이브리드 태양전지에 대한 새로운 연구가 진행되고 있다. 이들 나노구조는 유기재료와 접촉하는 계면의 표면적이 크고 여러가지 기법으로 가공할 수 있는 장점이 있는데, 화학증착(CVD), 레이저 ablation, ㅡㅠㄸ(molecular beam epitaxy), dry ething 등의 방법이 있다. 최근 2~3년간 Si, GaAs, InP, Ge 등과 나노와이어 및 공액 고분자(대부분 P3HT)에 기초한 하이브리드 태양전지에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 또한 나노와이어 성장을 대체하는 다른 시도로는 전기화학 에칭프로세스에 의해 가공된 나노공극 반도체를 활용하는 방법이 있다. Si의 전기화학 에칭으로 형성되는 다공성 구조는 메조포러스(mesoporous)(공극사이즈 5~50㎚)에서 매크로포러스(macroporous)(공극사이즈 수백 ㎚)에 이르기 까지 다양하다.Recently, research on hybrid nanowire / nanopillar nanowire grown from Group IV and III-V semiconductors has been underway. These nanostructures have a large surface area at the interface with the organic material and can be processed by various techniques, such as chemical vapor deposition (CVD), laser ablation, molecular beam epitaxy, dry etch . Recently, researches on hybrid solar cells based on Si, GaAs, InP, Ge, nanowires and conjugated polymers (mostly P3HT) have been conducted for the last 2 to 3 years. Another attempt to replace nanowire growth is to utilize nanoporous semiconductors fabricated by electrochemical etching processes. The porous structure formed by the electrochemical etching of Si varies from mesoporous (pore size 5 to 50 nm) to macroporous (pore size hundreds of nm).

반면, 양자점과 공액 고분자(P3HT)가 외부층을 이루는 하이브리드 나노구조체는 아직 알려지지 않았다. 따라서, 양자점(QD) 표면에 리간드 교환반응을 이용하여, p형 유기 화합물을 결합하는 나노구조체는 태양전지로서 변환효율이 현저히 증가할 것으로 기대된다.
On the other hand, hybrid nanostructures in which quantum dots and conjugated polymers (P3HT) form outer layers are not yet known. Therefore, it is expected that the conversion efficiency of the nanostructure bonding the p-type organic compound to the surface of the quantum dot (QD) using a ligand exchange reaction is increased as a solar cell.

공개특허: 10-2014-0006401Published Patent: 10-2014-0006401

I. L. Medintz et al. Nat. Mater. 4, 435 (2005)I. L. Medintz et al. Nat. Mater. 4, 435 (2005)

본 발명의 목적은 양자점에 벌크한 크기의 파이공액결합 분자가 결합된 나노구조체 및 이의 제조방법과 이를 이용한 전기적 특성이 향상된 광전지소자를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a nanostructure in which a pie conjugated molecule having a bulk size is bonded to a quantum dot, a method for producing the same, and a photovoltaic device having improved electrical characteristics using the same.

양자점은 지름이 수십 나노미터(nm) 이하인 0차원 나노물질이다. 무기물 발광 반도체로 양자점을 만들어 빛을 입사시키면 양자점의 크기에 따라 발광색이 변화하는 양자제한효과 (quantum confinement effect)가 관찰된다. 크기에 따라 에너지 레벨의 분포와 발광 파장 등의 특성이 변하며 core-shell 형태로 제작할 경우 광 안정성을 갖는다. 따라서 반도체 기반 양자점은 전자소자, 디스플레이, 에너지 소자에 응용될 수 있다. Quantum dots are zero-dimensional nanomaterials with diameters below tens of nanometers (nm). When quantum dots are formed with inorganic light emitting semiconductors, quantum confinement effect is observed in which the emission color changes depending on the size of the quantum dots. The distribution of the energy level and the characteristics of the emission wavelength are changed depending on the size, and the optical stability is obtained when the core-shell is fabricated. Therefore, semiconductor-based quantum dots can be applied to electronic devices, displays, and energy devices.

반면 파이공액결합을 지닌 화합물은 구성하는 탄소원자의 파이(π) 궤도에 있는 전자들이 교대로 결합하는 구조 때문에 전기전도 특성이 우수하고 자체 발광특성을 보이는 반도체로서 스마트폰 등의 디스플레이 장치에 사용되는 OLED (organic light emitting device) 발광소재로 널리 사용되고 있다. 이러한 파이공액결합 분자와 양자점의 혼성체는 플렉시블 디스플레이 장치에 발광다이오드를 위한 신규한 물질로서 사용될 수 있다. 또한 강화된 전하 전달 효율을 지닌 혼성체는 나노스케일의 광전지 소자로도 사용될 수 있다.On the other hand, a compound having a pi conjugate bond has excellent electric conduction characteristics due to a structure in which electrons in a pi (π) orbit of the constituent carbon atoms are alternately bonded, and exhibits self-luminescence characteristics. As a semiconductor, (organic light emitting device) emitting material. Such a hybrid of a pi conjugated molecule and a quantum dot can be used as a novel material for a light emitting diode in a flexible display device. Hybrid materials with enhanced charge transfer efficiency can also be used as nanoscale photovoltaic devices.

양자점과 파이공액결합 분자 사이에 에너지 전달(energy transfer) 및 전하전달(charge transfer) 효율 조절은 양자점과 파이공액결합 분자 사이의 거리와 스펙트럼의 중첩 정도에 따라 행할 수 있다. 여기서 에너지 전달은 발광하는 두 분자에서 에너지 갭이 조금 더 큰 물질(donor)의 발광에너지가 가까운 곳에 위치해 있는 에너지 갭이 조금 더 작은 물질(acceptor)로 전달되는 현상을 말한다. 이때 donor의 발광 스펙트럼과 acceptor의 흡수 스펙트럼의 겹침이 좋아야 하는데 이는 donor와 acceptor 분자 사이의 거리를 조절하여 에너지 전달의 정도를 조절하게 되며 거리의 6승에 반비례 하는 경향을 보인다. 즉 에너지 전달에 있어서 한계거리는 1 ~ 10 nm로 1 nm 이하가 되는 경우에는 발광이 소멸하는 소광(quenching) 현상이 나타나며 약 10 nm 이상이 되는 경우에는 에너지 전달이 거의 일어나지 않는다. Control of energy transfer and charge transfer efficiency between the quantum dot and the pi conjugated molecule can be done according to the distance between the quantum dot and the pi conjugated molecule and the degree of superposition of the spectrum. Here, the energy transfer refers to a phenomenon in which the energy gap of the light emitting material of a slightly larger material (donor) is transmitted to an acceptor having a smaller energy gap in two emitting molecules. At this time, the overlap of the absorption spectrum of the acceptor with the emission spectrum of the donor should be good, which controls the degree of energy transfer by adjusting the distance between donor and acceptor molecules, and tends to be inversely proportional to the sixth power of distance. That is, in the energy transfer, the limiting distance is 1 to 10 nm, and when the thickness is less than 1 nm, the quenching phenomenon disappears, and when the thickness is more than about 10 nm, the energy transfer is hardly caused.

또한, 전하 전달(charge transfer)은 상기한 donor와 acceptor 분자들이 서로 가까이 위치할 때 여기된 물질(donor)의 전하가 다른 물질(acceptor)로 직접 전달되는 현상을 뜻하며, donor와 acceptor의 전자궤도가 겹칠 때 가능하므로 두 물질사이의 거리가 1 nm 이하로 매우 가까울 때 일어난다.In addition, charge transfer refers to the phenomenon that the charge of an excited donor is directly transferred to another acceptor when the donor and acceptor molecules are located close to each other, and the electron orbit of the donor and the acceptor It is possible when overlapping, so it occurs when the distance between two substances is very close to 1 nm or less.

본 발명은 이러한 현상을 이용하여 양자점을 내부층(코어층)으로 하고 파이공액결합 구조의 화합물을 껍질층(셀층)으로 하는 나노구조체를 제공하며, 양 물질간의 거리 조절함으로써 나노크기의 광전자 소자의 핵심물질을 제공한다.
The present invention provides a nanostructure using quantum dots as an inner layer (core layer) and a compound of a pi conjugated structure as a shell layer (cell layer), and by controlling the distance between both materials, Provide core material.

본 발명에 따른 무기-유기 하이브리드 나노구조체는 양자점을 반도체 무기물로 하고 내부층(코어층)을 형성하며, 화합물인 폴리-3-헥실티오펜(P3HT)을 껍질층(셀층)으로 하는 나노구조체로서, n형과 p형 반도체 접합형태의 구조를 지니고 있어, 전자와 정공이 매우 잘 전달될 수 있고, 태양전지 등의 광기전 효과를 이용한 장치에서 우수한 효과를 제공할 수 있다. 또한 본 발명에서 제공하는 제조방법은 코어-쉘층으로 이루어진 나노구조체를 쉽고 빠르게 제조할 수 있는 방법으로 대량생산에 적용할 수 있다.The inorganic-organic hybrid nanostructure according to the present invention is a nanostructure having a quantum dot as a semiconductor inorganic material, forming an inner layer (core layer), and a poly-3-hexylthiophene compound (P3HT) as a shell layer , and n-type and p-type semiconductor junctions. Thus, electrons and holes can be transmitted very well, and an excellent effect can be obtained in a device using a photoconductive effect such as a solar cell. Also, the manufacturing method provided by the present invention can be applied to mass production in a way that a nanostructure composed of a core-shell layer can be manufactured easily and quickly.

도 1은 양자점(QD)-폴리-3-헥실티오펜(P3HT) 혼성 나노구조체를 나타낸다.
도2는 (a) 녹색 양자점, (b) QD-P3HT-3000 혼성체, (c) QD-P3HT-6000 혼성체 및 (d) QD-P3HT-10000 혼성체의 HR-TEM 이미지를 나타낸다.
(여기서 3000, 6000, 10000은 P3HT의 분자량을 뜻하는 숫자이다. 이하 상기의 숫자는 동일한 의미를 뜻한다.)
도 3은 P3HT-3000, P3HT-6000, P3HT-10000의 XRD 패턴을 나타낸다.
도 4는 P3HT, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 FT-IR 스펙트라 이미지를 나타낸다.
도 5는 (a) QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 Normalized UV-Vis 흡수 스펙트라와 (b) 녹색 QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 Normalized solution PL 스펙트라를 나타낸다.
도 6은 녹색 QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 LCM 스펙트라를 나타낸다.
도 7은 단일 QD-P3HT 혼성체를 이용하여 광반응 I-V특성의 전도성 원자힘 현미경(conducting atomic force microscope(CAFM))의 개념도(왼쪽) 및 QD-P3HT 혼성체의 에너지 밴드 다이아그램(왼쪽)을 나타낸다.
도 8은 (a), (b), (c)는 각각 QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 AFM 표면 프로파일이고, (d), (e), (f)는 각각 QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000의 어두운 상태 및 광반응 I-V 특성 곡선을 나타내며, (g), (h), (i)는 각각 QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 풀스케일 측정에서의 어두운 상태 및 광반응 I-V 특성 곡선을 나타낸다.
도 9는 (a), (b), (c)는 각각 QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 전이흡수(transient absorption(시분해 흡수차; time-resolved absorption differnce)) 스펙트라를 나타낸다. (d)는 0.3 ps에서 레이저 펌핑후 QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 시분해 흡수차 스펙트럼(time-resolved differnce absorption spectra)을 타나낸다.
도 10 (a)는 녹색 QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 시분해 광발광(time-resolved photoluminescence:trPL) mapping 이미지를 나타내고, (b)는 녹색 QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 Normalized 시분해 광발광 감쇄 곡선을 나타낸다.
Figure 1 shows a quantum dot (QD) -poly-3-hexylthiophene (P3HT) hybrid nanostructure.
FIG. 2 shows HR-TEM images of (a) green quantum dot, (b) QD-P3HT-3000 hybrid, (c) QD-P3HT-6000 hybrid and (d) QD-P3HT-10000 hybrid.
(Where 3000, 6000, and 10000 are numbers representing the molecular weight of P3HT, the numbers below have the same meaning)
Figure 3 shows the XRD patterns of P3HT-3000, P3HT-6000 and P3HT-10000.
Figure 4 shows FT-IR spectra of P3HT, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 hybrids.
FIG. 5 shows the results of (a) normalized UV-Vis absorption spectra of QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 hybrids and (b) green QD, QD-P3HT- , And QD-P3HT-10000 hybridized product.
6 shows the LCM spectra of green QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 hybrids.
FIG. 7 is a conceptual diagram (left) of a conducting atomic force microscope (CAFM) using a single QD-P3HT hybrid and an energy band diagram (left) of a QD-P3HT hybrid .
8 (a), (b) and (c) are AFM surface profiles of the QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD- (g), (h) and (i) are QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT- 3000, QD-P3HT-6000, and QD-P3HT-10000 hybrid in a full-scale measurement.
FIG. 9 is a graph showing the transient absorption (time-resolved) of QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT- absorption differnce) spectra. (d) shows the time-resolved differnce absorption spectra of QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 hybrids after laser pumping at 0.3 ps.
10 (a) shows a time-resolved photoluminescence (trPL) mapping image of green QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD- Green QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 hybrid materials.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 양자점으로 이루어진 코어(core)층과 파이공액결합 구조의 화합물로서 폴리-3-헥실티오펜(P3HT)이 외부(shell)층으로 이루어진 나노구조체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a nanostructure comprising a core layer made of quantum dots and a shell-layered poly-3-hexylthiophene (P3HT) as a compound having a pi conjugated structure.

양자점(QDs)은 일반적으로 코어/쉘 구조를 갖는 중심 입자로 구성될 수 있고, 상기 중심 입자의 표면에 결합된 리간드로 구성되어 제공되어 질 수 있다. 상기 중심 입자의 코어/쉘 구조의 예로서는, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe과 같은 II-VI족 화합물 반도체 나노결정, GaN, GaP, GaAs, InP, InAs와 같은 III-V족 화합물 반도체 나노결정 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 CdSe/ZnS 등을 사용할 수 있다. QDs can generally be composed of core particles having a core / shell structure and can be provided with ligands bonded to the surface of the core particles. Examples of the core / shell structure of the core particle include II-VI group compound semiconductor nanocrystals such as CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, and HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InAs III-V group compound semiconductor nanocrystals, or a mixture thereof, and specifically, for example, CdSe / ZnS and the like can be used.

본 발명에 구체적인 예에서는, 상기 코어층을 이루는 양자점은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InAs로 이루어진 군에서 선택되는 2종의 조합이고, 바람직하게는 CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, CdS/ZnSe, CdS/ZnS, CdTe/ZnSe, CdTe/ZnS에서 선택되며, 보다 바람직하게는 CdSe/ZnS가 코어층을 이루는 나노구조체를 제공한다. In a specific example of the present invention, the quantum dots constituting the core layer include two kinds of quantum dots selected from the group consisting of CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP and InAs ZnS, CdSe / ZnSe, CdS / ZnSe, CdS / ZnS, CdTe / ZnSe and CdTe / ZnS, and more preferably CdSe / ZnS as a core layer .

또한 상기 양자점 표면에 형성시키는 리간드는 양자점의 중심 입자들이 쉽게 서로 응집되어 소광(quenching)되는 것을 방지하는 역할을 하며, 또한 리간드는 중심 입자와 결합하여, 중심 입자가 소수성(hydrophobic)을 갖도록 한다. 리간드의 예로서는, 탄소수 6 내지 30의 알킬기를 갖는 아민계 화합물이나 카르복시산 화합물 등을 들 수 있다. 이러한 리간드는 리간드 교환반응에 의해 폴리-3-헥실티오펜(P3HT)으로 치환되어 코어-쉘로 이루어진 나노구조체를 제공할 수 있다.Also, the ligand formed on the surface of the quantum dots serves to prevent the central particles of the quantum dots from easily aggregating and quenching, and the ligand binds to the center particle to make the center particle hydrophobic. Examples of the ligand include an amine compound or a carboxylic acid compound having an alkyl group having 6 to 30 carbon atoms. Such ligands can be substituted with poly-3-hexylthiophene (P3HT) by a ligand exchange reaction to provide a nanostructure consisting of a core-shell.

본 발명에서 구체적인 예로서, 상기 폴리-3-헥실티오펜의 분자량은 3000 내지 10,000인 것을 특징으로 하는 나노구조체인 것을 특징으로 한다.As a specific example of the present invention, the poly-3-hexylthiophene has a molecular weight of 3000 to 10,000.

본 발명에서 상기 나노구조체의 직경은 17 내지 23 nm일 수 있다.In the present invention, the diameter of the nanostructure may be 17 to 23 nm.

본 발명의 또다른 구체적인 예에서, 외부층을 형성하는 파이공액결합 구조의 화합물로서 폴리-3-헥실티오펜 화합물은 하기 <화학식 1>로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 나노구조체를 제공한다.In another specific example of the present invention, a poly-3-hexylthiophene compound as a compound of a pi conjugated structure forming an outer layer is a compound represented by the following formula (1).

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure 112014109669392-pat00001
Figure 112014109669392-pat00001

본 발명에서, 상기 <화학식 1>에서 n이 10 내지 100인 화합물인 것 경우 바람직한 나노구조체를 제공하고, 보다 바람직하게는 n이 15 내지 62인 화합물인 경우의 화합물로 외부층을 이루는 나노구조체이다. 여기서 X는 할로겐을 뜻하며, 바람직하게는 F, Cl, Br, I이고 보다 바람직하게는 Br인 화합물이다.In the present invention, when n is 10 to 100 in the formula (1), the compound is a preferred nanostructure, and more preferably, n is 15 to 62, which is a nanostructure constituting the outer layer . Wherein X is halogen, preferably F, Cl, Br, I and more preferably Br.

또한, 본 발명은 a) 2종의 무기 반도체 물질로 코어-쉘 양자점을 제조하는 단계; b) 파이공액결합의 화합물로서 폴리-3-헥실티오펜을 화학적으로 합성하는 단계; c) 상기 화합물의 말단에 작용기를 도입하는 단계; d) 상기 화합물을 양자점 표면에 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양자점과 P3HT 화합물이 코어-쉘층으로 이루어진 나노구조체의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: a) fabricating core-shell quantum dots with two types of inorganic semiconductor material; b) chemically synthesizing poly-3-hexylthiophene as a compound of the pi conjugated bond; c) introducing a functional group at the terminal of said compound; d) introducing the compound into a surface of a quantum dot, wherein the quantum dot and the P3HT compound are composed of a core-shell layer.

또한 본 발명의 구체적인 예에서, 상기 b)단계에서 폴리-3-헥실티오펜은 하기 <화학식 2>로 나타내는 화합물을 합성하는 단계를 포함하는 제조방법을 제공한다.Also, in a specific example of the present invention, a method for producing poly-3-hexylthiophene in the step b) is provided, comprising the step of synthesizing a compound represented by the following formula (2).

<화학식 2>(2)

Figure 112014109669392-pat00002
Figure 112014109669392-pat00002

상기 <화학식 2>에서 n이 10 내지 100인 화합물인 것 경우 바람직한 나노구조체를 제공하고, 보다 바람직하게는 n이 15 내지 62인 화합물인 경우의 화합물로 외부층을 이루는 나노구조체 제조방법을 제공한다. 여기서 X는 할로겐을 뜻하며, 바람직하게는 F, Cl, Br, I이고 보다 바람직하게는 Br인 화합물이다.
In the above formula 2, when n is a compound having a number of from 10 to 100, the present invention provides a preferred nanostructure, and more preferably, a compound having n = 15 to 62, . Wherein X is halogen, preferably F, Cl, Br, I and more preferably Br.

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 하기 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be apparent to those of ordinary skill in the art.

실시예 1 : CdSe-ZnS core-shell Green 양자점의 합성 Example 1: Synthesis of CdSe-ZnS core-shell Green quantum dot

CdO (0.4 mmol)과 zinc acetate (4 mmol), oleic acid (5.5 mL)를 1-octadecene (20 mL)과 함께 반응 기구에 넣고 150 ℃로 가열 한다. Zinc에 oleic acid가 치환되고 불순물로 나온 acetic acid를 제거하기 위해 100 mTorr 의 진공을 20 분간 걸어준다. 그리고 310 ℃의 열을 가해 주면 투명한 색의 혼합물이 된다. 20분간 310 ℃로 유지한 후에 0.1 mmol의 Se powder와 4 mmol의 S powder를 3 mL의 trioctylphosphine에 용해시킨 Se, S solution을 Cd(OA)2, Zn(OA)2 solution이 들어있는 반응 기구에 빠르게 주입한다. 이 혼합물을 310 ℃에서 10분간 성장시킨 후 ice bath를 이용하여 성장을 중단시킨다. Ethanol로 침전시켜 원심분리기를 이용하여 양자점을 분리하고 여분의 불순물은 chloroform과 ethanol을 이용하여 씻어낸다.CdO (0.4 mmol), zinc acetate (4 mmol) and oleic acid (5.5 mL) are added to the reactor together with 1-octadecene (20 mL) and heated to 150 ° C. Oleic acid is substituted for zinc and a vacuum of 100 mTorr is applied for 20 minutes to remove acetic acid, which is an impurity. And when heat of 310 ℃ is applied, it becomes a mixture of transparent color. The one in which Se, S solution dissolving S powder in 0.1 mmol of Se powder and 4 mmol in 3 mL trioctylphosphine after maintained at 310 ℃ 20 minutes to Cd (OA) 2, Zn ( OA) reaction containing 2 solution mechanism Immediately inject. The mixture was grown at 310 ° C for 10 minutes and then stopped by using an ice bath. Ethanol precipitate, and the quantum dots are separated using a centrifuge. The excess impurities are washed off with chloroform and ethanol.

FT-IR (NaCl pellet, cm-1) : 2800-3000 (alkane C-H), 1617 (C=O)
FT-IR (NaCl pellet, cm -1 ): 2800-3000 (alkane CH 3), 1617 (C = O)

실시예 2 : P3HT와 양자점(QD)을 결합한 나노구조체의 제조 Example 2: Preparation of nanostructure combining P3HT and QD

폴리머의 분자량은 일정한 모노머의 농도와 Ni(dppp)Cl2 농도의 조정에 따라 조절할 수 있다. 2,5-Dibromo-3-hexylthiophene(3.26g, 10 mmol)을 100 mL tetrahydrofuran(THF)에 용해시키고 질소 가스하에서 교반시킨다. tert-butylmagnesium chloride의 diethyl ether 2M 용액(5.0 mL, 10 mmol)을 주사기를 이용하여 첨가하고, 2 시간동안 이 혼합물을 환류시킨다. 오일 베스를 제거하고, 반응혼합물을 23-25 ℃로 냉각시킨 후, Ni(dppp)Cl2 (0.55, 0.37, 0.19 mmol)을 무수 THF 완충용액으로 만들어 첨가시킨다. Ni(dppp)Cl2 농도가 감소함에 따라 allyl-P3HT의 분자량(Mw)이 3000 Da(Mw = 2.9 x 103, PDI = 1.14), 6000 (Mw = 6.6 x 103, PDI = 1.08), 10000(Mw = 9.8 x 103, PDI = 1.11)로 각각 증가한다. 혼합물을 상온에서 15분동안 교반하고, 알릴마그네슘 브로마이드의 diethyl ether 1M 용액(4.5 mL, 4.5 mmol)을 주사기를 이용하여 첨가한다. 혼합물을 다시 5분 동안 추가로 교반하고나서 메탄올에 부으면 고분자가 침전된다. 고분자를 원통여과지로 필터를 하고 속실렛(soxhlet) 추출에 의해 메탄올, 헥산, 클로로포름으로 세척한다. 고분자를 클로로포름 추출액으로부터 분리한다. The molecular weight of the polymer can be controlled by adjusting the concentration of a certain monomer and the concentration of Ni (dppp) Cl 2 . 2,5-Dibromo-3-hexylthiophene (3.26 g, 10 mmol) is dissolved in 100 mL of tetrahydrofuran (THF) and stirred under nitrogen gas. A 2M solution of diethyl ether (5.0 mL, 10 mmol) in tert-butylmagnesium chloride is added using a syringe and the mixture is refluxed for 2 h. The oil bath is removed and the reaction mixture is cooled to 23-25 ° C before adding Ni (dppp) Cl 2 (0.55, 0.37, 0.19 mmol) to anhydrous THF buffer. As the concentration of Ni (dppp) Cl 2 decreases, the molecular weight (Mw) of allyl-P3HT becomes 3000 Da (Mw = 2.9 x 10 3 , PDI = 1.14), 6000 (Mw = 6.6 x 10 3 , PDI = 1.08) (Mw = 9.8 x 10 3 , PDI = 1.11). The mixture was stirred at room temperature for 15 minutes and a 1 M solution of diethyl ether (4.5 mL, 4.5 mmol) of allylmagnesium bromide was added via syringe. The mixture is further stirred for another 5 minutes and then poured into methanol to precipitate the polymer. The polymer is filtered with a cylindrical filter paper and washed with methanol, hexane and chloroform by soxhlet extraction. The polymer is separated from the chloroform extract.

2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone(DMPA) 및 티올 화합물(에탄다이티올:ethanedithiol)은 시그마 알드리치에서 구매하였고 이를 더 이상의 정제없이 사용하였다.2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA) and a thiol compound (ethanedithiol) were purchased from Sigma-Aldrich and used without further purification.

Thiol-ene click 반응을 이용하여 thiol 말단기를 지닌 P3HT 제조하였다. 알릴-터미네이티드 P3HT(0.08 g), 1,2-에탄다이티올(0.8 mL, 9.5 mmol) 및 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone(DMPA)(0.0166 g, 0.10 mmol)을 8 mL THF에 용해시키고, 세번 냉각-펌프-해동(freezw-pump-thaw) 사이클을 거친고나서 365 nm(VIlber Lourmat VL-4 LC)로 상온에서 4시간 동안 조사하면서 교반시킨다. 광 파원는 4 W이다. 반응 혼합물은 메탄올로 침전시키고 정량적으로 알릴 말단기가 티올 작용기로 된 것은 1H NMR로 확인하였다.Thiol-ene click reaction was used to prepare P3HT with thiol termination. (0.016 g, 0.10 mmol) and allyl-terminated P3HT (0.08 g), 1,2-ethanedithiol (0.8 mL, 9.5 mmol) and 2,2-dimethoxy-2- phenylacetophenone And stirred for 3 hours at room temperature with 365 nm (VIlber Lourmat VL-4 LC) after 3 cycles of freezw pump-thaw cycles. The light source is 4W. The reaction mixture was precipitated with methanol and quantitatively the allyl end group was converted to the thiol functional group by 1 H NMR.

올레인산-안정화된 CdSe/ZnS 양자점(5 mg)과 티올기가 말단기에 있는 P3HT(50 mg)을 클로로포름 5 mL 및 에탄올 5 mL에 분산시키고, 3시간 동안 초음파처리를 하였다. 클로로포름 40mL를 혼합물에 첨가하여 11-mercapto-1-undecanol-capped CdSe/ZnS 양자점(QD)을 침전시켰다. 도 1은 상기와 같은 방법으로 제조된 양자점-P3HT 혼성 나노구조체의 단면도를 나타내고 있다.Oleic acid-stabilized CdSe / ZnS quantum dots (5 mg) and P3HT (50 mg) in the terminal group of the thiol group were dispersed in 5 mL of chloroform and 5 mL of ethanol and ultrasonicated for 3 hours. 40 mL of chloroform was added to the mixture to precipitate 11-mercapto-1-undecanol-capped CdSe / ZnS quantum dots (QD). FIG. 1 is a cross-sectional view of a quantum dot-P3HT hybrid nanostructure produced by the above method.

Figure 112014109669392-pat00003
Figure 112014109669392-pat00003

Figure 112014109669392-pat00004
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[시험예 및 분석][Test Example and Analysis]

도 2a에 나타난 것 처럼, CdSe/ZnS 양자점의 고 해상도 투과 전자현미경(HR-TEM) 이미지를 보면, 각 QD의 직경이 8 ±2 nm로 측정되었다. QD-P3HT-3000 혼성체, (c) QD-P3HT-6000 혼성체 및 (d) QD-P3HT-10000 혼성체는 각각 18 ±1, 20 ±1 및 22 ±1 nm로 측정되었다. P3HT의 분자량이 증가함에 따라 QD-P3HT 혼성체의 크기도 다소 증가하였다.As shown in FIG. 2A, in a high-resolution transmission electron microscope (HR-TEM) image of the CdSe / ZnS quantum dots, the diameter of each QD was measured to be 8 ± 2 nm. QD-P3HT-3000 hybrid, (c) QD-P3HT-6000 hybrid and (d) QD-P3HT-10000 hybrid were measured as 18 ± 1, 20 ± 1 and 22 ± 1 nm, respectively. As the molecular weight of P3HT increased, the size of QD-P3HT hybrid increased slightly.

다양한 분자량을 지닌 티올기가 작용기화된 P3HT의 XRD 패턴은 고분자 사슬 순으로 보여지게 측정되었다(도 3 참조). QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000의 결정 크기는 각각 8.4, 9.5 및 9.7 nm로 측정되었다. P3HT 분자량의 증가함에 따라 결정의 크기도 증가하였다.XRD patterns of P3HT functionalized with thiol groups with various molecular weights were measured in order of polymer chain (see FIG. 3). The crystal sizes of QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 were measured to be 8.4, 9.5 and 9.7 nm, respectively. As the molecular weight of P3HT increased, the size of crystals increased.

FT-IR 스펙트럼 결과를 보면, 727 cm-1의 피크가 헥실기의 메틸락(methyl rock)을 나타내고, 827 cm-1 및 889 cm-1은 각각 티오펜 링의 C-H 맨딩과 CH3 터미널 락킹(terminal rocking)에 의해 나타나는데 이는 QD-P3HT 혼성체에서 P3HT가 존재하고 있다는 것을 보여주는 것이다(도 4 참조).FT-IR spectra show that a peak at 727 cm -1 represents the methyl rock of the hexyl group and 827 cm -1 and 889 cm -1 represent the CH manding of the thiophene ring and the CH 3 terminal locking rocking, indicating that P3HT is present in QD-P3HT hybrids (see FIG. 4).

Normalized UV-Vis 흡수 스펙트라를 보면, QD-P3HT-3000 혼성체에서 P3HT의 파이(π)-파이(π)* 전이피크는 약 433 nm에서 나타났다. 이 파이-파이* 전이피크는 QD-P3HT-6000와 QD-P3HT-10000인 경우 각각 454 nm와 480 nm로 장파장쪽으로 이동 되었다. 이 파이-파이* 전이피크의 장파장쪽 이동은 P3HT의 길게 늘어진 평면구조에 의한 것이다. 혼성체에서 P3HT의 분자량이 증가할 수로 QD-P3HT 혼성체의 UV-Vis 흡수 스펙트라는 점점 흡수 폭이 넓어지며 부가적으로 피크가 563 nm 및 603 nm에서 보여진다. 이는 혼성체의 쉘층에서 P3HT의 강화된 내부-사슬 상호작용에 기인한 것이다. 이 결과는 QD-P3HT-10000 혼성체의 P3HT 사슬의 내부-사슬 상호작용이 다른 것보다 강한다는 것을 나타내는 것이다(도 5(a) 참조). In normalized UV-Vis absorption spectra, the P3HT-pi (pi) * transition peak in QD-P3HT-3000 hybrids appeared at about 433 nm. The pi-pi * transition peak was moved when the QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 to 454 nm and 480 nm respectively, to the long wavelength side. The long-wavelength shift of this pi-pi * transition peak is due to the elongated planar structure of P3HT. As the molecular weight of P3HT increases in the hybrid, the UV-Vis absorption spectrum of QD-P3HT hybrids widens the absorption width more and additionally the peaks are observed at 563 nm and 603 nm. This is due to the enhanced internal-chain interaction of P3HT in the shell layer of the hybrid. This result indicates that the internal-chain interaction of the P3HT chain of the QD-P3HT-10000 hybrid is stronger than the other (see Fig. 5 (a)).

Normalized solution PL 스펙트라를 보면, 530 nm에서 QD의 PL 피크가 나타나는데 이는 녹색발광을 의미한다. QD-P3HT 혼성체의 주 피크는 약 580 nm에서 나타난다. QD-P3HT 혼성체의 라인 넓이와 어깨피크는 P3HT의 분자량에 따라 다르게 나타났다. Qd-P3HT-6000과 QD-P3HT-10000 혼성체에서 나타나는 약 630 nm의 PL 어깨피크는 P3HT 메인 사슬의 강화된 내부-사슬 상호작용에 의해 생기는 것이다. QD-P3HT-10000에서 PL 및 optical 흡수 피크는 명백하게 구별된다. QD-P3HT-3000 혼성체의 PL 스펙트럼이 가장 브로드한 피크를 지녔다. 약 530 nm의 녹색 양자점의 PL은 도 5(b)에서 보여지는 것 처럼 QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000에서 감소되는데 이는 QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000에서 에너지/전하 전달이 보다 효율적이라는 것을 보여준다. Normalized solution PL spectra reveal a PL peak of QD at 530 nm, which means green emission. The main peak of the QD-P3HT hybrid appears at about 580 nm. The line width and shoulder peak of the QD-P3HT hybrid were different depending on the molecular weight of P3HT. The PL shoulder peak at about 630 nm in the Qd-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 hybrids is due to the enhanced internal-chain interaction of the P3HT main chain. The PL and optical absorption peaks in QD-P3HT-10000 are clearly distinguished. The PL spectrum of the QD-P3HT-3000 hybrid has the broadest peak. QD-P3HT-6000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-6000 as shown in FIG. 5 (b) At 10000, energy / charge transfer is more efficient.

녹색 QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 LCM 스펙트라를 보여주는 도 6을 살펴보면, P3HT의 분자량이 증가하면서 PL의 세기가 감소하는데 이는 고분자 사슬의 증가와 함께 사슬간의 파이-파이 상호작용에 의하여 에시머를 형성하며 형광이 소광되기 때문으로 판단된다. 아울러 600-700 nm에서 약한 어깨 PL 피크가 QD-P3HT 혼성체에서 측정되는데 이는 P3HT의 엑시머 형성 때문이다. 이 결과로 부터 QD에서 P3HT로 효율적인 전하 전달이 되고 있다는 것을 알 수 있다.6 showing the LCM spectra of the green QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 hybrids, PL intensity decreases as the molecular weight of P3HT increases, It is judged that fluorescence is extinguished by forming an emitter by the interaction of pi - pi between the chains. At 600-700 nm, a weak shoulder PL peak is measured in the QD-P3HT hybrid because of the excimer formation of P3HT. From these results, it can be seen that efficient charge transfer from QD to P3HT is achieved.

QD-P3HT 혼성체의 광전지 특성을 측정하기 위해 유도 원자힘 현미경(CAFM)으로 측정하였다(도 7 참조). QD-P3HT-10000 혼성체는 P3HT 사슬이 매우 잘 정렬되었고 높은 분자량으로 인해 강한 내부-사슬 상호작용으로 p형 P3HT와 양자점(QD) 사이에 보다 효율적이고 빠른 전하 이동이 일어난다는 것을 알 수 있었다(도 8 내지 10 참조). 또한 QD-P3HT-3000, QD-P6000, QD-P3HT-10000 혼성체는 P3HT의 사슬길이 증가에 따라 태양전지 효율(PCE)이 각각 0.10%, 0.16% 및 0.22%로 증가되었다. 이는 P형 P3HT와 QD 사이에서 전이이동이 분자량이 증가함에 따라 향상된다는 것을 보여준다. To measure the photovoltaic properties of the QD-P3HT hybrids, they were measured by an atomic force microscope (CAFM) (see FIG. 7). The QD-P3HT-10000 hybrid was found to have more efficient and faster charge transfer between p-type P3HT and quantum dots (QD) due to the well-aligned P3HT chains and strong internal-chain interactions due to their high molecular weight 8 to 10). In addition, QD-P3HT-3000, QD-P6000 and QD-P3HT-10000 hybrids increased the solar cell efficiency (PCE) by 0.10%, 0.16% and 0.22%, respectively, with increasing chain length of P3HT. This shows that the transfer shift between P-type P3HT and QD increases with increasing molecular weight.

전이흡수(transient absorption(시분해 흡수차; time-resolved absorption differnce)) 스펙트라 결과로 양자점과 P3HT사이의 전하전달이 잘 되는 지를 볼 수 있는데, 510 nm 레이저를 흡수한 QD-P3HT의 녹색 QD에서 광유도 전하는 몇 피코초(picoseconds(ps))내에 P3HT로 전달된다. 혼성체의 바닥상태 흡수에 따르는 전하이동의 감쇄에 해당되는 네가티브 밴드를 볼 수 있더. 550-600 nm 파장사이에서 곡선 감쇄가 QD-P3HT-10000이 QD-P3HT-6000보다 느리게 나타냈다. 이는 양자점으로부터 P3HT-10000로 전하 이동의 효율성550 nm에서 QD-P3HT-6000과 QD-P3HT-10000이 네가티브 피크를 보이는 것은 양자점의 바닥상태 흡수를 나타내는데 이는 양자점과 파이공액 P3HT가 매우 잘 혼성화되었다는 것을 뜻한다(도 9 참조).The transient absorption (time-resolved absorption differnce) spectra results show whether the charge transfer between the quantum dots and P3HT is successful. In the green QD of the QD-P3HT absorbing the 510 nm laser, The charge is delivered to the P3HT within a few picoseconds (ps). A negative band corresponding to the attenuation of the charge movement due to the absorption of the bottom state of the hybrid body can be seen. QD-P3HT-10000 was slower than QD-P3HT-6000 with curve attenuation between wavelengths of 550-600 nm. This shows that QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 exhibit negative peaks at 550 nm of charge transfer efficiency from QD to P3HT-10000 demonstrate the absorption of the bottom states of the QDs because they are very well hybridized with QD-P3HT- (See FIG. 9).

도 10 (a)는 녹색 QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000, QD-P3HT-10000 혼성체의 시분해 광발광(time-resolved photoluminescence:trPL) mapping 이미지를 나타는데 이는 혼성체의 엑시톤 수명을 살펴보기 위한 것이다. 양자점은 가장 밝은 적색 발과특성을 보였고 이는 상대적으로 긴 엑시톤 수명을 나타내는 것이다. 반면 QD-P3HT-10000은 가장 어두웠고 이는 짧은 에시톤 수명을 뜻하는 것이다. 이는 P3HT의 분자량이 클수록 trPL mapping 이미지가 어둡게 된다.10 (a) shows a time-resolved photoluminescence (trPL) mapping image of green QD, QD-P3HT-3000, QD-P3HT-6000 and QD-P3HT-10000 hybrids, This is to look at the life of the exciton. The quantum dots showed the brightest red foot and characteristics, indicating a relatively long exciton lifetime. On the other hand, QD-P3HT-10000 is the darkest, which means short acid life. The larger the molecular weight of P3HT, the darker the trPL mapping image.

Claims (15)

양자점으로 이루어진 코어(core)층;
파이공액결합 구조의 화합물로서 폴리-3-헥실티오펜(P3HT)이 외부(shell)층;
으로 이루어진 나노구조체에 있어서,
상기 나노구조체는 하기 <화학식 1>로 나타내는 것을 특징으로 하는 나노구조체
<화학식 1>

Figure 112016036313760-pat00017

(상기 <화학식 1>에서 n이 10 내지 100이고 X는 할로겐을 뜻한다.)
A core layer made of quantum dots;
Poly-3-hexylthiophene (P3HT) as a compound of a pi conjugated structure is a shell layer;
In the nanostructure,
Wherein the nanostructure is represented by the following formula (1)
&Lt; Formula 1 >

Figure 112016036313760-pat00017

(In the above formula 1, n is from 10 to 100 and X represents halogen.)
제1항에 있어서, 상기 양자점은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InAs로 이루어진 군에서 선택되는 2종의 조합인 것을 특징으로 하는 나노구조체
The quantum dot of claim 1, wherein the quantum dot is a combination of two selected from the group consisting of CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, Nano structure
제2항에 있어서, 상기 양자점은 CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, CdS/ZnSe, CdS/ZnS, CdTe/ZnSe, CdTe/ZnS에서 선택되는 것을 특징으로 하는 나노구조체
3. The nanostructure according to claim 2, wherein the quantum dot is selected from the group consisting of CdSe / ZnS, CdSe / ZnSe, CdS / ZnSe, CdS / ZnS, CdTe / ZnSe,
제1항에 있어서, 상기 폴리-3-헥실티오펜의 분자량(Mw)은 3000 내지 10,000인 것을 특징으로 하는 나노구조체
2. The nanostructure according to claim 1, wherein the poly-3-hexylthiophene has a molecular weight (Mw) of 3000 to 10,000.
제1항에 있어서, 상기 나노구조체 직경은 17 내지 23nm인 것을 특징으로 하는 나노구조체2. The nanostructure according to claim 1, wherein the nanostructure has a diameter of 17 to 23 nm 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 <화학식 1>에서 n은 15 내지 62인 화합물인 것을 특징으로 하는 나노구조체2. The nanostructure according to claim 1, wherein in the formula 1, n is from 15 to 62, 제1항에 있어서, 상기 <화학식 1>에서 X는 Br인 화합물인 것을 특징으로 하는 나노구조체2. The nanostructure according to claim 1, wherein X in the formula (1) is Br. a) 2종의 무기 반도체 물질로 코어-쉘 양자점을 제조하는 단계;
b) 파이공액결합의 화합물로서 폴리-3-헥실티오펜(P3HT)을 화학적으로 합성하는 단계;
c) 상기 화합물의 말단에 작용기를 도입하는 단계;
d) 상기 화합물을 양자점 표면에 도입하는 단계;
를 포함하고, 상기 d) 단계에서 하기 <화학식 2>로 표시되는 화합물을 도입하는 것을 특징으로 하는, 양자점과 폴리-3-헥실티오펜(P3HT) 화합물이 코어-쉘층으로 이루어진 나노구조체의 제조방법.
<화학식 2>
Figure 112016100488406-pat00018

(상기 <화학식 2>에서 n이 10 내지 100이고, X는 할로겐을 뜻한다)
a) fabricating core-shell quantum dots with two inorganic semiconductor materials;
b) chemically synthesizing poly-3-hexylthiophene (P3HT) as a compound of the pi conjugated bond;
c) introducing a functional group at the terminal of said compound;
d) introducing the compound into the surface of the quantum dot;
(3), wherein the step (d) comprises introducing a compound represented by the following formula (2) into a core-shell layer of a nanocomposite comprising a quantum dot and a poly-3-hexylthiophene .
(2)
Figure 112016100488406-pat00018

(In the above formula 2, n is from 10 to 100, and X is halogen)
삭제delete 제10항에 있어서, 상기 d)단계는 리간드 교환반응으로 화합물을 양자점 표면에 도입하는 단계인 것을 특징으로 하는 제조방법
The method according to claim 10, wherein the step d) is a step of introducing a compound to the surface of a quantum dot by a ligand exchange reaction
제10항에 있어서, 상기 <화학식 2>에서 n은 15 내지 62이고, X는 Br인 화합물인 것을 특징으로 하는 제조방법
The method according to claim 10, wherein in the formula 2, n is from 15 to 62 and X is Br.
제1극과 제2극 사이에 제1항 내지 제5항 및 제8항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따르는 나노구조체를 포함하는 광전지소자A photovoltaic device comprising a nanostructure according to any one of claims 1 to 5 and 9 to 9 between a first pole and a second pole. 제1항 내지 제5항 및 제8항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따르는 나노구조체를 포함하는 광전지소자를 포함하는 전자장치


An electronic device comprising a photovoltaic device comprising a nanostructure according to any one of claims 1 to 5 and 8 to 9


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