KR101755656B1 - 나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체를 포함하는 소자 - Google Patents

나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체를 포함하는 소자 Download PDF

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KR101755656B1
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers

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Abstract

나노결정, 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지(silicone resin) 및 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물을 포함하는 나노결정/수지 조성물을 포함하는 소자가 제공된다. 또한 실리콘 수지 매트릭스, 상기 실리콘 수지 매트릭스에 분산되어 있는 복수의 나노결정 클러스터 및 상기 나노결정 클러스터를 둘러싸는 버퍼층을 포함하고, 상기 버퍼층은 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물을 포함하는 나노결정-수지 복합체를 포함하는 소자가 제공된다.

Description

나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체를 포함하는 소자{DEVICE INCLUDING NANOCRYSTAL/RESIN COMPOSITION OR NANOCRYSTAL-RESIN COMPOSITE}
본 기재는 나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체를 포함하는 소자에 관한 것이다.
반도체 나노 결정(semiconductor nanocrystal, quantum dot 이라고도 함)은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 반도체 물질로서, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되어 있다.
반도체 나노 결정은 크기가 매우 작기 때문에 단위 부피당 표면적이 넓고, 양자 구속(quantum confinement) 효과등을 나타낸다. 따라서 반도체 물질 자체의 고유한 특성과는 다른 독특한 물리화학적 특성을 나타낸다.
특히, 나노 결정의 크기를 조절하는 방법 등을 통하여 나노 결정의 광전자로서의 특성을 조절할 수 있으며, 디스플레이 소자 또는 생체 발광 표지 소자 등으로의 응용 개발이 이루어지고 있다.
아울러 중금속을 함유하지 않은 반도체 나노 결정은 환경 친화적이며 인체에 안전하기 때문에 발광 재료로서 다양한 장점을 가진다. 이러한 우수한 특성과 다양한 응용 가능성을 가진 반도체 나노 결정은 크기, 구조, 균일도 등을 조절하여 여러 가지 합성 기술들이 개발되고 있다.
한편, 반도체 나노 결정이 디스플레이 소자 등에 이용되기 위하여, 반도체 나노 결정의 안정성, 발광 효율, 수명 등을 향상시키기 위한 기술이 필요하다.
본 발명의 일 측면은 안정성이 우수하고 소자 효율 및 수명이 우수한 나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체를 포함하는 소자를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면은 나노결정, 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지(silicone resin) 및 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물을 포함하는 나노결정/수지 조성물을 포함하는 소자를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 실리콘 수지 매트릭스, 상기 실리콘 수지 매트릭스에 분산되어 있는 복수의 나노결정 클러스터 및 상기 나노결정 클러스터를 둘러싸는 버퍼층을 포함하고, 상기 버퍼층은 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물을 포함하는 나노결정-수지 복합체를 포함하는 소자를 제공한다.
상기 나노결정은 반도체 나노결정, 금속 나노결정, 금속 산화물 나노결정 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 반도체 나노결정은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 금속 나노결정은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 철(Fe), 루테늄(Ru), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 금속 산화물 나노결정은 실리콘(Si), 타이타늄(Ti), 코발트(Co), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 하프늄(Hf), 바나듐(V) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 산화물을 포함할 수 있다.
상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017001301197-pat00001
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하며, 수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 지환족기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 지환족기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; 히드록시기; 티올기; NH2; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아민기; 이소시아네이트; (메트)아크릴레이트; 할로겐, -ROR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 R'은 수소 또는 알킬임), 아실 할라이드(-RCOX, 여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 X는 할로겐임) 및 -RCOOR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, R'은 수소 또는 알킬임)로 이루어진 군에서 선택되고, 단 R1 내지 R3중 적어도 하나와 R4 내지 R6중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 지환족기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 지환족기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; 히드록시기; 티올기; NH2; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아민기; 이소시아네이트, (메트)아크릴레이트; 할로겐, -ROR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 R'은 수소 또는 알킬임), 아실 할라이드(-RCOX, 여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 X는 할로겐임), -RCOOR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, R'은 수소 또는 알킬임)로 이루어진 군에서 선택되고,
R7 및 R8은 서로 동일하거나 상이하며, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
m은 0 또는 1의 정수이고,
n은 2 내지 30의 범위에 있다.
상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지의 점도는 약 10 내지 20000cps의 범위에 있다.
상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지는 나노결정 100 중량부에 대하여 약 5 내지 1000 중량부로 사용될 수 있다.
상기 실란기-함유 화합물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017001301197-pat00002
상기 화학식 2에서,
Ra 내지 Rf는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, Ra 내지 Rf중 적어도 하나는 수소이고,
k는 0 내지 5의 정수이다.
상기 실라잔 화합물은 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112017001301197-pat00003
화학식 3에서,
Ra 내지 Rg는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기 및 NR2(여기서 R은 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기임)로 이루어진 군에서 선택되고,
k는 1 내지 10의 정수이고,
k가 4이상인 경우 Rb와 Rg는 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
상기 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물은 나노결정 100 중량부에 대하여 약 5 내지 1000 중량부로 사용될 수 있다.
상기 나노결정/수지 조성물은 C16 이상의 알칸 화합물 또는 C16 이상의 알켄 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
상기 실리콘 수지 매트릭스는 상기 화학식 1의 실리콘 수지가 가교결합되어 이루어질 수 있다.
상기 버퍼층은 나노결정 클러스터와 접하는 제1 부분과 실리콘 수지 매트릭스에 접하는 제2 부분까지 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물의 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
상기 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물의 제1 부분에서의 농도와 제2 부분에서의 농도는 약 1: 5 내지 20의 몰비의 범위에 있을 수 있다.
상기 버퍼층은 C16 이상의 알칸 화합물 또는 C16 이상의 알켄 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
상기 소자는 발광 표시 장치이고,
상기 발광 표시 장치는
서로 마주하는 두 개의 전극 사이에 존재하는 발광층을 포함하고,
상기 발광층은 반도체 반도체 나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체를 포함할 수 있다.
상기 소자는 발광 다이오드 칩 및 반도체 나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체을 포함하는 광전환형 발광 소자로서,
상기 반도체 나노결정은 발광 다이오드 칩의 발광 에너지를 흡수한 후, 여기된 에너지를 다른 파장으로 빛으로 내보낼 수 있다.
상기 소자는 발광다이오드 소자, 메모리 소자, 레이저 소자, 광전소자, 유기 광전소자 또는 태양전지일 수 있다. 본 발명의 기타 다른 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
상기 나노결정/수지 조성물 및 나노결정-수지 복합체는 나노 입자가 가지고 있는 고유의 특성을 안정적으로 보존할 수 있으므로, 생체 발광표지소자의 발광 재료, 발광 다이오드 등의 디스플레이용 발광 재료, 메모리 소자 등의 반도체 재료 등으로 매우 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 나노결정/수지 조성물의 개략적인 모식도이다.
도 2는 나노결정-수지 복합체의 개략적인 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체를 포함하는 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체를 포함하는 광 전환형 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 실시예 2, 3 및 5의 나노 결정 수지 조성물을 경화하여 제조한 나노결정-수지 복합체의 형광 현미경 사진이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 각각 실시예 2, 3 및 5의 나노 결정 수지 조성물을 경화하여 제조한 나노결정-수지 복합체의 광학 현미경 사진이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 각각 도 5a, 도 5b 및 도 5c의 형광 현미경 사진과 도 6a, 도 6b 및 도 6c의 광학 현미경 사진을 중첩하여 보인 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서 별도의 정의가 없는 한, "치환된" 이란, 화합물 중의 수소 원자가 C1 내지 C30의 알킬기, C2 내지 C30의 알키닐기, C6 내지 C30의 아릴기, C7 내지 C30의 알킬아릴기, C1 내지 C4의 옥시알킬기, C1 내지 C30의 헤테로알킬기, C3 내지 C30의 헤테로알킬아릴기, C3 내지 C30의 지환족기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C30의 사이클로알키닐기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기, 할로겐(F, Cl, Br, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 술폰산기 또는 그것의 염, 인산이나 그것의 염 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한 이하에서 별도의 정의가 없는 한, "헤테로" 란, N, O, S, Si 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함한 것을 의미한다.
또한 "지환족기"는 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, C3 내지 C30의 사이클로알케닐기 및 C3 내지 C30의 사이클로알키닐기를 의미한다.
본 명세서에서 "이들의 조합"이란 구성물의 혼합물, 적층물, 복합체, 합금 등을 의미한다.
본 명세서에서, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 모두를 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면 나노결정, 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지(silicone resin) 및 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물을 포함하는 나노결정/수지 조성물이 제공된다.
상기 반도체 나노결정은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 IV족 화합물은 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 단원소 화합물; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이 때, 상기 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 반도체 나노결정이 다른 반도체 나노 결정을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
상기 반도체 나노결정은 약 1 nm 내지 약 100 nm의 입경을 가질 수 있으며, 약 1 nm 내지 약 10 nm의 입경을 가지는 것이 더 좋다. 상기 입경은 구형이 아닌 경우 가장 긴 방향의 크기를 의미한다.
또한, 상기 반도체 나노결정의 형태는 당분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노입자, 나노튜브, 나노와이어, 나노섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 반도체 나노결정은 당분야에서 제공되는 일반적인 방법으로 합성될 수 있으며, 예를 들어 하기 기술된 방법에 의해 합성될 수 있다. 이러한 반도체 나노결정의 합성방법은 하기 기술된 방법에 제한되지 않고 종래 기술로 공지된 모든 기술을 적용하는 것이 가능하다.
이중에서 나노크기, 예컨대 수 나노크기의 반도체 나노결정은 화학적 습식 방법(wet chemical process)을 통하여 합성될 수 있는데, 이는 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자들을 성장시키는 방법으로, 결정이 성장될 때 유기용매 또는 유기 리간드가 자연스럽게 반도체 나노결정의 표면에 배위됨으로써 결정의 성장을 조절하는 방법이다.
또한, 상기 합성된 반도체 나노결정은 다양한 응용 분야에 적용시키기 위하여 수지와 혼합하여 상기 수지를 경화시켜, 나노결정이 내부에 분산된 수지 매트릭스를 포함하는 나노결정-수지 복합체로 제조된다. 이 경우 반도체 나노결정의 효율이 저하될 수 있고, 반도체 나노결정과 수지 매트릭스 사이에 계면 응력(interface stress)이 존재할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서는 이러한 응력을 완화시키기 위하여 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물을 사용하여 반도체 나노결정의 표면을 둘러싸도록 하여 수지 매트릭스와 상 분리된 도메인(phase separation domain)을 형성한다. 이러한 상분리 도메인은 나노결정을 보호하는 역할을 하며, 수지의 경화공정시 나노결정이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 나노결정끼리 거대한 덩어리로 뭉치지 않도록 도와준다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 나노결정/수지 조성물의 개략적으로도시한 모식도이다. 도 1을 참조하면, 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지(12) 상(phase)에 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물 상이 상분리되어 상분리 도메인(14)을 형성하고, 상기 상분리 도메인(14) 상에 나노결정(16)이 존재하는 나노결정/수지 조성물(10)이 제공된다.
상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017001301197-pat00004
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하며, 수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 지환족기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 지환족기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; 히드록시기; 티올기; NH2; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아민기; 이소시아네이트; (메트)아크릴레이트; 할로겐, -ROR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 R'은 수소 또는 알킬임), 아실 할라이드(-RCOX, 여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 X는 할로겐임), -RCOOR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, R'은 수소 또는 알킬임)로 이루어진 군에서 선택되고, 단 R1 내지 R3중 적어도 하나와 R4 내지 R6중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 지환족기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 지환족기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; 히드록시기; 티올기; NH2; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아민기; 이소시아네이트, (메트)아크릴레이트; 할로겐, -ROR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 R'은 수소 또는 알킬임), 아실 할라이드(-RCOX, 여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 X는 할로겐임), -RCOOR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, R'은 수소 또는 알킬임)로 이루어진 군에서 선택되고,
R7 및 R8은 서로 동일하거나 상이하며, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
m은 0 또는 1의 정수이고,
n은 2 내지 30의 범위에 있다.
상기 화학식 1에서 알케닐기는 비닐기 또는 알릴기일 수 있다.
상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지의 점도는 25℃에서 약 10 내지 20000cps의 범위에 있을 수 있고, 3000 내지 10000cps의 범위에 있을 수 있다. 상기 범위를 점도를 가지는 경우, 나노결정과 균일하게 혼합이 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지는 나노결정 100 중량부에 대하여 약 5 내지 1000 중량부로 사용될 수 있다. 상기 범위로 사용하는 경우 나노결정이 잘 분산된 실리콘 수지 매트릭스를 형성할 수 있다.
상기 실란기-함유 화합물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017001301197-pat00005
상기 화학식 2에서,
Ra 내지 Rf는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, Ra 내지 Rf중 적어도 하나는 수소이고,
k는 0 내지 5의 정수이다.
상기 실란기-함유 화합물의 구체적인 예로는 트리메틸실란(trimethyl silane), 트리에틸실란(triethylsilane) 등의 트리알킬실란; 트리에톡시실란(triethoxy silane), 트리메톡시실란(trimethoxy silane), 트리부톡시실란(tributoxy silane) 등의 트리알콕시실란; 아민기를 포함하는 아미노실란; 비닐기를 포함하는 비닐실란; 에폭시기를 포함하는 에폭시 실란; 페닐기를 포함하는 페닐실란; 디메틸디클로로실란(dimethyldichlorosilane), 메틸디클로로실란(methyldichlorosilane), 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane), 페닐트리클로로실란(phenyltrichlorosilane), 트리클로로실란(trichlorosilane), 트리메틸클로로실란(trimethylchlorosilane), 실리콘 테트라클로라이드(silicon tetrachloride), 비닐트리클로로실란(vinyltrichlorosilane) 등을 포함한 클로로실란(chloro silane) 등이 있다. 상기에서 알킬은 C1 내지 C20의 알킬이다.
상기 실라잔 화합물은 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112017001301197-pat00006
화학식 3에서,
Ra 내지 Rg는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기; 및 NR2(여기서 R은 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기임)로 이루어진 군에서 선택되고,
k는 1 내지 10의 정수이고,
k가 4이상인 경우 Rb와 Rg는 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
상기 실라잔 화합물의 구체적인 예로는 헥사메틸디실라잔(hexamethyl silazane), 노나메틸트리실라잔(nonamethyltrisilazane), 옥틸트리사이클로테트라실라잔(octylcyclotetrasilazane), 1,3-비스(4-바이페닐)테트라메틸디실라잔, 1,3-비스(트리플루오로프로필)테트라메틸디실라잔, 1,3-디-n-부틸테트라메틸디실라잔, 1,1-디메틸사이클로실라잔, 1,3-디-n-옥틸테트라메틸디실라잔, 1,3-디페닐테트라메틸디실라잔, 1,3-디-n-프로필테트라메틸디실라잔 등이 있다.
상기 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물은 나노결정 100 중량부에 대하여 약 5 내지 1000 중량부로 사용될 수 있다. 상기 범위로 사용하는 경우 나노결정이 받는 계면 응력을 완화시킬 수 있는 버퍼층 형성이 가능하다.
상기 나노결정/수지 조성물은 C16 이상의 알칸 화합물 또는 C16 이상의 알켄 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 상기 C16 이상의 알칸 화합물 또는 C16 이상의 알켄 화합물은 250 이하의 탄소수를 가질 수 있다. 상기 알칸 화합물 또는 알켄 화합물은 나노결정 100 중량부에 대하여 약 5 내지 1000 중량부로 사용될 수 있다. 상기 범위로 사용하는 경우 나노결정이 받는 계면 응력을 완화시킬 수 있는 버퍼층의 물성을 개선시킬 수 있다.
상기 나노결정/수지 조성물을 경화(cure)시켜 나노결정-수지 복합체를 제조할 수 있다.
상기 나노결정/수지 조성물은 상기 반응성 작용기를 포함하는 실리콘 수지의 가교반응을 촉진시키기 위하여 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 나노결정-수지 복합체는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다.
도 2는 상기 나노결정-수지 복합체를 개략적으로 도시한 모식도이다. 도 2를 참조하면, 나노결정-수지 복합체(20)는 실리콘 수지가 경화되어 이루어진 실리콘 수지 매트릭스(22), 복수의 나노결정(26)이 모여서 이루어진 나노결정 클러스터(28) 및 상기 나노결정 클러스터(28)의 주변을 둘러싸는(encapsulate) 버퍼층을 포함하는 상분리 도메인(24)을 포함한다. 상기 버퍼층은 상기 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물을 포함하며 상기 설명된 바와 동일하다.
상기 상분리 도메인(24)은 나노결정 클러스터(26)와 접하는 제1 부분과 실리콘 수지 매트릭스(22)에 접하는 제2 부분까지 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물의 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
상기 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물의 제1 부분에서의 농도와 제2 부분에서의 농도는 약 1:5 내지 20 몰비의 범위에 있을 수 있다. 상기 범위로 농도 구배가 존재하는 경우 나노결정과 실리콘 수지의 계면 응력 완화가 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기 버퍼층은 C16 이상의 알칸 화합물 또는 C16 이상의 알켄 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 이들 C16 이상의 알칸 화합물 또는 C16 이상의 알켄 화합물은 상기 설명된 바와 같다.
또한 상기 나노결정/수지 조성물(10) 및 나노결정-수지 복합체(20)는 나노결정(16, 26)의 특성을 안정하게 유지시킬 수 있으므로 각종 분야에의 응용이 가능하게 된다. 예를 들어 발광다이오드 소자, 메모리 소자, 레이저 소자, 광전소자, 유기 광전소자, 태양전지 등에 유용하게 사용할 수 있다. 또한 나노결정/수지 조성물(10) 또는 나노결정-수지 복합체(20)를 포함하는 나노 복합 입자는 생체 발광표지소자 등의 생리학적 분야에도 응용할 수 있다.
그러면, 도 3을 참고하여 나노결정/수지 조성물(10) 또는 나노결정-수지 복합체(20)를 발광 재료로 포함하는 전류 구동형 발광 소자에 대하여 설명한다.
도 3은 상기 나노결정/수지 조성물(10) 및 나노결정-수지 복합체(20)를 포함하는 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
발광 소자로는 전계 발광 소자(electroluminescent device)가 있다. 일례로, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)가 될 수 있다. 전계 발광 소자는 두 개의 전극 사이에 발광층을 형성하고, 2 개의 전극으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내로 주입시켜 전자와 정공의 결합에 따른 여기자(exciton)를 생성하고, 이 여기자가 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 광이 발생하는 원리를 이용한 소자이다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 발광 표시 장치는 유기 기판(50) 위에 양극(anode)(52)이 위치한다. 상기 양극 물질로는 정공의 주입이 가능하도록 높은 일 함수(work function)를 갖는 물질로 이루어지는 것이 바람직한데, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐 산화물의 투명산화물 등이 사용될 수 있다. 양극(52) 위에는 정공 전달층(hole transport layer, HTL)(54), 발광층(emission layer, EL)(56), 전자 전달층(electron transport layer, ETL)(58)이 차례로 형성되어 있다. 정공 전달층(54)은 p 형 반도체를 포함할 수 있으며, 전자 전달층(58)은 n형 반도체 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 발광층(56)은 나노결정/수지 조성물(10) 또는 나노결정-수지 복합체(20)를 포함한다.
전자 전달층(58) 위에는 음극(cathode)(60)이 형성되어 있다. 상기 음극 물질로는 통상 전자 전달층(58)으로 전자주입이 용이하도록 일 함수가 작은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 물질의 구체적인 예로는 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 칼륨(K), 타이타늄(Ti), 인듐(In), 이트륨(Y), 리튬(Li), 가돌리늄(Gd), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 납(Pb), 세슘((Cs), 바륨(Ba) 등과 같은 금속 및 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 양극(52), 정공 전달층(54), 발광층(56), 전자 전달층(58) 및 음극(60) 각각 을 제조하는 방법과 이들을 조립하는 방법 자체는 당해 분야에서 널리 알려진 사항이므로 본 명세서에서 자세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 발광 소자에 대하여 설명한다. 예를 들어, 도 4를 참고하여 나노결정/수지 조성물 또는 나노결정-수지 복합체를 발광 재료로 포함하는 광전환형(photoelectric) 발광 소자에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 광전환형 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
상기 광전환형 발광 소자는 Ag 등으로 이루어진 기판(104), 상기 기판(104) 위에 청색 또는 자외선 영역에 해당하는 발광 다이오드 칩(103), 상기 발광 다이오드 칩(103) 위에 나노결정(16)/상분리 도메인(14)/수지(12)가 혼합된 나노결정/수지 조성물(10) 또는 나노결정(26)-상분리 도메인(24)-수지(22)가 복합화된 나노결정-수지 복합체(20)가 위치한다. 이때 나노결정(16, 26)은 적색, 녹색, 청색 등을 발광하는 나노결정일 수 있다. 기판(104)의 오목부에 도포되어 발광 다이오드 칩(103)을 덮는다.
상기 나노결정(16, 26)은 발광 다이오드 칩(103)의 발광 에너지를 흡수한 후, 여기된 에너지를 다른 파장으로 빛으로 내보낸다. 상기 나노결정(16,26)은 발광 파장이 다양하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 적색 나노결정과 녹색 나노 결정을 청색 발광 다이오드 칩과 조합하면 하나의 백색 발광 다이오드를 제조할 수 있다. 또는 적색, 녹색 및 청색 나노결정과 자외선 발광 다이오드 칩을 조합하면 하나의 백색 발광 다이오드를 제조할 수 있다. 또는 다양한 파장을 발광할 수 있는 나노결정과 발광 다이오드 칩을 조합하면, 여러 가지 파장의 빛을 나타내는 발광 다이오드를 제조할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 　다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
합성예 1: InP/ZnS 반도체 나노 결정의 합성
In(OAc)3 0.75mmol, 팔미트산(palmitic acid, PA) 2.25mmol 및 1-옥타데센(1-octadecene, ODE) 15mL를 120도에서 1시간 동안 진공 하에서 교반한 후, 질소 하에서 트리스(트리메틸실릴)포스핀(tris(trimethylsilyl)phosphine, TMSP) 0.375mmol을 주입하여 용액 A를 제조한다. 다른 플라스크에 In(OAc)3 0.6mmol, PA 1.8mmol 및 1-옥타데센 30mL를 넣고 120도에서 1시간 동안 진공 하에서 교반한 후, 질소 분위기로 전환하고 280도로 가열한다. TMSP 0.3mmol을 주입하고 40분 후 상기 용액 A를 11mL 적가한다. 30분 후 상온으로 냉각시킨 후 아세톤으로 분리하고 톨루엔에 분산시킨다. Zn(OAc)2 0.6mmol, 올레인산(oleic acid, OA) 1.2mmol 및 트리옥틸아민(trioctylamine, TOA) 20mL를 진공 하에서 120도로 가열하고 질소 분위기로 전환한 후 220도로 가열한다. 여기에 InP를 주입하고, 0.4M S/TOP(황을 TOP(trioctyl phosphine)에 용해시킨 용액) 1.2mmol을 적가한 후 300도에서 1시간 반응시킨다. 상온으로 냉각시킨 후 에탄올로 분리하고 톨루엔에 분산시켜 InP 코어에 ZnS가 둘러싸고 있는 InP/ZnS 반도체 나노 결정을 제조한다(양자수율(quantum yield, QY): 54%).
실시예 1: 나노결정/수지 조성물의 제조
합성예 1에서 얻은 InP/ZnS 100 중량부에 비닐기를 포함하는 폴리(디메틸실록산)(25℃의 점도 4000cps) 1000 중량부 및 트리에틸실란 100 중량부를 혼합하여 나노결정/수지 조성물을 제조한다.
실시예 2: 나노결정/수지 조성물의 제조
합성예 1에서 얻은 InP/ZnS 100 중량부에 비닐기를 포함하는 폴리(디메틸실록산)(25℃의 점도 4000cps) 1000 중량부 및 헥사메틸디실라잔 200 중량부를 혼합하여 나노결정/수지 조성물을 제조한다.
실시예 3: 나노결정/수지 조성물의 제조
합성예 1에서 얻은 InP/ZnS 100 중량부에 비닐기를 포함하는 폴리(디메틸실록산)(25℃의 점도 4000cps) 1000중량부 및 헥사메틸디실라잔 400 중량부를 혼합하여 나노결정/수지 조성물을 제조한다.
실시예 4: 나노결정/수지 조성물의 제조
합성예 1에서 얻은 InP/ZnS 100 중량부에 비닐기를 포함하는 폴리(디메틸실록산)(25℃의 점도 4000cps) 1000 중량부 및 노나메틸트리실라잔 200 중량부를 혼합하여 나노결정/수지 조성물을 제조한다.
실시예 5: 나노결정/수지 조성물의 제조
합성예 1에서 얻은 InP/ZnS 100 중량부에 비닐기를 포함하는 폴리(디메틸실록산)(25℃의 점도 4000cps) 1000 중량부 및 노나메틸트리실라잔 400 중량부를 혼합하여 나노결정/수지 조성물을 제조한다.
실시예 6: 나노결정/수지 조성물의 제조(Tetrasilazane 0.2wt% 실시예입니다)
합성예 1에서 얻은 InP/ZnS 100 중량부에 비닐기를 포함하는 폴리(디메틸실록산)(25℃의 점도 4000cps) 1000 중량부 및 옥틸트리사이클로테트라실라잔 200 중량부를 혼합하여 나노결정/수지 조성물을 제조한다.
실시예 7: 나노결정/수지 조성물의 제조
합성예 1에서 얻은 InP/ZnS 100 중량부에 비닐기를 포함하는 폴리(디메틸실록산)(25℃의 점도 4000cps) 1000중량부 및 옥틸트리사이클로테트라실라잔 400중량부를 혼합하여 나노결정/수지 조성물을 제조한다.
실시예 8: 나노결정/수지 조성물의 제조
합성예 1에서 얻은 InP/ZnS 100 중량부에 비닐기를 포함하는 폴리(디메틸실록산)(25℃의 점도 4000cps) 1000 중량부 및 옥틸트리사이클로테트라실라잔 600 중량부를 혼합하여 나노결정/수지 조성물을 제조한다.
실시예 2 내지 8의 나노결정/수지 조성물을 각각 150?에서 경화하여 나노결정-수지 복합체를 제조한다. 이중 실시예 2, 3 및 5의 나노 결정 수지 조성물을 경화하여 제조한 나노결정-수지 복합체의 형광 현미경 사진을 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시하고 광학 현미경 사진을 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시하고 이를 겹치게 하여 도 7a, 도 7b 및 도 7c에 도시한다. 도 5a, 도 5b 및 도 5c는 나노결정 클러스터의 위치를 나타내고, 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 상분리 도메인의 위치를 보이는 것이며, 도 7a, 도 7b 및 도 7c는 버퍼층이 위치하는 곳이 나노결정 클러스터가 존재하는 것을 보여준다.
비교예 1: 나노결정/수지 조성물의 제조
합성예 1에서 얻은 InP/ZnS 100 중량부에 비닐기를 포함하는 폴리(디메틸실록산(25℃의 점도 4000cps) 1000 중량부를 혼합하여 나노결정/수지 조성물을 제조한다.
실시예 9 내지 15: 발광 다이오드(LED)의 제작
Ag 프레임을 구비하고, 445nm 청색을 발광하는 발광 다이오드 칩이 오목부에 실장된 회로 기판을 준비한 뒤, 회로 기판의 오목부 내에 Ag 프레임 및 발광 다이오드 칩을 덮을 수 있도록 실시예 2 내지 8의 나노결정/수지 조성물을 각각 5㎕씩 도포한 뒤, 150℃로 유지된 오븐에 약 2시간 동안 보관하여 나노결정-수지 복합체가 형성된 발광 다이오드를 제작하였다.
비교예 2: 발광 다이오드(LED)의 제작
비교예 1의 나노결정/수지 조성물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 13과 동일한 방법으로 발광 다이오드를 제작하였다.
상기 실시예 9 내지 15 및 비교예 2에 따른 발광 다이오드를 각각 60mA의 전류로 구동하여 발광효율과 양자효율(external quantum efficiency, EQE)을 측정한다. 각각의 데이터는 5개 샘플의 평균값이다. 이중 실시예 10, 11 및 14 및 비교예 2의 측정 결과를 하기 표 1에 기재한다.
　 실시예 10 실시예 11 실시예 14 비교예 2
발광효율(lm/W)
(표준편차)		 10.63
(0.14)		 11.67
(0.71)		 11.97
(0.9)		 9.03
(0.27)
EQE (%)
(표준편차)		 15.2
(0.52)		 17.06
(1.44)		 17.37
(1.65)		 11.66
(0.42)
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 비교예 2에 비하여 실시예 10, 11 및 14의 발광효율과 양자효율이 우수함을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (21)

  1. 반도체 나노결정/수지 조성물을 포함하는 소자로,
    상기 반도체 나노결정/수지 조성물은
    표면에 리간드가 배위된 복수의 발광성(light emissive) 반도체 나노결정(여기에서 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택됨),
    말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지(silicone resin) 및
    실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물을 포함하고,
    상기 화합물은 실리콘 수지와 상 분리된 도메인(phase separation domain)을 형성하고,
    상기 복수의 반도체 나노결정은 상기 도메인 내에 분산되어 있는,
    소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지는 하기 화학식 1로 표현되는 것인, 소자:
    [화학식 1]
    Figure 112017001301197-pat00007

    상기 화학식 1에서,
    R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하며, 수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 지환족기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 지환족기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; 히드록시기; 티올기; NH2; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아민기; 이소시아네이트; (메트)아크릴레이트; 할로겐, -ROR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 R'은 수소 또는 알킬임), 아실 할라이드(-RCOX, 여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 X는 할로겐임), -RCOOR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, R'은 수소 또는 알킬임)로 이루어진 군에서 선택되고, 단 R1 내지 R3중 적어도 하나와 R4 내지 R6중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 지환족기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 지환족기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; 히드록시기; 티올기; NH2; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아민기; 이소시아네이트, (메트)아크릴레이트; 할로겐, -ROR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 R'은 수소 또는 알킬임), 아실 할라이드(-RCOX, 여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 X는 할로겐임), -RCOOR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, R'은 수소 또는 알킬임)로 이루어진 군에서 선택되고,
    R7 및 R8은 서로 동일하거나 상이하며, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    m은 0 또는 1의 정수이고,
    n은 2 내지 30의 범위에 있다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지의 점도는 10 내지 20000 cps의 범위에 있는 것인, 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실란기-함유 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는 것인, 소자:
    [화학식 2]
    Figure 112017001301197-pat00008

    상기 화학식 2에서,
    Ra 내지 Rf는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, Ra 내지 Rf중 적어도 하나는 수소이고,
    k는 0 내지 5의 정수이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실라잔 화합물은 하기 화학식 3으로 표현되는 것인, 소자.
    [화학식 3]
    Figure 112017001301197-pat00009

    Ra 내지 Rg는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기 및 NR2(여기서 R은 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기임)로 이루어진 군에서 선택되고,
    k는 1 내지 10의 정수이고,
    k가 4이상인 경우 Rb와 Rg는 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물은 나노결정 100 중량부에 대하여 100 내지 1000 중량부로 포함되는 것인, 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 나노결정/수지 조성물은 C16 이상의 알칸 화합물 또는 C16 이상의 알켄 화합물을 더 포함하는 것인, 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소자는 발광 표시 장치이고,
    상기 발광 표시 장치는
    서로 마주하는 두 개의 전극 사이에 존재하는 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 반도체 나노결정/수지 조성물을 포함하는, 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 소자는 발광 다이오드 칩 및 반도체 나노결정/수지 조성물을 포함하는 발광 소자로서,
    상기 반도체 나노결정은 발광 다이오드 칩의 발광 에너지를 흡수한 후, 여기된 에너지를 다른 파장으로 빛으로 내보내는 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소자는 발광다이오드 소자, 메모리 소자, 레이저 소자, 광전소자, 유기 광전소자 또는 태양전지인, 소자.
  11. 반도체 나노결정-수지 복합체를 포함하는 소자로,
    상기 반도체 나노결정-수지 복합체는
    말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지를 포함하는 매트릭스,
    상기 매트릭스에 분산되어 있는 복수의 반도체 나노결정 클러스터 및
    상기 반도체 나노결정 클러스터를 둘러싸는 버퍼층을 포함하는 상분리 도메인을 포함하고,
    상기 버퍼층은 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물을 포함하고,
    상기 반도체 나노결정 클러스터는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 발광성(light emissive) 반도체 나노결정을 포함하고, 상기 반도체 나노결정은 표면에 배위된 리간드를 포함하는,
    소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지는 하기 화학식 1로 표현되는 것인, 소자:
    [화학식 1]
    Figure 112017001301197-pat00010

    상기 화학식 1에서,
    R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하며, 수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 지환족기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 지환족기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; 히드록시기; 티올기; NH2; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아민기; 이소시아네이트; (메트)아크릴레이트; 할로겐, -ROR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 R'은 수소 또는 알킬임), 아실 할라이드(-RCOX, 여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 X는 할로겐임), -RCOOR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, R'은 수소 또는 알킬임)로 이루어진 군에서 선택되고, 단 R1 내지 R3중 적어도 하나와 R4 내지 R6중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 지환족기; 고리 내에 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 지환족기; C2 내지 C30의 알케닐기 또는 C2 내지 C30의 알키닐기로 치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기; 히드록시기; 티올기; NH2; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아민기; 이소시아네이트, (메트)아크릴레이트; 할로겐, -ROR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 R'은 수소 또는 알킬임), 아실 할라이드(-RCOX, 여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고 X는 할로겐임), -RCOOR' (여기에서 R은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, R'은 수소 또는 알킬임)로 이루어진 군에서 선택되고,
    R7 및 R8은 서로 동일하거나 상이하며, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    m은 0 또는 1의 정수이고,
    n은 2 내지 30의 범위에 있다.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 말단에 반응성 작용기를 가지는 실리콘 수지의 점도는 10 내지 20000의 범위에 있는 것인, 소자.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 실란기-함유 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는 것인, 소자:
    [화학식 2]
    Figure 112017001301197-pat00011

    상기 화학식 2에서,
    Ra 내지 Rf는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, Ra 내지 Rf중 적어도 하나는 수소이고,
    k는 0 내지 5의 정수이다.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 실라잔 화합물은 하기 화학식 3으로 표현되는 것인, 소자:
    [화학식 3]
    Figure 112017001301197-pat00012

    Ra 내지 Rg는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기 및 NR2(여기서 R은 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기임)로 이루어진 군에서 선택되고,
    k는 1 내지 10의 정수이고,
    k가 4이상인 경우 Rb와 Rg는 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물은 반도체 나노결정 100 중량부에 대하여 100 내지 1000 중량부로 포함되는 것인, 소자.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 버퍼층은 나노결정 클러스터와 접하는 제1 부분과 실리콘 수지 매트릭스에 접하는 제2 부분까지 실란기-함유 화합물, 실라잔 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 화합물의 농도가 증가하는 농도 구배(gradient)를 가지는 것인, 소자.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 버퍼층은 C16 이상의 알칸 화합물 또는 C16 이상의 알켄 화합물을 더 포함하는 것인, 소자.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 소자는 발광 표시 장치이고,
    상기 발광 표시 장치는
    서로 마주하는 두 개의 전극 사이에 존재하는 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 반도체 나노결정-수지 복합체를 포함하는, 소자
  20. 제11항에 있어서,
    상기 소자는 발광 다이오드 칩 및 나노결정-수지 복합체를 포함하는 발광 소자로서,
    상기 반도체 나노결정은 발광 다이오드 칩의 발광 에너지를 흡수한 후, 여기된 에너지를 다른 파장으로 빛으로 내보내는 소자.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 소자는 발광다이오드 소자, 메모리 소자, 레이저 소자, 광전소자, 유기 광전소자 또는 태양전지인, 소자.
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