KR101768998B1 - 나노클러스터를 이용한 양자점의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 양자점의 제조 방법은, 반도체성 화합물을 포함하며, 비정질 상을 갖는 나노클러스터를 준비하는 단계, 상기 나노클러스터와 동일한 반도체성 화합물을 포함하며, 상기 나노클러스터보다 큰 직경을 가지며, 결정성을 갖는 시드 입자를 준비하는 단계 및 상기 시드 입자와 상기 나노클러스터를 반응시켜, 상기 시드 입자보다 큰 양자점을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법에 따르면, 양자점의 크기를 용이하게 조절할 수 있다.

Description

나노클러스터를 이용한 양자점의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING QUANTUM DOT USING NANOCLUSTER}
본 발명은 양자점에 관한 것이며, 보다 자세하게는 나노클러스터를 이용한 양자점의 제조방법에 관한 것이다.
양자점은 반도체 특성을 가지고 있는 수십 나노미터 이하의 크기를 갖는 나노 입자로서, 양자 제한 효과에 의해 벌크 입자와는 다른 특성을 갖는다. 구체적으로, 양자점의 크기에 따라 밴드갭이 달라지게 되어 흡수하는 파장을 변화시킬 수 있고, 작은 크기로 인한 양자 제한 효과는 벌크 물질에서 볼 수 없는 새로운 광학적, 전기적, 물리적 특성을 보인다. 따라서 이러한 양자점을 이용하여 솔라셀(태양전지), 발광 다이오드와 같은 광전 변환 소자를 제조하는 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
대표적인 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 양자점에 대한 연구는 높은 발광효율 및 안정성 등의 이점으로 많은 주목을 끌며 진행되어 왔지만, Cd2+ 및 Se2-등을 함유하고 있어 환경 유해성 및 독성 차원에서 문제점이 야기될 뿐만 아니라, 바이오 분야로 응용할 경우 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있으므로 최근에는 Ⅱ-Ⅵ양자점을 대체할 수 있는 Ⅲ-Ⅴ족의 이성분계 및 Ⅰ-III-V족의 삼성분계 화합물 반도체 양자점이 많이 연구되고 있는 경향을 보이고 있다.
그러나, 아세나이드(arsenide)와 같은 V족 물질 전구체의 경우, 높은 반응성으로 인하여, 양자점의 크기를 안정적으로 조절하기 어려우며, 충분한 크기로 성장시키기가 어렵다.
본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 나노클러스터를 이용하여 안정적으로 양자점을 합성할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른, 양자점의 제조 방법은, 반도체성 화합물을 포함하며, 비정질 상을 갖는 나노클러스터를 준비하는 단계, 상기 나노클러스터와 동일한 반도체성 화합물을 포함하며, 상기 나노클러스터보다 큰 직경을 가지며, 결정성을 갖는 시드 입자를 준비하는 단계 및 상기 시드 입자와 상기 나노클러스터를 반응시켜, 상기 시드 입자보다 큰 양자점을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 반도체성 화합물은 III-V족 화합물을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 반도체성 화합물은, 인듐 아세나이드를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 나노클러스터를 준비하는 단계는, III족 전구체와 V족 전구체를 40℃ 이하에서 반응시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 시드 입자를 준비하는 단계는, III족 전구체와 V족 전구체를 200℃ 내지 320℃에서 반응시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 나노클러스터의 직경은 1nm 내지 4nm이다.
일 실시예에 따르면, 상기 시드 입자의 직경은 2nm 내지 3nm이다.
본 발명에 따르면, 반응성이 높지만 안정성이 음이온성 전구체로부터 양자점을 형성하는 것이 아니라, 충분한 반응성을 가지면서 동시에 안정성을 갖는 나노클러스터를 전구체로 이용하여 시드 입자를 반응시켜 양자점을 형성할 수 있다. 따라서, 양자점의 성장 및 크기 조절이 용이하다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인듐 아세나이드 양자점 제조방법을 설명하기 위한 모식도들이다.
도 3(a)는 합성예 2의 인듐 아세나이드 나노클러스터의 투과전자현미경(TEM) 사진 및 크기를 나타내는 그래프이다.
도 3(b)는 합성예 1의 인듐 아세나이드 시드 입자의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 3(c)는 합성예 3(270℃, 주입속도: 0.005mmol/min)의 인듐 아세나이드 양자점의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 4는 합성예 1 내지 3의 인듐 아세나이드 시드 입자(InAs seed), 인듐 아세나이드 나노클러스터(InAs nanocluster) 및 인듐 아세나이드 양자점(InAs NCs)의 XRD 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 5b는, 전구체(나노클러스터)의 양에 따라, 변화하는 양자점의 첫 번째 여기피크(first excitonic peak)의 반값반폭(HWHM)을 나타내는 그래프들이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인듐 아세나이드 양자점 제조방법을 설명하기 위한 모식도들이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시드 입자(10)에 나노클러스터(20)를 제공하여 상기 시드 입자(10)를 성장시킨다. 이에 따라 상기 시드 입자(10) 보다 큰 직경을 갖는 양자점(30)이 얻어질 수 있다.
상기 시드 입자와 상기 나노클러스터는 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 크기와 물리적 성질에 의해 구분될 수 있다.
예를 들어, 상기 시드 입자와 상기 나노클러스터는, 양자점을 형성할 수 있는 반도체성 화합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로, III-V 족 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 시드 입자와 상기 나노클러스터는, 갈륨 포스포러스 (GaP), 갈륨 아세나이드(GaAs), 갈륨 안티모니(GaSb), 갈륨 니트라이드(GaN), 알루미늄 포스포러스 (AlP), 알루미늄 아세나이드(AlAs), 알루미늄 안티모니(AlSb), 알루미늄 니트라이드(AlN), 인듐 포스포러스 (InP), 인듐 아세나이드(InAs), 인듐 안티모니(InSb), 인듐 니트라이드(InN), 갈륨 포스포러스 아세나이드(GaPAs), 갈륨 포스포러스 안티모니(GaPSb), 갈륨 포스포러스 니트라이드(GaPN), 갈륨 아세나이드니트라이드(GaAsN), 갈륨 안티모니니트라이드(GaSbN), 알루미늄 포스포러스 아세나이드(AlPAs), 알루미늄 포스포러스 안티모니(AlPSb), 알루미늄 포스포러스 니트라이드(AlPN), 알루미늄 아세나이드니트라이드(AlAsN), 알루미늄 안티모니니트라이드(AlSbN), 인듐 포스포러스 아세나이드(InPAs), 인듐 포스포러스 안티모니(InPSb), 인듐 포스포러스 니트라이드(InPN), 인듐 아세나이드니트라이드(InAsN), 인듐 안티모니 니트라이드(InSbN), 알루미늄 갈륨 포스포러스 (AlGaP), 알루미늄 갈륨 아세나이드(AlGaAs), 알루미늄 갈륨 안티모니(AlGaSb), 알루미늄 갈륨 니트라이드(AlGaN), 알루미늄 아세나이드 니트라이드(AlAsN), 알루미늄 안티모니 니트라이드(AlSbN), 인듐 갈륨 포스포러스 (InGaP), 인듐 갈륨 아세나이드(InGaAs), 인듐 갈륨 안티모니(InGaSb), 인듐 갈륨 니트라이드(InGaN), 인듐 아세나이드니트라이드(InAsN), 인듐 안티모니 니트라이드(InSbN), 알루미늄 인듐 포스포러스 (AlInP), 알루미늄 인듐 아세나이드(AlInAs), 알루미늄 인듐 안티모니(AlInSb), 알루미늄 인듐 니트라이드(AlInN), 알루미늄 아세나이드 니트라이드(AlAsN), 알루미늄 안티모니 니트라이드(AlSbN), 알루미늄 포스포러스 니트라이드(AlPN), 갈륨 알루미늄 포스포러스 아세나이드(GaAlPAs), 갈륨 알루미늄 포스포러스 안티모니(GaAlPSb), 갈륨 인듐 포스포러스 아세나이드(GaInPAs), 갈륨 인듐 알루미늄 아세나이드(GaInAlAs), 갈륨 알루미늄 포스포러스 니트라이드(GaAlPN), 갈륨 알루미늄 아세나이드 니트라이드(GaAlAsN), 갈륨 알루미늄 안티모니 니트라이드(GaAlSbN), 갈륨 인듐 포스포러스 니트라이드(GaInPN), 갈륨 인듐 아세나이드 니트라이드(GaInAsN), 갈륨 인듐 알루미늄 니트라이드(GaInAlN), 갈륨 안티모니포스포러스 니트라이드(GaSbPN), 갈륨 아세나이드 포스포러스 니트라이드(GaAsPN), 갈륨 아세나이드안티모니니트라이드(GaAsSbN), 갈륨 인듐 포스포러스 안티모니(GaInPSb), 갈륨 인듐 포스포러스 니트라이드(GaInPN), 갈륨 인듐 안티모니 니트라이드(GaInSbN), 갈륨 포스포러스 안티모니 니트라이드(GaPSbN), 인듐 알루미늄 포스포러스 아세나이드(InAlPAs), 인듐 알루미늄 포스포러스 니트라이드(InAlPN), 인듐 포스포러스 아세나이드 니트라이드(InPAsN), 인듐 알루미늄 안티모니 니트라이드(InAlSbN), 인듐 포스포러스 안티모니 니트라이드(InPSbN), 인듐 아세나이드 안티모니 니트라이드(InAsSbN) 및 인듐 알루미늄 포스포러스 안티모니(InAlPSb) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시드 입자와 상기 나노클러스터는 인듐 아세나이드를 포함할 수 있다.
상기 시드 입자는, 결정성을 갖는다. 예를 들어, 상기 시드 입자는, 2nm 이상 3nm 이하의 직경을 가질 수 있다. 상기 나노 클러스터는, 상기 시드 입자보다 크기 분포가 넓을 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 클러스터는 1nm 내지 4nm의 직경을 가질 수 있으며, 비정질 상을 갖는다. 상기 나노 클러스터는 비정질 상을 가짐으로써, 결정성 입자에 비하여 불안정하다(반응이 용이하다). 따라서, 입자를 성장시키기 위한 전구체로서 기능할 수 있다.
상기 시드 입자는, 양자점 성장 과정에서 핵으로서 작용할 수 있다. 상기 나노클러스터는, 상기 시드 입자와 결합, 반응함으로써, 양자점의 성장이 진행될 수 있다. 상기 나노클러스터는, 일반적으로 알려진 III족 전구체, 또는 V족 전구체보다 안정성이 높으면서도, 양자점의 성장을 위한 전구체로서 기능할 수 있을 정도의 반응성을 갖는다. 상기 시드 입자 없이 나노클러스터만으로 양자점을 형성하고자 하는 경우, 핵화(nucleation)에 많은 시간과 고온 공정이 필요하여 바람직하지 않다.
상기 시드 입자와 상기 나노클러스터는 서로 다른 방법에 의해 얻어질 수 있다.
상기 시드 입자는 전구체들의 반응에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 상기 시드 입자는 III족 전구체 및 V족 전구체의 반응에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 인듐 아세나이드를 포함하는 시드 입자를 준비하고자 하는 경우, 인듐 전구체와 아세나이드 전구체를 반응시킨다.
예를 들어, 상기 인듐 전구체는, 인듐 클로라이드(Indium chloride), 인듐 클로라이드 사수화물(Indium chloride tetrahydrate), 인듐 옥사이드(Indium oxide), 인듐 니트레이트(Indium nitrate), 인듐 니트레이트 수화물(Indium nitrate hydrate), 인듐 설페이트(Indium sulfate), 인듐 설페이트 수화물(Indium sulfate hydrate), 인듐 아세테이트(Indium acetate), 인듐 아세틸아세토네이트(Indium acetylacetonate), 인듐 브로마이드(Indium bromide), 인듐 플로라이드(Indium fluoride), 인듐 플로라이드 삼수화물(Indium fluoride trihydrate), 트리메틸 인듐 (Trimethyl indium), 인듐 올레이트(Indium oleate) 등을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 인듐 전구체는, 인듐 올레이트를 포함할 수 있다. 상기 인듐 올레이트를 사용하는 경우, 올레이트(또는 올레산)로 캡핑된 시드 입자를 형성할 수 있으며, 올레이트로 캡핑된 시드 입자는 안정적인 분산성을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 인듐 (트리)아세테이트 및 올레산을 반응시켜, 인듐 올레이트 전구체를 형성한 후, 아세나이드 전구체를 투입하여 반응을 진행할 수 있다.
예를 들어, 상기 아세나이드 전구체는, 트리스트리메틸실릴아세나이드(tris-(trimethylsilyl)-arsenide, (TMS)3-As), 아세닉 삼산화물(arsenic trioxide), 아세닉 실릴아미드(arsenic silylamide), 아세닉 클로라이드(arsenic chloride), 아세닉 설페이트(arsenic sulfate), 아세닉 브로마이드(arsenic bromide), 등을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 아세나이드 전구체는, 트리스트리메틸실릴아세나이드를 포함할 수 있다. 트리스트리메틸실릴아세나이드는 다른 아세나이드 전구체보다 월등히 높은 반응성을 갖는다.
예를 들어, 인듐 아세나이드 시드 입자는, 고온에서 형성될 수 있으며, 구체적으로, 고온 주입(hot injection) 방법에 의해 형성될 수 있다.
예를 들어, 먼저 인듐 전구체를 용매와 혼합한다. 상기 용매는 하이드로카본을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하이드로카본으로는 헥산, 도데칸, 데칸, 언데칸, 테트라데칸, 헥사데칸, 1-헥사데신, 1-옥타데신, 디페닐에테르 등이 사용될 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 인듐 전구체로서, 인듐 올레이트를 이용하는 경우, 인듐 올레이트의 합성을 위하여 올레산을 추가한다. 예를 들어, 인듐 (트리)아세테이트와 올레산을 용매에서 혼합한 후, 약 100℃ 내지 150℃에서 반응시켜, 인듐 (트리)올레이트를 수득할 수 있다.
다음으로, 아세나이드 전구체를 주입한다. 상기 인듐 전구체 용액을 200℃ 내지 320℃로 승온한 후, 주사기 등으로 상기 아세나이드 전구체를 빠르게 주입한다.
다음으로, 주입시 온도보다 40℃ 내지 60℃ 낮은 온도에서, 결정을 성장시킴으로써, 시드 입자를 합성한다.
상기에서는 인듐 아세나이트 시드 입자를 얻기 위한 과정을 설명한 것이며, 상기 시드 입자를 구성하는 물질에 따라, 다른 전구체들이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 III 족 전구체는, 알루미늄 아세테이트(aluminum acetate), 알루미늄 아이오다이드(aluminum iodide), 알루미늄 브로마이드(aluminum bromide), 알루미늄 클로라이드(aluminum chloride), 알루미늄 클로라이드 육수화물(aluminum chloride hexahydrate), 알루미늄 플루오라이드(aluminum fluoride), 알루미늄 니트레이트(aluminum nitrate), 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide), 알루미늄 퍼클로레이트(aluminum perchlorate), 알루미늄 카바이드(aluminum carbide), 알루미늄 스테아레이트(aluminum stearate), 알루미늄 설페이트(aluminum sulfate), 디-i-부틸알루미늄 클로라이드(Di-i-butylaluminum chloride), 디에틸알루미늄 클로라이드(Diethylaluminum chloride), 트리-i-부틸알루미늄 (Tri-i-butylaluminum), 트리에틸알루미늄 (Triethylaluminum), 트리에틸(트리-sec-부톡시)디알루미늄 (Triethyl(tri-sec-butoxy)dialuminum), 트리메틸 알루미늄 (Trimethylaluminum), 갈륨 아세틸아세토네이트(Gallium acetylacetonate), 갈륨 클로라이드(Gallium chloride), 갈륨 플루오라이드(Gallium fluoride), 갈륨 플루오라이드 삼수화물(Gallium fluoride trihydrate), 갈륨 옥사이드(Gallium oxide), 갈륨 니트레이트(Gallium nitrate), 갈륨 니트레이트 수화물(Gallium nitrate hydrate), 갈륨 설페이트(Gallium sulfate), 갈륨 아이오다이드(Gallium iodide), 트리에틸 갈륨 (Triethyl gallium), 트리메틸 갈륨 (Trimethyl gallium) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 V족 전구체는, 알킬 포스핀(alkyl phosphine), 트리스트리알킬실릴 포스핀(tris(trialkylsilyl phosphine)), 트리스디알킬실릴포스핀(tris(dialkylamino phosphine)), 트리스디알킬아미노 포스핀(tris(dialkylamino) phosphine), 나이트릭산(nitric acid), 암모늄 나이트레이트(Ammonium nitrate) 등을 포함할 수 있다.
상기 나노클러스터는 상기 시드 입자보다 저온에서 형성된다. 예를 들어, 상기 나노클러스터는, 40℃ 이하, 예를 들어, 20℃ 내지 40℃에서 형성될 수 있다. 나노클러스터의 합성시 온도가 40℃를 초과하는 경우, 결정성이 증가하여, 클러스터로서의 물성 및 반응성을 갖기 어렵다.
상기 나노클러스터를 준비하는 방법은, V족 전구체, 예를 들어, 인듐 전구체와 아세나이드 전구체의 반응 온도(아세나이드 전구체를 주입할 때) 및 반응 온도가 40℃ 이하인 것을 제외하고는, 상기 시드 입자를 준비하는 방법과 동일할 수 있다. 또한, 상기 전구체들의 반응은 질소 가스 등과 같은 불활성 기체 조건 하에서 진행될 수 있다.
다음으로, 상기 시드 입자에 상기 나노클러스터를 제공하여, 결정을 성장시킨다. 예를 들어, 상기 시드 입자와 상기 나노클러스터를 반응시키는 단계는 고온에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같이 고온 주사(hot injection) 방식을 이용하여, 고온(예를 들어 250℃ 내지 320℃)의 시드 입자를 포함하는 용액(15)에, 주사기를 이용하여 상기 나노클러스터를 포함하는 용액(25)을 주입한다.
도 1에 도시된 것과 같이, 나노클러스터(20)는 시드 입자(10)와 반응하여, 시드 입자(10)를 성장시킴으로써 양자점(30)이 얻어진다. 상기 나노클러스터는 비정질 상을 가지나, 고온에서 성장 반응을 통해 결정성을 갖는 양자점(30)이 얻어질 수 있다.
상기 양자점(30)은 상기 시드 입자(20)보다 큰 직경을 갖는다. 예를 들어, 상기 양자점(30)의 크기는 3nm 초과 20nm 이하일 수 있다. 상기 양자점(30)의 크기는, 상기 나노클러스터 용액의 주입 속도, 반응 온도 등에 의해 조절될 수 있다.
본 발명에 따르면, 반응성이 높지만 안정성이 낮은 음이온성 전구체로부터 양자점을 형성하는 것이 아니라, 충분한 반응성을 가지면서 동시에 안정성을 갖는 나노클러스터를 전구체로 이용하여 시드 입자를 반응시켜 양자점을 형성할 수 있다. 따라서, 양자점의 성장 및 크기 조절이 용이하다.
상기에서는 III족-V족 양자점의 합성을 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 3원소 이상의 다원소 양자점, 예를 들어, I족-III족-V족 양자점의 합성에도 적용할 수 있으며, Si-Ge와 같은 공유성 결합을 갖는 양자점의 합성에도 적용할 수 있다.
이하에서는 구체적인 양자점 합성예를 통하여, 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
합성예 1 - 인듐 아세나이드 시드 입자
둥근 플라스크에서 인듐 아세테이트(In(OAc)3) 0.29g(1mmol)과 올레산 0.85g(3mmol)을 5ml의 옥타데센과 혼합하고, 120℃에서 1시간 동안 진공 상태에서 디개싱하면서 반응을 진행하였다. 상기 용액을 300℃로 승온한 후, 옥타데센 1ml에 용해된 트리스트리메틸실릴아세나이드 0.14g(0.5mmol)을 빠르게 투입하였다. 다음으로, 270℃로 온도를 낮추고 30분간 반응을 진행하여 시드 입자를 수득하였다.
합성예 2 - 인듐 아세나이드 나노클러스터
둥근 플라스크에서 인듐 아세테이트(In(OAc)3) 1.45g(5mmol)과 올레산 4.25g(15mmol)을 25ml의 옥타데센과 혼합하고, 120℃에서 1시간 동안 진공 상태에서 디개싱하면서 반응을 진행하였다. 다음으로, 상기 용액의 온도를 실온까지 낮추고, 옥타데센 5ml에 용해된 트리스트리메틸실릴아세나이드 0.7g(2.5mmol)을 투입하고, 10분간 일정한 속도로 교반하여, 나노클러스터를 수득하였다.
합성예 3 - 인듐 아세나이드 양자점
합성예 1의 인듐 아세나이드 시드 입자를 포함하는 용액을 270℃ 또는 300℃로 승온하고, 합성예 2의 인듐 아세나이드 나노클러스터를 포함하는 용액 7ml(아세나이드 0.5mmol 당량)를 주사기(직경 20mm)를 이용하여 투입하여(주입속도: 0.005 내지 0.05mmol/min, 아세나이드 당량 기준) 양자점을 수득하였다.
도 3(a)는 합성예 2의 인듐 아세나이드 나노클러스터의 투과전자현미경(TEM) 사진 및 크기를 나타내는 그래프이다. 도 3(b)는 합성예 1의 인듐 아세나이드 시드 입자의 투과전자현미경(TEM) 사진이다. 도 3(c)는 합성예 3(270℃, 주입속도: 0.005mmol/min)의 인듐 아세나이드 양자점의 투과전자현미경(TEM) 사진이다. 도 4는 합성예 1 내지 3의 인듐 아세나이드 시드 입자(InAs seed), 인듐 아세나이드 나노클러스터(InAs nanocluster) 및 인듐 아세나이드 양자점(InAs NCs)의 XRD 스텍트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3(a) 내지 도 3(c)를 참조하면, 합성예 2를 통하여, 평균 직경이 2nm 이하인 인듐 아세나이드 나노클러스터를 얻었으며, 합성예 1을 통하여, 평균 직경이 3nm 미만인 인듐 아세나이드 시드 입자를 얻었으며, 합성예 3을 통하여, 평균 직경이 5.8nm인 인듐 아세나이드 양자점을 얻었음을 확인할 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 인듐 아세나이드 나노클러스터(InAs nanocluster) 및 인듐 아세나이드 양자점(InAs NCs)는 결정성을 갖는 반면, 인듐 아세나이드 나노클러스터(InAs nanocluster)는 비정질상(결정성 없거나 낮음)을 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 5a 및 5b는, 전구체(나노클러스터)의 양에 따라, 변화하는 양자점의 첫 번째 여기피크(first excitonic peak)의 반값반폭(HWHM)을 나타내는 그래프들이다. 도 5a는 0.03mmol/min의 주입속도로, 270℃ 및 300℃에서 합성된 양자점에 대한 것이며, 도 5b의 양자점은 0.005mmol/min, 0.007mmol/min, 0.03mmol/min, 0.05mmol/min의 주입속도로, 270℃ 및 300℃에서 합성된 양자점에 대한 것이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 주입속도 및 반응온도 조절을 통하여 양자점의 크기(물성)를 조절할 수 있음을 확인할 수 있으며, 특히 나노 클러스터 주입 총량이 동일한 경우, 주입 속도가 느릴수록 평균 크기가 큰 양자점이 얻어짐을 확인할 수 있다.
본 발명은 양자점의 제조 및 양자점을 이용하는 각종 전자 소자, 태양 전지 트랜지스터, 표시 장치, 광원 등에 이용될 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 반도체성 화합물을 포함하며, 비정질 상을 갖는 나노클러스터를 준비하는 단계;
    상기 나노클러스터와 동일한 반도체성 화합물을 포함하며, 상기 나노클러스터보다 큰 직경을 가지며, 결정성을 갖는 시드 입자를 준비하는 단계; 및
    상기 시드 입자와 상기 나노클러스터를 반응시켜, 상기 시드 입자보다 큰 양자점을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 반도체성 화합물은 III-V족 화합물을 포함하고,
    상기 나노클러스터를 준비하는 단계는, III족 전구체와 V족 전구체를 40℃ 이하에서 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노클러스터를 이용한 양자점의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 반도체성 화합물은, 인듐 아세나이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 시드 입자를 준비하는 단계는,
    III족 전구체와 V족 전구체를 200℃ 내지 320℃에서 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  6. 반도체성 화합물을 포함하며, 비정질 상을 갖는 나노클러스터를 준비하는 단계;
    상기 나노클러스터와 동일한 반도체성 화합물을 포함하며, 상기 나노클러스터보다 큰 직경을 가지며, 결정성을 갖는 시드 입자를 준비하는 단계; 및
    상기 시드 입자와 상기 나노클러스터를 반응시켜, 상기 시드 입자보다 큰 양자점을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 반도체성 화합물은 III-V족 화합물을 포함하고,
    상기 나노클러스터의 직경은 1nm 내지 4nm인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 시드 입자의 직경은 2nm 내지 3nm인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조 방법.
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