KR102137824B1 - 양자점 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양자점 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 상기 양자점 제조시 원료물질로 사용되는 지방족 카르복실산의 탄소 길이를 제어하여 제조되는 양자점의 크기를 조절함으로써 발광 스펙트럼을 조정할 수 있다. 또한, 균일한 크기의 양자점을 제조할 경우 일정한 수준의 품질이 유지되도록 관리할 수 있으며, 쉘에 포함된 S 와 Se의 비율을 조절하여 양자점 입자의 안정성을 극대화할 수 있다.
Description
본 발명은 양자점 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
양자점(Quantun Dot, QD)은 양자 고립 효과(quantum confinement effect)를 가지는 수 나노 크기의 반도체성 나노 크기 입자로서, 벌크(bulk) 상태에서 일반적인 반도체성 물질이 갖고 있지 않은 우수한 광학적, 전기적 특성을 나타낸다. 양자점은 빛 등의 에너지로 자극하면 빛을 발광할 수 있으며, 입자의 크기에 따라 방출하는 빛의 색상이 달라진다. 이러한 양자점을 활용하는 경우, 색순도가 좋고 색재현성이 우수하며 동영상 특성이 좋은 대면적 고해상도 디스플레이의 구현이 가능하므로, 양자점에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
양자점 발광 재료로는 양자 효율이 높고 안정성이 우수한 II-VI족 화합물 반도체가 주로 사용되고 있으며, 특히 코어-쉘 구조의 양자점 재료가 많이 사용되고 있다.
그러나, 이와 같은 코어-쉘 구조의 양자점은 입자 사이즈 조정이 불가능하여, 입자 사이즈에 따라 발광 스펙트럼이 달라지는 양자점의 특성을 제어하기가 어렵고, 이에 따라 일정 수준의 품질이 유지되도록 관리하는 것이 어려운 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 다각적으로 연구를 수행한 결과, 인듐 아세테이트와 탄소길이가 제어된 지방족 카르복실산의 리간드 교환반응에 의해 형성되는 양자점 리간드용 화합물을 제조하였으며, 상기 양자점리간드용 화합물을 이용하여 제조된 양자점 입자의 크기를 제어함으로써 발광 스펙트럼을 조정할 수 있고, 또는 일정 크기의 양자점 입자를 제조하여 상기 양자점 입자의 품질을 균일하게 관리할 수 있으며, 쉘의 S 와 Se의 비율에 따라 양자점 입자의 안정성을 극대화할 수 있다는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 탄소길이가 제어된 양자점 리간드용 화합물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 양자점 리간드용 화합물을 이용하여 제조되며, 쉘의 조성으로 인해 안정성이 향상된 양자점 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 코어-쉘 구조를 가지는 양자점에 있어서, 상기 양자점은 평균 직경 2.0 내지 7.0 nm의 입자이고, 상기 양자점 입자 코어의 UV 흡수파장으로 계산된 하기 수학식 1의 Peak-to-Valley (P) 값이 0.70 이하인 양자점을 제공한다:
[수학식1]
Peak-to-Valley (P) = A/B
상기 식에서, A는 양자점 입자의 UV 흡수파장의 1차 변곡점의 흡수량이고, B는 양자점 입자의 UV 흡수파장의 2차 변곡점의 흡수량이며, 상기 1차 및 2차 변곡점은 x축 방향을 기준으로 각각 첫 번째 및 두 번째로 나타나는 변곡점을 의미한다.
본 발명은 또한, 하기 화학식 1로 표시되는 인듐 아세테이트 및 하기 화학식 2로 표시되는 지방족 카르복실산을 리간드 교환 반응시켜 코어 형성용 제1 전구체를 형성하는 단계; 상기 코어 형성용 제1 전구체와 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물과의 반응을 통하여 양자점 입자의 코어를 제조하는 단계; 및 상기 코어를 쉘 형성용 전구체 용액에 첨가하여 가열하는 단계;를 포함하는 양자점의 제조방법을 제공한다:
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, n은 9 내지 16의 실수이다,
[화학식 3]
상기 화학식 3에서 n은 0 내지 3의 정수이고, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, n-프로필, iso-프로필, n-부틸, t-부틸, iso-부틸, 페닐, C1 내지 C20의 알킬기를 포함하는 페닐이다.
본 발명은 또한, 상기 양자점을 포함하는 발광소자 또는 광학기구를 제공한다.
본 발명에 따른 양자점은, 상기 양자점 제조시 사용하는 원료물질 중 지방족 카르복실산의 탄소 길이를 조절함으로써, 제조된 양자점의 크기를 조절할 수 있어 상기 양자점의 크기에 따라 특정 방출 파장을 가지는 양자점을 제조할 수 있다.
또한, 상기 양자점 중에서도 양자점 코어 형성시 리간드의 탄소수를 조절함으로써, 코어의 품질을 향상시킬 수 있으며, 코어의 품질이 향상된 것은 Peak-to Valley(P) 값이 0.70 이하인 것으로 확인할 수 있다.
또한, 코어-쉘 구조의 상기 양자점의 쉘에 포함된 S와 Se의 비율을 조절함에 따라 안정성이 향상된 양자점 입자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 양자점의 제조방법에 의하면 일정한 크기를 가지는 양자점을 제조할 수 있어, 양자점의 품질을 일정하게 관리할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 양자점의 보관 일자별 양자수율 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 비교예 5에서 제조된 양자점의 보관 일자별 양자수율 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a 내지 3d는 Peak to Valley(P) 값을 계산하기 위해 필요한 흡수 스펙트럼 파장 영역을 나타낸 그래프로서, 각각, 실시예 1, 6 및 비교예 1, 2의 양자점 코어의 흡수 스펙트럼 파장을 나타낸 그래프이다.
도 2는 비교예 5에서 제조된 양자점의 보관 일자별 양자수율 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a 내지 3d는 Peak to Valley(P) 값을 계산하기 위해 필요한 흡수 스펙트럼 파장 영역을 나타낸 그래프로서, 각각, 실시예 1, 6 및 비교예 1, 2의 양자점 코어의 흡수 스펙트럼 파장을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
양자점
본 발명은 양자점에 관한 것으로, 일정 직경을 가지는 입자 형태로 제조되어, 직경에 따라 상이한 최대 방출 파장을 나타내는 양자점에 관한 것이다.
본 발명의 양자점은, 코어-쉘 구조를 가지며, 평균 직경 2.0 내지 7.0 nm 인 입자일 수 있다. 상기 양자점의 평균 직경이 2.0 nm 미만이면 양자점의 발광 파장이 작아져 디스플레이 용도의 광학 필름에 적용하기에 적합하지 않고, 7.0 nm 초과이면 파장이 과도하게 커져서 역시 디스플레이 용도의 광학 필름에 적용하기가 적합하지 않을 수 있다.
구체적으로, 상기 양자점은 그 물성에 따라, 평균 직경 2.0 nm 이상, 5.0 nm 미만인 입자 형태의 양자점과 5.0 내지 7.0 nm 인 입자 형태의 양자점으로 구분할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 양자점은 평균 직경이 2.0 nm 이상, 5.0 nm 미만인 입자이고, 상기 양자점의 코어의 평균 직경은 1.5 내지 1.6 nm 이며, 상기 양자점의 방출파장은 520 내지 540 nm이고, 상기 양자점의 코어의 흡수파장은 430 내지 480 nm인 것일 수 있다.
상기 양자점이 평균 직경 2.0 nm 이상, 5.0 nm 미만인 입자 형태인 경우, 상기 양자점은 520 내지 540 nm인 녹색 파장 범위에서 최대 방출 특성을 가지므로, 녹색을 띠는 양자점 제조에 유리할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 양자점은 평균 직경이 5.0 내지 5.3 nm의 입자이고, 상기 양자점의 코어의 평균 직경은 2.0 내지 3.0 nm 이며, 상기 양자점의 최대 방출파장은 605 내지 640 nm이고, 상기 양자점의 코어의 최대 흡수파장은 540 내지 570 nm인 것일 수 있다.
상기 양자점이 평균 직경 5.0 내지 5.3 nm인 입자 형태인 경우, 상기 양자점은 605 내지 640 nm인 적색 파장 범위에서 최대 방출 특성을 가지므로, 적색을 띠는 양자점을 만드는 방법에 유리할 수 있다.
또한, 상기 양자점은, 상기 코어의 UV 흡수파장으로 계산된 하기 수학식 1의 Peak-to-Valley (P)값이 0.70 이하일 수 있다.
[수학식1]
Peak-to-Valley (P) = A/B
상기 식에서, A는 양자점 입자에 대한 UV 흡수파장의 1차 변곡점의 흡수량이고, B는 양자점 입자의 UV 흡수파장의 2차 변곡점의 흡수량이다. 이때, 1차 변곡점 및 2차 변곡점이란 상기 UV 흡수파장에서 상기 1차 및 2차 변곡점은 x축 방향을 기준으로 각각 첫 번째 및 두 번째로 나타나는 변곡점을 의미한다.
일반적으로, Peak-to-Valley (P)값은 코어가 잘 제조되었는지 확인하는 평가 방법으로서, 최대흡수 피크가 크면 코어의 품질이 좋다고 판단할 수 있다.
또한, 상기 최대흡수 피크는 코어의 제조시 코어 형성용 용액의 농도에 비례하나, 코어의 농도는 항상 일정하게 측정이 불가능하므로, 양자점 코어의 품질의 판단이 어려운 단점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 수학식 1에 의해 도출되는 Peak-to-valley(P)라는 개념을 도입하여, 그 값이 0.70 이하로 규정된 양자점을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 코어의 농도가 높으면, 최대 흡수피크의 흡수량 뿐만 아니라, 1차 변곡점의 흡수량도 동시에 커진다. 상기 P 값, 즉, A/B 값이 낮다는 의미는 1차 변곡점의 흡수파장(A)은 낮고, 2차 변곡점의 최대흡수 파장(B)은 높다는 의미이다. 또한, 상기 P값이 높은 양자점 코어를 사용하는 경우, 양자점 코어의 입자 발광능력이 낮고, 입자 크기분포가 넓은 것을 의미하므로, 최종적으로 코어-쉘 구조를 가지는 양자점 입자의 양자수율 및 반치폭이 낮아지는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명에 따른 코어-쉘 구조를 가지는 양자점은, Peak-to-Valley (P)가 0.70 이하로 규정됨으로써, 상술한 바와 같은 문제점이 해소된 것일 수 있다.
본 발명의 양자점에 있어서, 상기 코어는 III-V족 화합물을 포함할 수 있다.
상기 III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 또는 이들의 혼합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InZnP, InPAs, InPSb 또는 이들의 혼합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, GaAlNP, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs 또는 이들의 혼합물;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
또는, 상기 코어는 In, Zn 및 P 원소를 포함하는 화합물일 수 있으며, 바람직하게는, 상기 코어는 InP 및/또는 InZnP 를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 양자점에 있어서, 상기 쉘은 Al, Si, Ti, Mg, Zn, Se 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또는, 상기 쉘은 YSxSe1 -x (단, Y는 Al, Si, Ti, Mg 또는 Zn이고, x는 0.50≤x<1.00인 실수임)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 쉘은 상기 코어의 표면에 레이어(layer) 형태로 형성될 수 있으며, 그 두께는 2 내지 10 nm, 바람직하게는 3 내지 8 nm 일 수 있다. 이때, 상기 쉘 내에 S와 Se의 몰비는 1:0.01~1, 바람직하게는 1:0.05~0.5, 보다 바람직하게는 1:0.08~0.3 일 수 있다. 상기 쉘은 이와 같은 두께 범위로 형성될 때, 상기 코어에 대한 보호층 역할을 하여 양자점의 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 양자점의 발광효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 코어-쉘 구조를 가지는 양자점은, 양자수율(Quantum Yield, QY)가 75% 이상이고, 반치폭이 45nm 이하인 발광특성을 나타내는 양자점으로, 초기 양자수율을 100% 이라고 하였을 때 10일 후의 양자수율이 80% 이상일 수 있다.
이와 같은 양자수율과 반치폭을 가지는 양자점은 발광소자 또는 광학기구에 광범위하게 적용될 수 있다.
상기 발광소자 또는 광학기구는 디스플레이, 센서, 광감지기, 태양전지, 하이브리드 복합체, 또는 바이오 라벨링일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
양자점의 제조방법
본 발명은 또한, 양자점의 제조방법에 관한 것으로, 상기 양자점의 제조방법은 하기 화학식 1로 표시되는 인듐 아세테이트 및 하기 화학식 2로 표시되는 지방족 카르복실산을 리간드 교환반응시켜 코어 형성용 제1 전구체를 형성하는 단계; 상기 코어 형성용 제1 전구체와 화학식 3로 표시되는 화합물과의 반응을 통하여 양자점 입자의 코어를 제조하는 단계; 상기 제조된 양자점 입자의 코어를 쉘 형성용 전구체 용액에 첨가하여 가열한 후, 양자점 입자를 제조할 수 있다. 이때, 상기 코어 제조시, 상기 코어 형성용 제1 전구체에 징크 아세테이트 및 올레익산을 리간드 교환반응 시켜 형성된 코어 형성용 제2 전구체를 혼합하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, n은 9 내지 16의 실수, 바람직하게는 n은 9 내지 16의 정수, 보다 바람직하게는 n은 10 내지 15의 정수이다.
[화학식3]
상기 화학식 3에서 n은 0 내지 3의 정수이고, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, n-프로필, iso-프로필, n-부틸, t-부틸, iso-부틸, 페닐, C1 내지 C20의 알킬기를 포함하는 페닐이다.
이하 각 단계별로, 본 발명에 따른 양자점의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.
상기 화학식 1의 인듐 아세테이트 및 상기 화학식 2로 표시되는 지방족 카르복실산을 리간드 교환반응시켜 코어 형성용 전구체(이하, 코어 형성용 제1 전구체라 함)를 형성할 수 있다.
상기 화학식 1의 인듐 아세테이트 및 상기 화학식 2의 지방족 카르복실산의 반응시 몰비는 1 : 1 내지 3 일 수 있다. 상기 화학식 1의 인듐 아세테이트에 대한 상기 화학식 2의 지방족 카르복실산의 몰비가 1 미만이면 미만이면 인듐 아세테이트가 잔여하여 불순물로 포함되어 있을 수 있고, 3 초과이면 지방족 카르복실산이 잔여하여 불순물로 포함되어 있을 수 있다.
이때, 상기 화학식 2로 표시되는 지방족 카르복실산의 탄소길이를 제어함으로써 제조되는 양자점의 직경과 상기 양자점에 포함된 코어의 직경을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 2에서 n이 9 내지 12.5의 실수이면, 제조되는 상기 양자점은 평균 직경이 2.0 이상, 5.0 nm 미만인 입자이고, 상기 양자점의 코어의 평균 직경은 1.5 내지 1.6 nm 이며, 상기 양자점의 방출파장은 520 내지 540 nm이고, 상기 양자점의 코어의 흡수파장은 430 내지 480 nm인 것일 수 있다.
상기 화학식 2에서 n이 10 내지 12의 정수인 경우, 상기 화학식 2로 표시되는 지방족 카르복실산은 라우릭산, 트리데카노익산 및 미리스틱산 중에서 선택되는 것일 수 있다.
또한, 상기 화학식 2에서 n이 12.5 초과, 16 이하의 실수이면, 제조되는 양자점은 평균 직경이 5.0 내지 5.3 nm의 입자이고, 상기 양자점의 코어의 평균 직경은 2.0 내지 3.0 nm 이며, 상기 양자점의 최대 방출파장은 605 내지 640 nm이고, 상기 양자점의 코어의 최대 흡수파장은 540 내지 570 nm 인 것일 수 있다.
상기 화학식 2에서 n이 13 내지 15의 정수인 경우, 상기 화학식 2로 표시되는 지방족 카르복실산은 펜타데실릭산, 팔미틱산 및 헵타데실릭산 중에서 선택되는 것일 수 있다.
또한, 상기 코어 형성용 제1 전구체에, 하기와 같은 코어 형성용 제2 전구체를 추가로 혼합할 수도 있다.
이때, 상기 코어 형성용 제 1 전구체 및 상기 코어 형성용 제 2 전구체의 반응비는 1 몰 : 0.9 내지 1.3 몰일 수 있다.
상기 코어 형성용 제2 전구체는 징크 아세테이트 및 올레익산을 비배위 용매에 용해시킨 후 리간드 교환반응시켜 형성할 수 있다.
이때, 상기 징크 아세테이트 및 상기 올레익산의 몰비는 1 : 1 내지 3일 수 있다. 상기 징크 아세테이트에 대한 상기 올레익산의 중량비가 1 미만이면 징크 아세테이트가 잔여하여 불순물로 포함되어 있을 수 있고, 3 초과이면 올레익산이 잔여하여 불순물로 포함되어 있을 수 있다.
상기 비배위 용매는 배위결합이 불가능한 용제로서, 양자점 제조시 반응에 영향을 주지 않는 용매라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 비배위 용매는 알킬계 용매, 아로마틱계 용매 및 에테르계 용매 중 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 비배위 용매는 1-옥타데센(octadecene), 도데센(dodecene), 테트라데칸(tetradecane), 옥틸에테르(octyl ether), 페닐에테르(phenyl ether) 등일 수 있다.
또한, 상기 코어 형성용 제 1 전구체 및 제2 전구체와 상기 화학식 3로 표시되는 화합물과의 반응을 통하여 양자점 입자의 코어를 제조할 수 있다. 상기 제조된 양자점 입자의 코어의 UV 흡수파장으로 계산된 하기 수학식 1의 Peak-to-Valley (P) 값이 0.70 이하인 것을 특징으로 한다.
[수학식1]
Peak-to-Valley (P) = A/B
상기 식에서, A는 양자점 입자의 UV 흡수파장의 1차 변곡점의 흡수량이고, B는 양자점 입자의 UV 흡수파장의 2차 변곡점의 흡수량이다.
또한, 상기 코어 형성용 전구체를 용매에 용해 시킨 후 가열하여, 쉘을 형성할 수 있다.
상기 가열 온도는 200 내지 300℃, 바람직하게는 210 내지 290℃, 보다 바람직하게는 220 내지 280℃일 수 있다. 상기 가열 온도가 200℃ 미만이면 코어가 형성되지 않을 수 있고, 300℃ 초과이면 코어의 흡수 파장이 필요 이상으로 높거나 낮을 수 있다.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물과 상기 코어 형성용 제1 전구체 만을 이용하여 제조된 코어는 InP 계 코어일 수 있고, 상기 화학식 3로 표시되는 화합물과 상기 코어 형성용 제1 전구체에 코어 형성용 제2 전구체를 혼합하여 제조된 코어는 InZnP 계 코어일 수 있다.
그 후, 상기 코어 상에 쉘을 형성하기 위하여, 쉘 형성용 전구체 용액에 상기 코어를 첨가하고 반응시켜, 상기 코어 상에 쉘이 형성된 양자점 입자를 제조할 수 있다.
구체적으로는 상기 쉘 형성용 전구체 용액에 상기 코어를 첨가하여 혼합한 후 가열하여 양자점 입자를 제조할 수 있다. 이때, 상기 가열 온도는 80 내지 200℃일 수 있으며, 상기 가열 온도로 가열시, 혼합 물질들의 물성을 저하 시키지 않으면서, 양자점 입자를 제조할 수 있다.
상기 쉘 형성용 전구체 용액은 징크 올레익산 염을 하기 화학식 4로 표시되는 3가 아민 용매에 용해시켜 쉘 형성용 전구체 용액을 형성할 수 있다.
[화학식 4]
상기 화학식 4에서, m은 6 내지 9의 정수이다.
상기 징크 올레익산 염은 징크 아세테이트와 올레익산을 비배위 용매(Non-Coordination Solvent)에 혼합 및 가열하여 제조될 수 있다.
이때, 상기 징크 아세테이트와 올레익산은 몰비는 1 : 1 내지 3일 수 있다. 상기 징크 아세테이트에 대한 상기 올레익산의 중량비가 1 미만이면 미만이면 징크 아세테이트가 잔여하여 불순물로 포함되어 있을 수 있고, 3 초과이면 올레익산이 잔여하여 불순물로 포함되어 있을 수 있다.
상기 비배위 용매는 배위결합이 불가능한 용제로서, 양자점 제조시 반응에 영향을 주지 않는 용매라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 비배위 용매는 알킬계 용매, 아로마틱계 용매 및 에테르계 용매 중 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 비배위 용매는 1-옥타데센(octadecene), 도데센(dodecene), 테트라데칸(tetradecane), 옥틸에테르(octyl ether), 페닐에테르(phenyl ether) 등일 수 있다.
상기 쉘 형성용 전구체 용액을 형성하기 위하여, 황 및 셀레늄 중 선택되는 1종 이상을 추가로 용매에 용해시킬 수도 있다.
상기 방법으로 형성된 쉘은 YSxSe1 -x (단, Y는 Al, Si, Ti, Mg 또는 Zn이고, x는 0.50≤x<1.00인 실수임)을 포함하며, 쉘의 구체적인 조성은 전술한 바와 같다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식2의 n값이 10 내지 12 인 것을 특징으로 하는 지방족 카르복실산은 포화지방산으로 라우릭산, 트리데카노익 산, 미리스틱산 군에서 선택되는 것일 수 있다.
또한, 화학식2의 n값이 13 내지 15 인 것을 특징으로 하는 지방족 카르복실산은 포화지방산으로 펜타데실릭산, 파미틱산산, 헵타데실릭산 군에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 양자점의 제조방법에 의하면, 하기 화학식 1로 표시되는 인듐 아세테이트 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 n이 10내지 12의 지방족 카르복실산을 리간드 교환 반응시켜 코어 형성용 제1전구체를 형성하는 단계;
[화학식 1]
[화학식 2]
징크 아세테이트 및 올레익산을 리간드 교환반응시켜 형성된 코어 형성용 제2 전구체를 형성하는 단계; 및
상기 코어 형성용 제1 전구체와 제2 전구체와 화학식 3-1로 표시되는 화합물과의 반응을 통하여 양자점 입자의 코어를 제조할 수 있다:
[화학식 3-1]
상기 제조된 양자점 입자의 코어의 UV 흡수파장으로 계산된 하기 수학식 1의 Peak-to-Valley (P) 값이 0.65 이하일 수 있고, 상기 양자점의 코어의 최대 흡수파장은 440 내지 470 nm인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 양자점 입자의 코어는 InZnP 구조일 수 있다.
[수학식1]
Peak-to-Valley (P) = A/B
A: 양자점 나노입자의 UV 흡수파장의 1차 변곡점의 흡수량
B: 양자점 나노입자의 UV 흡수파장의 2차 변곡점의 흡수량 (최대 흡수량)
또한, 상기 양자점은 상기 코어 표면에 형성된 ZnSSe 구조의 쉘을 포함하며, 상기 쉘 내의 S:Se의 몰비가 1:1 내지 99:1인 코어/쉘 구조의 InZnPZnSSe구조의 녹색 파장에서 방출 최대를 갖는 것을 특징으로하는 양자점으로, 상기 양자점 입자의 직경은 2.0 내지 4.0 nm이고, 최대 방출파장은 525 내지 540 nm 인 코어/쉘 구조일 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 일 구현예에 따른 양자점의 제조방법에 의하면, 하기 화학식 1로 표시되는 인듐 아세테이트 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물중 n이 13내지 15의 지방족 카르복실산을 리간드 교환 반응시켜 코어 형성용 전구체를 형성하는 단계;
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 코어 형성용 제1 전구체와 제2 전구체와 화학식 3-1로 표시되는 화합물과의 반응을 통하여 양자점 입자의 코어를 제조할 수 있다:
[화학식 3-1]
상기 제조된 양자점 입자의 코어의 UV 흡수파장으로 계산된 하기 수학식 1의 Peak-to-Valley (P) 값이 0.70 이하인 것을 특징으로 하고, 상기 양자점의 코어의 최대 흡수파장은 560 내지 590 nm인 것을 특징으로 하는 InP 구조의 양자점 입자의 코어일 수 있다:
[수학식1]
Peak-to-Valley (P) = A/B
A: 양자점 나노입자의 UV 흡수파장의 1차 변곡점의 흡수량
B: 양자점 나노입자의 UV 흡수파장의 2차 변곡점의 흡수량 (최대 흡수량)
또한, 상기 양자점은 상기 코어 표면에 형성된 ZnSSe 구조의 쉘을 포함하며, 상기 쉘 내의 S:Se의 몰비가 1:1 내지 99:1인 코어/쉘 구조의 InPZnSSe구조의 적색 파장에서 방출 최대를 갖는 것을 특징으로하는 양자점으로, 상기 양자점 입자의 직경은 5.0 내지 7.0nm이고, 최대 방출파장은 610내지 630 nm 인 코어/쉘 구조의 양자점 입자일 수 있다.
전술한 바와 같은 방법으로 제조된 양자점은 광학 필름, 예를 들어 양자점 필름에 적용되어, 디스플레이 분야에 광범위하게 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
(1-1) InP 코어 형성
인듐 아세테이트 0.2 mmol과 라우릭산(화학식 2에서 n=10) 0.6 mmol을 1-옥타데센 10 mL에 용해시켜 용액을 제조하였다. 상기 용액을 교반하면서 110℃, 100 mTorr 하에서 30분동안 휘발성 성분을 제거하는 과정을 거친 후, 용액이 투명해질 때까지 질소 분위기에서 270℃의 온도를 유지하여 리간드 교환반응을 진행하여, 코어 형성용 제1 전구체를 형성하였다.
상기 코어 형성용 제1 전구체를 트리스(트리메틸실릴) 포스핀 용매에 혼합하고 교반하여 질소 분위기에서 270℃로 가열된 앞의 플라스크에 빠르게 주입하였다. 1시간 반응시킨 후 빠르게 냉각시켜 반응을 종결시켰다. 이후 플라스크의 온도가 100℃에 도달하였을 때, 10mL의 톨루엔(Toluene)을 주입한 후 50 mL 원심분리 튜브에 옮겨 담았다. 에탄올(Ethanol) 10 mL를 첨가한 후, 침전 및 재분산 방법을 활용하여 두 차례 반복하여 정제하고, 톨루엔 13g에 분산시켜 InP 코어의 입자 분산액을 제조하였다.
(1-2) ZnSxSe1 -x (0.50≤x<1.00, x는 실수임) 쉘 형성
징크아세테이트 5.5044g(30 mmol), 올레익 산 16.944g(60mmol), 1-옥타데센 30 mL를 넣었다. 이 플라스크를 교반과 동시에 140℃, 100 mTorr 하에서 30분 동안 휘발성 성분을 제거하는 과정을 통해 만들어진 1-옥타데센에 의해 분산되어져 있는 제1 화합물을 포함하는 혼합물을 100℃ 비활성 기체 하에서 보관하였다. 100mL 삼구 플라스크에 황 0.9612g(30mmol), 트리옥틸포스핀 15mL를 넣고 질소분위기 하에서 교반하면서 80℃로 가열하여 트리옥틸포스핀에 황이 결합된 제2 화합물을 준비하였다. 100mL 삼구 플라스크에 셀레늄 2.3691g(30mmol), 트리옥틸포스핀 15mL를 넣고 질소분위기 하에서 교반하면서 80℃로 가열하여 트리옥틸포스핀에 셀레늄이 결합된 제3 화합물을 준비하였다. 상기 제조예 1에서 제조된 InP 코어의 톨루엔 분산액 2.5mL 준비하여 1-옥타데센(15ml)과 위에서 제조한 제1 화합물을 포함하는 혼합물(2.4mL)을 함께 삼구 플라스크에 넣고 교반과 동시에 110℃, 200 mTorr 하에서 30분동안 휘발성 성분을 제거하는 과정을 거쳤다. 이후 비활성 기체 분위기 하에서 위에서 제조한 제2 화합물(0.3 mL) 및 제3 화합물(0.3 mL)을 넣고 270℃로 가열하였다. 1시간 반응시킨 후 냉각하여, InP/ZnS0 . 5Se0 .5 양자점을 합성하였다.
실시예
2
(2-1) InZnP 코어 형성
인듐 아세테이트 0.2 mmol과 라우릭산(화학식 2에서 n=10) 0.6 mmol을 1-옥타데센 10 mL에 용해시켜 용액을 제조하였다. 상기 용액을 교반하면서 110℃, 100 mTorr 하에서 30분동안 휘발성 성분을 제거하는 과정을 거친 후, 용액이 투명해질 때까지 질소 분위기에서 270℃의 온도를 유지하여 리간드 교환반응을 진행하여, 코어 형성용 제1 전구체를 형성하였다.
코어 형성용 제2 전구체를 형성하기 위해 징크 아세테이트 0.2 mmol과 올레익산 0.6 mmol을 1-옥타데센 10 mL에 용해시켜 만든 용액을 제조하였다. 상기 용액을 교반하면서 140℃, 100 mTorr 하에서 30분 동안 휘발성 성분을 제거하는 과정을 거친 뒤, 용액이 투명해질 때까지 질소 분위기에서 270℃ 온도를 유지하여 리간드 교환반응을 진행한다.
상기 코어 형성용 제1 전구체와 제2 전구체를 1:1의 몰비로 트리스(트리메틸실릴) 포스핀 용매에 혼합하고 교반하여 질소 분위기에서 270℃로 가열된 앞의 플라스크에 빠르게 주입하였다. 1시간 반응시킨 후 빠르게 냉각시켜 반응을 종결시켰다. 이후 플라스크의 온도가 100℃에 도달하였을 때, 10mL의 톨루엔(Toluene)을 주입한 후 50 mL 원심분리 튜브에 옮겨 담았다. 에탄올(Ethanol) 10 mL를 첨가한 후, 침전 및 재분산 방법을 활용하여 두 차례 반복하여 정제하고, 톨루엔 13g에 분산시켜 InZnP 코어의 입자 분산액을 제조하였다.
(2-2) ZnSxSe1 -x (0.50≤x<1.00, x는 실수임) 쉘 형성
징크아세테이트 5.5044g(30 mmol), 올레익 산 16.944g(60mmol), 1-옥타데센 30 mL를 넣었다. 이 플라스크를 교반과 동시에 140℃, 100 mTorr 하에서 30분 동안 휘발성 성분을 제거하는 과정을 통해 만들어진 1-옥타데센에 의해 분산되어져 있는 제1 화합물을 포함하는 혼합물을 100℃ 비활성 기체 하에서 보관하였다. 100mL 삼구 플라스크에 황 0.9612g(30mmol), 트리옥틸포스핀 15mL를 넣고 질소분위기 하에서 교반하면서 80℃로 가열하여 트리옥틸포스핀에 황이 결합된 제2 화합물을 준비하였다. 100mL 삼구 플라스크에 셀레늄 2.3691g(30mmol), 트리옥틸포스핀 15mL를 넣고 질소분위기 하에서 교반하면서 80℃로 가열하여 트리옥틸포스핀에 셀레늄이 결합된 제3 화합물을 준비하였다. 상기 실시예 1에서 제조된 InP코어의 톨루엔 분산액 2.5mL 준비하여 1-옥타데센(15ml)과 위에서 제조한 제1 화합물을 포함하는 혼합물(2.4mL)을 함께 삼구 플라스크에 넣고 교반과 동시에 110℃, 200 mTorr 하에서 30분동안 휘발성 성분을 제거하는 과정을 거쳤다. 이후 비활성 기체 분위기 하에서 위에서 제조한 제2 화합물(0.3 mL) 및 제3 화합물(0.3 mL)을 넣고 270℃로 가열하였다. 1시간 반응시킨 후 냉각하여, InZnP/ZnS0 . 5Se0 .5 양자점을 합성하였다.
실시예 3
코어 형성용 제1 전구체 형성시, 라우릭산(화학식 2에서 n=10) 대신 펜타데실릭산(화학식 2에서 n=13)을 사용하고, ZnSxSe1 -x 쉘 형성 시, 쉘 내 S : Se의 몰비가 1:1(x=0.5)인 것 대신 몰비가 4:1(x=0.75)것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
실시예 4
ZnSxSe1 -x 쉘 형성 시, 쉘 내 S : Se의 몰비가 1:1(x=0.5)이 아닌, 9:1(x=0.9)인 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
실시예 5
코어 형성용 제1 전구체 형성시, 라우릭산(화학식 2에서 n=10) 대신 펜타데실릭산(화학식 2에서 n=13)을 사용한 것, 그리고 ZnSxSe1 -x 쉘 형성 시, 쉘 내 S : Se의 몰비가 1:1(x=0.5)인 것이 아닌, 몰비가 99:1(x=0.99)인 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
실시예 6
코어 형성용 제1 전구체 형성시, 라우릭산(화학식 2에서 n=10) 대신 펜타데실릭산(화학식 2에서 n=13)을 사용한 것, 그리고 ZnSxSe1 -x 쉘 형성 시, 쉘 내 S : Se의 몰비가 1:1(x=0.5)인 것 대신 몰비가 3:2(x=0.67)인 것을 제외하고, 실시예 2과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
실시예 7
ZnSxSe1 -x 쉘 형성 시, 쉘 내 S:Se의 몰비가 1:1(x=0.5)인 것 대신 몰비가 9:1 (x=0.90)인 것을 제외하고, 실시예 2과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
실시예 8
코어 형성용 제1 전구체 형성시, 라우릭산(화학식 2에서 n=10) 대신 펜타데실릭산(화학식 2에서 n=13)을 사용한 것, 그리고 ZnSxSe1 -x 쉘 형성 시, 쉘 내 S : Se의 몰비가 1:1(x=0.5)인 것 대신 몰비가 99:1(x=0.99)인 것을 제외하고, 실시예 2과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
비교예 1 내지 3
비교예 1은 코어 형성용 제1 전구체 형성시, 라우릭산(화학식 2에서 n=10) 대신 카프릭 산(Capric acid, 화학식 2에서 n=8), 비교예 2는 아라키 딕산(Arachidic acid, 화학식 2에서 n=18)을 각각 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
비교예 3은 쉘 내 S : Se의 몰비가 1:1 (x=0.5)인 것 대신 몰비가 2:3 (x=0.4)인 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
비교예 4 내지 5
비교예 4는 코어 형성용 제1 전구체 형성시, 라우릭산(화학식 2에서 n=10) 대신 카프릭 산(Capric acid, 화학식 2에서 n=8)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 2과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
비교예 5은 쉘 내 S : Se의 몰비가 1:1(x=0.5)인 것 대신 몰비가 1:4(x=0.25)인 것을 제외하고, 실시예 2과 동일한 방법으로 양자점을 제조하였다.
실험예: 양자점의 물성 평가
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 5에서 각각 제조된 양자점에 대하여, 하기와 같은 방법으로 물성을 측정한 후, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(1) 발광파장
양자점의 PL(Photoluminescence) 스펙트럼을 Cary Eclipse 형광 분광 광도계 (λexc = 400 nm)를 사용하여 측정하였다.
(2)흡수파장
양자점의 코어의 흡광도 스페트럼을 Cary 5000 UV-vis-NIR(Agilent Technologies) 분광 광도계를 사용하여 측정하였다.
(3) 반치폭(FWHD)
OTSUKA 社의 QE-2100를 이용하여 톨루엔에 분산된 양자점 입자의 흡수 및 광발광 스펙트럼을 이용하여 반치율을 확인하였다.
(4) 직경
투사전자현미경(TEM)을 이용하여, 양자점 입자 및 양자점의 코어 직경을 측정하였다.
(5) Peak-to-Valley
하기 수학식 1을 이용하여 양자점 입자 코어의 UV 흡수파장을 측정하여 계산하였다.
[수학식1]
Peak-to-Valley (P) = A/B
상기 식에서, A는 양자점 입자의 UV 흡수파장의 1차 변곡점의 흡수량이고, B는 양자점 입자의 UV 흡수파장의 2차 변곡점의 흡수량이다.
(6) S : Se 비율
ZnSxSe1-x 쉘 형성 시 S와 Se의 투입 몰비로 x값을 결정하였다.
(7) 양자수율(Quantum Yield, QY)
Williams et al. “Relative fluorescence quantum yields using a computer luminescence spectrometer”1983, Analyst 108:1067. 의 문헌을 참고로, 하기 [수학식 2]를 기초로 하여, 양자점의 상대적인 양자 수율을 프루오레세인 염료(440nm 여기 파장에서 녹색 방출 도트에 대한 참고치)를 사용하여 계산하였다.
[수학식 2]
상기 아래 첨자의 dot는 톨루엔에 분산된 양자점 용액, st는 톨루엔에 분산된 플루오레세인 염료를 의미한다.
QY: 양자수율, I: 방출피크의 면적, A: 여기 파장의 흡광도,
RI: 용매 중 굴절률
상기 양자수율은 용제 분산 후 측정하고 1일후, 2일후, 5일후, 10일후 측정하였으며, 표에는 초기(QY0d) 및 10일 후(QY10d, 초기 양자수율 대비 %) 양자수율을 표시하였다. 이때, 상기 용제 분산 후 측정된 시점을 “보관일자”라고도 지칭할 수도 있다.
| 양자점 입자 | 양자점의 코어 | 양자점 입자 | 양자점의 코어 | Peak-to-Valley | 양자점의 쉘 | 반치폭 (nm) |
초기 양자수율 (QY0d, %) | 10일 후 양자수율 (QY10d .%) |
|
| 최대 발광파장 (nm) |
최대 흡수 파장 (nm) |
직경 (nm) |
직경 (nm) |
(P) 값 | S / Se 비율(x) |
||||
| 실시예 1 | 524 | 430 | 2.0 | 1.5 | 0.62 | 1:1 (0.50) |
38 | 80 | 65(81.3) |
| 실시예 2 | 530 | 433 | 2.1 | 1.6 | 0.59 | 1:1(0.50) | 35 | 79 | 66(83.5) |
| 실시예 3 | 605 | 566 | 5.1 | 2.0 | 0.65 | 4:1(0.80) | 39 | 75 | 70(93.3) |
| 실시예 4 | 520 | 431 | 2.1 | 1.6 | 0.58 | 9:1(0.90) | 37 | 79 | 74(93.7) |
| 실시예 5 | 610 | 570 | 5.2 | 2.1 | 0.63 | 99:1(0.99) | 40 | 81 | 76(93.8) |
| 실시예 6 | 612 | 566 | 5.3 | 2.1 | 0.56 | 3:2(0.67) | 35 | 80 | 73(91.3) |
| 실시예 8 | 612 | 565 | 5.3 | 2.0 | 0.58 | 99:1(0.99) | 35 | 80 | 76(95.0) |
| 비교예 1 | 511 | 422 | 1.8 | 1.3 | 0.75 | 1:1(0.50) | 48 | 67 | 53(79.1) |
| 비교예 2 | 648 | 586 | 7.0 | 3.2 | 0.78 | 1:1(0.50) | 47 | 65 | 43(66.2) |
| 비교예 3 | 512 | 410 | 1.9 | 1.5 | 0.60 | 2:3(0.40) | 40 | 74 | 40(54.1) |
| 비교예 4 | 503 | 415 | 1.9 | 1.3 | 0.71 | 1:1(0.50) | 41 | 73 | 52(71.2) |
| 비교예 5 | 525 | 422 | 1.6 | 1.3 | 0.61 | 1:4(0.25) | 39 | 79 | 29(36.7) |
그 결과, 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 2(화학식 2에서 n이 10인 지방족 카르복실산이며, 코어가 각각 InP 및 InZnP인 경우)의 양자점은 녹색 파장 범위에서 최대 방출파장을 나타내며, 실시예 3(화학식 2에서 n이 13인 지방족 카르복실산인 경우)의 양자점은 적색 파장 범위에서 최대 방출파장을 나타내는 것을 알 수 있다.
실시예 1 내지 8의 초기 양자수율은 75% 이상을 보이며, 10일 후 양자수율은 초기 양자수율의 80% 이상의 값으로 셀에 의한 안정성이 확보되는 것을 확인할 수 있다.
반면, 비교예 1, 2(화학식 2에서 n이 각각 8, 18인 지방족 카르복실산인 경우)의 양자점은 최대 방출파장이 녹색 파장 범위에 충분히 미치지 않거나, 적색 파장 범위에서 나타난다. 또한 비교예 3 (쉘의 S : Se 비율이 2:3인 경우)의 양자점은 최대 방출 파장이 녹색 파장 범위에 충분히 미치지 않고 10일 후 양자수율이 초기 양자수율에 비해 현저히 떨어져 안정성이 확보되지 못한 것을 확인할 수 있다.
또한 비교예 4 (화학식 2에서 n이 8인 지방족 카르복실산인 경우)의 양자점은 최대 방출파장이 녹색 파장 범위에 충분히 미치지 않고, 비교예 5 (쉘의 S : Se 비율이 1:4인 경우)의 양자점은 최대 방출 파장이 녹색 파장 범위에 충분히 미치지 않고 10일 후 양자수율이 초기 양자수율에 비해 현저히 떨어져 안정성이 확보되지 못한 것을 확인할 수 있다.
상기 양자점의 평균 직경이 2.0 nm 미만이면 파장이 작아져 디스플레이 용도의 광학 필름에 적용하기에 적합하지 않고, 7.0 nm 초과이면 파장이 과도하게 커져서 역시 디스플레이 용도의 광학 필름에 적용하기가 적합하지 않을 수 있다. 또한 상기 쉘의 몰비가 1:0.01~1을 벗어나는 경우, 양자점 입자의 크기가 충분히 크지 않아 최대 방출 파장이 녹색 파장 범위에 충분히 미치지 않거나 10일 후 양자수율이 초기에 비해 떨어지는 것을 보아 안정성이 떨어지는 것을 알 수 있다.
비교예 1 내지 5의 초기 양자수율은 65% 내지 81%을 보이며, 10일 후 양자수율은 초기 양자수율의 70% 이상의 값에 미치지 않는 것을 보인다.
또한, 양자점의 반치폭은 비교예 1 및 2에서 48 nm 및 47 nm의 값을 보이는 것을 제외하고, 모든 양자점에서 45 nm 이하의 값을 보인다.
도 1 및 도 2은 실시예 1 및 비교예 5에서 각각 제조된 양자점의 보관 일자에 따른 양자수율 평가 결과를 나타낸 그래프이며, 도 3a 내지 3d는 각각 실시예 1, 6 및 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 양자점의 흡수파장 영역을 나타낸 사진이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 쉘을 구성하는 S : Se의 비율에 따라 시간 경과에 의한 양자 수율 저하현상이 달라지며, 실시예 1은 비교예 5에 비해 시간 경과에 따른 양자 수율의 저하현상이 최소화된 것을 알 수 있다.
또한, 도 3a 내지 3d를 참조하면, 탄소의 길이에 따라 최대 흡수 파장(λmax)이 달라지는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
Claims (18)
- 코어-쉘 구조를 가지는 양자점에 있어서,
상기 양자점은 평균 직경 2.0 내지 5.3 nm의 입자이고,
상기 양자점의 쉘은 YSxSe1-x (단, Y는 Al, Si, Ti, Mg 또는 Zn이고, x는 0.80≤x<1.00인 실수임)을 포함하고,
상기 쉘 내에서 S : Se의 몰비는 1 : 0.01~0.25이며,
상기 양자점 입자 코어의 UV 흡수파장으로 계산된 하기 수학식 1의 Peak-to-Valley (P) 값이 0.70 이하인 양자점:
[수학식1]
Peak-to-Valley (P) = A/B
상기 식에서, A는 양자점 입자의 UV 흡수파장의 1차 변곡점의 흡수량이고, B는 양자점 입자의 UV 흡수파장의 2차 변곡점의 흡수량이며, 상기 1차 및 2차 변곡점은 x축을 방향을 기준으로 각각 첫 번째 및 두 번째로 나타나는 변곡점을 의미한다. - 제1항에 있어서,
상기 양자점은 평균 직경이 2.0 nm 이상, 5.0 nm 미만인 입자이고,
상기 양자점의 코어의 평균 직경은 1.5 내지 1.6 nm이며,
상기 양자점의 최대 방출파장은 520 내지 540 nm이며,
상기 양자점의 코어의 최대 흡수파장은 430 내지 480 nm인, 양자점. - 제1항에 있어서,
상기 양자점은 평균 직경이 5.0 내지 5.3 nm의 입자이고,
상기 양자점의 코어의 평균 직경은 2.0 내지 3.0 nm 이며,
상기 양자점의 최대 방출파장은 605 내지 640 nm 이며,
상기 양자점의 코어의 최대 흡수파장은 540 내지 570 nm 인, 양자점.
- 삭제
- ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 코어는 III-V족 화합물을 포함하고,
상기 III-V족 화합물은, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 또는 이들의 혼합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InZnP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb 또는 이들의 혼합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, GaAlNP, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs 또는 이들의 혼합물;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 양자점. - ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 양자점 코어는 InP 또는 InZnP인, 양자점. - ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 양자점은 InP/ZnSxSe1 -x 또는 InZnP/ZnSxSe1 -x (단, x는 0.50≤x<1.00인 실수임)인, 양자점 - 삭제
- 하기 화학식 1로 표시되는 인듐 아세테이트 및 하기 화학식 2로 표시되는 지방족 카르복실산을 리간드 교환반응시켜 코어 형성용 제1전구체를 형성하는 단계;
상기 코어 형성용 제1 전구체와 화학식 3로 표시되는 화합물과의 반응을 통하여 양자점 입자의 코어를 제조하는 단계; 및
상기 코어를 쉘 형성용 전구체 용액에 첨가하여 가열하는 단계;를 포함하는, 제1항의 양자점 제조방법.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, n은 9 내지 16의 실수이다,
[화학식3]
상기 화학식 3에서 n은 0내지 3의 정수이고, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, n-프로필, iso-프로필, n-부틸, t-부틸, iso-부틸, 페닐, C1내지 C20의 알킬기를 포함하는 페닐이다. - 제9항에 있어서,
상기 코어 형성용 제1전구체에 징크 아세테이트 및 올레익산을 리간드 교환반응시켜 형성된 코어 형성용 제2전구체를 추가로 혼합하는, 양자점의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 코어 형성용 제1 전구체 및 상기 코어 형성용 제2 전구체의 반응비는 1몰 : 0.9 내지 1.3 몰인, 양자점의 제조방법. - 제9항에 있어서,
상기 화학식 2의 n은 9 내지 12.5의 실수이고,
상기 양자점의 평균 직경은 2.0 nm 이상, 5.0 nm 미만이고,
상기 양자점 코어의 평균 직경은 1.5 내지 1.6 nm 이며,
상기 양자점의 최대 방출파장은 520 내지 540 nm 이며,
상기 양자점 코어의 최대 흡수파장은 430 내지 480 nm인, 양자점의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 화학식 2의 n이 10 내지 12의 정수이고,
상기 화학식 2로 표시되는 지방족 카르복실산은 라우릭산, 트리데카노익산 또는 미리스틱산인, 양자점의 제조방법. - 제9항에 있어서,
상기 화학식 2의 n은 12.5 초과, 16 이하의 실수이고,
상기 양자점 입자의 평균 직경은 5.0 내지 5.3 nm 이고,
상기 양자점 코어의 평균 직경은 2.0 nm 내지 3.0 nm 이며,
상기 양자점의 최대 방출파장은 605 내지 640 nm 이고,
상기 양자점의 코어의 최대 흡수파장은 540 내지 570 nm 인, 양자점의 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 화학식 2의 n이 13 내지 15의 정수이고,
상기 화학식 2로 표시되는 지방족 카르복실산은 펜타데실릭산, 팔미틱산 또는 헵타데실릭산인, 양자점의 제조방법. - 제9항에 있어서,
상기 쉘 형성용 전구체 용액은 징크 올레익산 염을 용매에 용해시켜 제조된 것인, 양자점의 제조방법. - 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 양자점을 포함하는 광학기구.
- 제17항에 있어서,
상기 광학기구는 디스플레이, 센서, 광감지기, 태양전지, 하이브리드 복합체, 또는 바이오 라벨링인 광학기구.
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