KR102358680B1 - Preparation method for core-shell quantum dot comprising iii-v core, and quantum dot manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 III-V족 코어를 포함하는 코어-쉘 구조의 양자점 제조방법 및 이에 의해 제조된 양자점에 관한 것으로, 본 발명의 실시예를 따르는 양자점 제조방법은 하기 화학식 1로 표시되는 용매에 III족 전구체 및 아연(Zn)을 포함하는 화합물을 첨가 및 교반하는 1 단계; 및 상기 교반된 용액에 V족 전구체를 첨가 및 교반하여 III-V족 코어를 성장시키는 2 단계;를 포함한다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 서로 동일하거나 동일하지 않은 탄소수가 1 내지 5인 알킬기이고, n은 1 내지 10인 정수이다)The present invention relates to a method for manufacturing a quantum dot of a core-shell structure comprising a group III-V core and a quantum dot prepared thereby, the method for manufacturing a quantum dot according to an embodiment of the present invention includes a group III solution in a solvent represented by the following formula (1) 1 step of adding and stirring a compound including a precursor and zinc (Zn); and a second step of growing a group III-V core by adding and stirring a group V precursor to the stirred solution.
[Formula 1]
(In Formula 1, R1 and R2 are the same as or not identical to each other, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 10)
Description
본 발명은 고온 열분해법 용매로서 킬레이트 효과를 가지는 글라임 용매를 사용하여 III-V족 코어를 포함하는 코어-쉘 구조의 양자점을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for preparing a quantum dot having a core-shell structure including a group III-V core using a glyme solvent having a chelating effect as a high-temperature pyrolysis solvent.
단순하고 경제적인 공정으로 제조하면서, 동시에 결함이 없는 반도체 특성을 지니는 양자점 소재를 개발하고자 많은 노력이 경주되고 있다. 양자점 크기의 반도체 입자는 태양전지, 발광소자, 센서, 발광표시자, 생체진단시약 등에 적용되고 있으며, 최근 에너지, 디스플레이, 안전진단, 보건의료 등을 포함하는 다양한 분야에서 차세대 산업에 파급효과가 큰 소재이다. 특히, 반도체 양자점 소재 중 ‘CdSe’는 그 발광특성이 매우 우수하여,‘전색체’발광소재로 개발되어 있다. 그러나, 이 소재의 치명적인 약점은 RoHS (Restriction of Hazardous Substances Directives, 유해물질 제한지침)에 저촉되기 때문에 이 물질이 포함된 상품은 일반인을 대상으로 판매가 불가능하다. 이에 Cd 원자가 포함되지 않은 신규 양자점 소재의 개발이 요구되고 있다. 1세대 고효율 발광체인 II-VI 족 반도체인 CdSe를 대체할 수 있는 소재로는 현재 가장 유력하게 III-V족 원소로 이루어진 InP가 그 대상이다.A lot of effort is being made to develop a quantum dot material having semiconductor properties without defects while being manufactured through a simple and economical process. Quantum dot-sized semiconductor particles are being applied to solar cells, light emitting devices, sensors, light emitting indicators, and biodiagnostic reagents. is the material In particular, among semiconductor quantum dot materials, ‘CdSe’ has very excellent light emitting properties and has been developed as a ‘full color’ light emitting material. However, the fatal weakness of this material is that it violates RoHS (Restriction of Hazardous Substances Directives), so products containing this material cannot be sold to the general public. Accordingly, there is a demand for the development of novel quantum dot materials that do not contain Cd atoms. As a material that can replace CdSe, a group II-VI semiconductor, which is the first-generation high-efficiency light emitting device, InP made of group III-V elements is currently the most promising material.
InP 양자점을 합성하는 방법으로써 고온 열분해법(pyrolysis)이 활용되고 있다. 계면활성제, 인듐(Indium, In)과 인(phosphorus, P) 소스 등을 넣고 높은 온도로 열처리하여 재료들의 열분해 현상을 이용하여 InP 나노입자를 형성하는 방법이다. 이 경우 종래에는 tri-n-octylphosphine oxide (TOPO)가 사용되었고, 현재 흔히 사용되는 용매는 1-octadecene (ODE)이다. 그러나 이 두 용매를 사용하여 합성하는 경우, 종종 InP 코어에 결함이 발생하여 발광 특성이 낮은 문제가 발생하였다. ODE는 반응 후 리간드 영역에서 완전하게 제거하기 어렵고, TOPO는 고온 열분해시 분해되는 문제가 있다.As a method of synthesizing InP quantum dots, high-temperature pyrolysis is being used. This is a method of forming InP nanoparticles using thermal decomposition of materials by adding surfactant, indium (In) and phosphorus (P) source, and heat-treating it at a high temperature. In this case, tri-n-octylphosphine oxide (TOPO) has been conventionally used, and a solvent commonly used at present is 1-octadecene (ODE). However, when synthesizing using these two solvents, defects often occurred in the InP core, resulting in low luminescence properties. ODE is difficult to completely remove from the ligand region after reaction, and TOPO has a problem of decomposition during high-temperature thermal decomposition.
InP 양자점과 같은 III-V족 양자점 소재가 극복해야 할 가장 큰 과제는 발광 효율을 높이는 것이다. 통상적인 제조방법에 따라 제조하는 경우 발광 양자수율 (Photoluminescent quantum yield, PLQY)이 매우 낮다. 양자수율이 낮은 이유는 제조시 III-V족 나노 결정에 생성된 결함구조 때문이다. 특히 III족 원소는 양자점 제조시 산소와 수분을 철저히 배제할 필요가 있으므로, 산소와 수분을 피하기 위한 공정 과정에서 결함구조가 발생한다. 그러나 이러한 결함을 최소화시키면서도, 동시에 단순하고 경제적인 공정이 부재하는 것이 현실이다. 특히 II-VI족 과 같은 양자점을 제조하는 것보다 III-V족 양자점을 제조하는 공정이 매우 까다롭다.The biggest challenge that group III-V quantum dot materials such as InP quantum dots have to overcome is to increase luminous efficiency. When manufactured according to a conventional manufacturing method, the photoluminescent quantum yield (PLQY) is very low. The reason why the quantum yield is low is because of the defect structure created in the III-V group nanocrystals during manufacturing. In particular, since group III elements need to thoroughly exclude oxygen and moisture when manufacturing quantum dots, a defect structure occurs in the process to avoid oxygen and moisture. However, while minimizing these defects, the reality is that there is no simple and economical process at the same time. In particular, the process of manufacturing group III-V quantum dots is very difficult than manufacturing quantum dots such as group II-VI.
본 발명은 결함이 없고, 발광효율이 우수한 III-V족 코어를 포함하는 양자점을 제조하기 위해, III-V족 코어를 포함하는 양자점의 제조에 특화된 글라임 용매를 사용하여 하나의 반응기에서 대량으로 생산할 수 있는 단순하고 경제적인 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is free from defects and in order to produce a quantum dot including a III-V core having excellent luminous efficiency, a glyme solvent specialized for the production of a quantum dot including a III-V core is used in a large amount in one reactor. An object of the present invention is to provide a simple and economical manufacturing method that can be produced.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법은, 하기 화학식 1로 표시되는 용매에 III족 전구체 및 아연(Zn)을 포함하는 화합물을 첨가 및 교반하는 1 단계; 및 상기 교반된 용액에 V족 전구체를 첨가 및 교반하여 III-V족 코어를 성장시키는 2 단계;를 포함한다. A quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention comprises: a first step of adding and stirring a compound containing a group III precursor and zinc (Zn) to a solvent represented by the following formula (1); and a second step of growing a group III-V core by adding and stirring a group V precursor to the stirred solution.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 서로 동일하거나 동일하지 않은 탄소수가 1 내지 5인 알킬기이고, n은 1 내지 10인 정수이다)(In
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 화학식 1로 표시되는 용매에서 R1 및 R2는 메틸(methyl)기일 수 있다.In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, in the solvent represented by Formula 1, R1 and R2 may be a methyl (methyl) group.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계의 화학식 1로 표시되는 용매는 모노글라임(n=1), 디글라임(n=2), 트리글라임(n=3), 테트라글라임(n=4) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In the method for producing quantum dots including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the solvent represented by Chemical Formula 1 in
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계의 III족 전구체의 III족 원소는 인듐(In)일 수 있다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the group III element of the group III precursor of the first step may be indium (In).
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계의 III족 전구체는 인듐(In) 전구체로서, In2O3, In2S3, InF3, InCl3, InBr3, InI3, In(CH3CO2)3, In(OH)3, In(NO3)3, In(OH)3, In(CN)3, In(ClO3)3, In(PO4) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the group III precursor of the first step is an indium (In) precursor, In 2 O 3 , In 2 S 3 , InF 3 , InCl 3 , InBr 3 , InI 3 , In(CH 3 CO 2 ) 3 , In(OH) 3 , In(NO 3 ) 3 , In(OH) 3 , In(CN) 3 , In(ClO 3 ) 3 , In(PO 4 ) and mixtures thereof.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 아연(Zn)을 포함하는 화합물은 ZnF2, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2, Zn(CH3CO2)2, Zn(OH)2, Zn(NO3)2, Zn(SO4), Zn(CN)2, Zn(ClO3)2, Zn3(PO4)2, 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the compound containing zinc (Zn) is ZnF 2 , ZnCl 2 , ZnBr 2 , ZnI 2 , Zn(CH 3 CO 2 ) 2 , Zn(OH) 2 , Zn(NO 3 ) 2 , Zn(SO 4 ), Zn(CN) 2 , Zn(ClO 3 ) 2 , Zn 3 (PO 4 ) 2 , and mixtures thereof have.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계에서 III족 전구체의 III족 원소는 인듐(In)인 경우, 인듐(In) 및 아연(Zn)의 혼합 몰비는 1:4 내지 1:20일 수 있다. In the quantum dot manufacturing method including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, when the group III element of the group III precursor in
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계는 올레일아민(Oleylamine)을 더 첨가 및 교반할 수 있다.In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계의 교반은 온도를 110 내지 130℃로 가열한 다음, 25 내지 35분 동안 교반하는 1-1 단계를 포함할 수 있다. In the method for producing quantum dots comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the stirring of
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계는 상기 1-1 단계 이후에, 온도를 170 내지 190℃로 가열한 다음, 5 내지 15분 동안 교반하는 1-2 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계의 V족 전구체의 V족 원소는 인(P)일 수 있다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the group V element of the group V precursor of the second step may be phosphorus (P).
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계의 V족 전구체는 인(P) 전구체로서, 트리스(디메틸아미노)포스핀(tris(dimethylamino)phosphine)을 포함할 수 있다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the group V precursor of the second step is a phosphorus (P) precursor, including tris(dimethylamino)phosphine. can do.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계는 V족 전구체를 첨가한 후, 170 내지 190℃에서 25 내지 35분 동안 교반하는 2-1 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the second step may include a step 2-1 of stirring at 170 to 190° C. for 25 to 35 minutes after adding the group V precursor. can
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계 이후에, 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 성장된 III-V족 코어를 포함하는 화합물에 황(S) 전구체를 첨가 및 교반하는 3 단계; 및 상기 3 단계의 용액에 아연(Zn) 전구체를 첨가 및 교반하여 III-V족 코어에 제 1 ZnS 쉘 형성시키는 4 단계;를 더 포함할 수 있다. After
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 3 단계의 황(S) 전구체는 트리스(옥틸포스핀)설피드일 수 있다. In the method for manufacturing quantum dots including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the sulfur (S) precursor in
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계의 아연(Zn) 전구체는 아연-스테아레이트(Zn(stearate)2)가 1-옥타데신 용매에 용해된 용액일 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the zinc (Zn) precursor in the 4th step is a zinc-stearate (Zn(stearate) 2 ) solution in which 1-octadecine is dissolved in a solvent. can be
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 3 단계에서 상기 황(S) 전구체를 첨가하기 이전에 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 성장된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 170 내지 190℃로 15 내지 25분 동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다.Before adding the sulfur (S) precursor in
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 3 단계는 황(S) 전구체를 첨가한 후 170 내지 190℃에서 55 내지 65분 동안 교반하는 3-1 단계를 포함할 수 있다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 3 단계는 상기 3-1 단계 이후에, 온도를 180 내지 200℃에서 110 내지 130분 동안 교반하는 3-2 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계는 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가하여, 200 내지 230℃에서 140 내지 160분 동안 교반하는 4-1 단계를 포함할 수 있다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, step 4-1 includes adding the zinc (Zn) precursor and stirring at 200 to 230° C. for 140 to 160 minutes. may include
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계는 상기 4-1 단계 이후에, 황(S) 전구체를 첨가한 후, 220 내지 240℃에서 170 내지 190분 동안 교반하는 4-2 단계를 포함할 수 있다 In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계는 상기 4-2 단계 이후에, 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가한 후, 240 내지 260℃로 가열한 다음, 200 내지 220분 동안 교반하는 4-3 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method including a III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계 이후에, 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 제 1 ZnS 쉘이 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물에 상기 황(S) 전구체를 첨가 및 교반하는 5 단계; 및 상기 5 단계의 용액에 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가 및 교반하여 제 2 ZnS 쉘을 형성시키는 6 단계;를 더 포함할 수 있다. After
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 5 단계에서 상기 황(S) 전구체를 첨가하기 이전에, 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 제 1 ZnS 쉘이 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물의 온도를 170 내지 190℃에서 15 내지 25분 동안 유지시키는 단계를 포함할 수 있다. Before adding the sulfur (S) precursor in
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 5 단계는 상기 황(S) 전구체를 첨가한 후, 180 내지 200℃의 온도에서 90 내지 130분 동안 교반하는 5-1 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 6 단계는 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가한 후, 200 내지 220℃ 온도에서 110 내지 130분 동안 교반하는 6-1 단계를 포함할 수 있다. In the method for manufacturing quantum dots including a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 6 단계는 상기 6-1 단계 이후에, 상기 황(S) 전구체를 첨가한 후, 온도를 220 내지 240℃에서 140 내지 160분 동안 교반하는 6-2 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 6 단계는 상기 6-2 단계 이후에, 아연(Zn) 전구체를 첨가한 후, 240 내지 260℃에서 170 내지 190분 동안 교반하는 6-3 단계를 포함할 수 있다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계 이후에 상기 성장된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 석출시키는 단계; 상기 4 단계 이후에 상기 제 1 ZnS 쉘을 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 석출시키는 단계; 또는 상기 5 단계 이후에 상기 제 1 ZnS 쉘에 상기 제 2 ZnS 쉘이 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 석출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Precipitating a compound including the grown group III-V core after the second step in the method for manufacturing a quantum dot comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention; precipitating a compound including a group III-V core on which the first ZnS shell is formed after
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 각각의 화합물을 석출시키는 각각의 단계는 20 내지 35℃로 온도를 낮춘 후, 상기 제 1 화학식으로 표시되는 용매를 증발시키는 단계를 포함할 수 있다. Each step of precipitating each compound in the quantum dot manufacturing method comprising a III-V core according to an embodiment of the present invention lowers the temperature to 20 to 35 °C, and then evaporates the solvent represented by the first formula It may include the step of
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 각각의 화합물을 석출시키는 각각의 단계는 알코올에서 재결정하는 단계를 포함할 수 있다. Each of the steps of precipitating each compound in the method for manufacturing quantum dots including a III-V core according to an embodiment of the present invention may include a step of recrystallization from alcohol.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 상기 제조방법에 의해 제조되고, 가시광선 파장대의 빛을 방출한다. It is manufactured by the manufacturing method including the group III-V core according to an embodiment of the present invention, and emits light in a visible light wavelength band.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점은 유기용매에서 발광 양자수율(Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)이 50% 이상일 수 있다. A quantum dot including a III-V core according to an embodiment of the present invention may have a photoluminescence quantum yield (PLQY) of 50% or more in an organic solvent.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점은 결정 구조가 큐빅(Cubic)이고, 상기 CuKα radiation = 1.5406Å 파장에 의한 엑스레이 회절분석법(X-ray Diffraction, XRD)에 의한 측정시 (110), (200), (220), (311), 및 (222)에서 피크를 가질 수 있다. A quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention has a cubic crystal structure, and when measured by X-ray diffraction analysis (XRD) with the CuKα radiation = 1.5406 Å wavelength It may have peaks at (110), (200), (220), (311), and (222).
본 발명의 실시예를 따르는 양자점의 제조방법은 고온 공정에서도 결함이 거의 없고, 크기 및 형태가 균일하며, 발광효율이 우수한 III-V족 코어를 포함하는 양자점을 제조한다. The quantum dot manufacturing method according to an embodiment of the present invention produces a quantum dot including a group III-V core having almost no defects, uniform size and shape, and excellent luminous efficiency even at a high temperature process.
또한, 본 발명의 실시예를 따르는 양자점의 제조방법은 하나의 반응기에서 하나의 용매만을 사용하여 공정을 수행할 수 있으므로, 단순하고 경제적으로 III-V족 코어를 포함하는 양자점을 대량생산 할 수 있다.In addition, since the method for producing quantum dots according to an embodiment of the present invention can be performed using only one solvent in one reactor, it is possible to mass-produce quantum dots including group III-V cores simply and economically. .
또한, 본 발명의 실시예를 따르는 양자점의 제조 공정에서 사용되는 용매는 친환경적이고, III-V족 코어를 포함하는 양자점에 필수적인 킬레이트 특성이 존재하면서 부반응을 수반하지 않고, III-V족 코어를 포함하는 화합물과 분산도가 좋고, 공정 이후 리간드 영역에서 완전히 제거될 수 있다. 또한, 다중 킬레이트 배위가 가능하여 여러 종류의 전구체를 동시에 일정한 배열로 유지시킬 수 있고, 전구체의 결합을 다르게 구별하는 것이 가능하다. In addition, the solvent used in the manufacturing process of quantum dots according to an embodiment of the present invention is eco-friendly, does not involve side reactions while having essential chelating properties in quantum dots including group III-V cores, and includes group III-V cores It has good dispersion and can be completely removed from the ligand region after the process. In addition, multiple chelate coordination is possible, so that several types of precursors can be maintained in a constant arrangement at the same time, and it is possible to differentiate the binding of the precursors differently.
도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 양자점의 제조 공정을 예시한 것이다.
도 2은 본 발명의 실시예를 따르는 용매에 의한 킬레이트 구조이다.
도 3는 본 발명의 실시예를 따르는 용매의 킬레이트 결합을 도시한 것이다.
도 4은 본 발명의 실시예를 따르는 InP 코어를 포함하는 양자점의 제조 공정을 예시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예를 따르는 제 1 ZnS 쉘이 형성된 InP 코어를 포함하는 양자점의 제조 공정을 예시한 것이다.
도 6는 본 발명의 실시예를 따르는 제 1 ZnS 쉘 및 제 2 ZnS 쉘이 형성된 InP 코어를 포함하는 양자점의 제조 공정을 예시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예를 따르는 제 1 ZnS 쉘이 형성된 InP 코어를 포함하는 양자점의 흡수 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예를 따르는 제 1 ZnS 쉘 및 제 2 ZnS 쉘이 형성된 InP 코어를 포함하는 양자점의 흡수 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9은 본 발명의 실시예를 따르는 제 1 ZnS 쉘이 형성된 InP 코어를 포함하는 양자점의 투과전자현미경(TEM, transmission electron microscope) 이미지이다.
도 10는 본 발명의 실시예를 따르는 제 1 ZnS 쉘 및 제 2 ZnS 쉘이 형성된 InP 코어를 포함하는 양자점의 투과전자현미경(TEM, transmission electron microscope) 이미지이다.
도 11은 본 발명의 실시예를 따르는 ZnS 쉘이 형성된 InP 코어를 포함하는 양자점의 엑스레이 회절분석법(X-ray Diffraction, XRD)에 의한 그래프이다. 1 illustrates a manufacturing process of quantum dots according to an embodiment of the present invention.
2 is a chelate structure by a solvent according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 illustrates the chelate bond of a solvent according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a manufacturing process of quantum dots including an InP core according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates a manufacturing process of quantum dots including an InP core having a first ZnS shell formed thereon according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates a process for manufacturing a quantum dot including an InP core on which a first ZnS shell and a second ZnS shell are formed according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing measurement results of absorption and emission spectra of quantum dots including an InP core having a first ZnS shell formed thereon according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing measurement results of absorption and emission spectra of quantum dots including an InP core having a first ZnS shell and a second ZnS shell formed according to an embodiment of the present invention.
9 is a transmission electron microscope (TEM) image of a quantum dot including an InP core having a first ZnS shell formed thereon according to an embodiment of the present invention.
10 is a transmission electron microscope (TEM) image of a quantum dot including an InP core on which a first ZnS shell and a second ZnS shell are formed according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph by X-ray diffraction analysis (XRD) of a quantum dot including an InP core with a ZnS shell formed according to an embodiment of the present invention.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and therefore, the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 문구 또는 문장에서 특별히 다르게 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.As used herein, an expression such as “comprising” is understood as an open-ended term that includes the possibility of including other embodiments, unless specifically stated otherwise in the phrase or sentence in which the expression is included. should be
본 명세서에서 사용되는 "바람직한" 및 "바람직하게"는 소정 환경 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 환경 또는 다른 환경 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.As used herein, “preferred” and “preferably” refer to embodiments of the invention that may provide certain advantages under certain circumstances. However, other embodiments may also be desirable, under the same or other circumstances. Additionally, the recitation of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful, nor is it intended to exclude other embodiments from the scope of the invention.
CdSe와 같은 II-IV 족 코어를 가지는 양자점과 달리 III-V족 코어를 가지는 양자점은 그 제조공정이 까다롭다. III-V족 코어는 CdSe와 같은 II-IV족 코어보다 불안정하므로, 연속적으로 코어 및 쉘을 형성시키는 연속 공정이 필수적으로 요구된다. Unlike quantum dots having a group II-IV core, such as CdSe, a quantum dot having a group III-V core is difficult to manufacture. Since the group III-V core is more unstable than the group II-IV core such as CdSe, a continuous process for continuously forming the core and the shell is essential.
또한, II-IV족 코어와 달리 킬레이트 효과를 가지는 용매의 사용이 필수적이다. 보다 구체적으로, In의 경우는 +3가 이므로, In의 경우가 +2가 Cd 원소보다 훨씬 루이스 산성이 크기 때문에, '글라임'과 같은 "킬레이트-배위"를 형성하는 염기와 훨씬 안정한 중간체를 만들어 합성을 용이하게 한다. 도 2를 참조하면, '테트라글라임'의 경우 In +3가 양이온을 5배위를 띠는 구조로서 안정한 중간체를 형성한다. 또한, 도 3의 경우, 다른 구조의 글라임 용매는 In +3가 양이온과 킬레이트 결합을 형성함으로서 안정한 중간체를 형성한다. In addition, it is essential to use a solvent having a chelating effect, unlike the group II-IV core. More specifically, since In the case of In is +3, since +2 in the case of In is much more Lewis acidic than the Cd element, a much more stable intermediate with a base that forms a "chelate-coordination" such as 'glyme' to facilitate synthesis. Referring to FIG. 2 , in the case of 'tetraglyme', a stable intermediate is formed as a structure in which In + 3 is pentavalent to a cation. In addition, in the case of FIG. 3 , the glyme solvent having a different structure forms a stable intermediate by forming a chelate bond with the In + 3 cation.
또한, 특히 In의 경우는 용매와 섞이면 안되는 까다로운 조건을 요구한다. 또한, III-V족 코어를 포함하는 양자점은 고온열분해법에 의해 제조되므로, 사용되는 용매가 열분해 과정에 참여하지 않아야 하고, InP 코어의 성장 후에는 쉽게 제거될 수 있어야 한다. 따라서 III-V족 코어를 포함하는 양자점을 제조하는데 특화된 용매의 사용이 필수적이다. In addition, especially in the case of In, it requires a difficult condition not to be mixed with a solvent. In addition, since quantum dots including group III-V cores are manufactured by high-temperature pyrolysis, the solvent used should not participate in the pyrolysis process, and should be easily removed after growth of the InP core. Therefore, it is essential to use a solvent specialized for preparing quantum dots including group III-V cores.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점을 제조하는 공정에서는 하기 화학식 1로 표시되는 글라임 용매를 사용함으로서, 균일하고 결함이 거의 없는 코어를 제조하기 어려운 III-V족 코어를 포함하는 양자점을 연속 공정으로 대량생산할 수 있도록 한다. 또한, 글라임 용매는 킬레이트 특성이 존재하면서 부반응을 수반하지 않으므로, 결함이 거의 없는 III-V족 코어를 포함하는 양자점을 제조할 수 있도록 한다. 또한 발광 효율을 높이기 위해 ZnS 쉘을 다중으로 적층하여 제조할 수 있도록, 고온에서의 공정이 단순하도록 하며, 적층되는 ZnS 쉘 또한 효과적으로 보호할 수 있도록 한다. 또한, 다른 원소보다는 III-V족 원소와 분산도가 좋아, III-V족 코어를 포함하는 양자점을 제조할 때 특히 최적화 된 용매로서 사용될 수 있다. In the process of manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, a group III-V core that is difficult to prepare a uniform and almost defect-free core by using the glyme solvent represented by the following
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법은, 하기 화학식 1로 표시되는 용매에 III족 전구체 및 아연(Zn)을 포함하는 화합물을 첨가 및 교반하는 1 단계; 및 상기 교반된 용액에 V족 전구체를 첨가 및 교반하여 III-V족 코어를 성장시키는 2 단계;를 포함한다. A quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention comprises: a first step of adding and stirring a compound containing a group III precursor and zinc (Zn) to a solvent represented by the following formula (1); and a second step of growing a group III-V core by adding and stirring a group V precursor to the stirred solution.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 서로 동일하거나 동일하지 않은 탄소수가 1 내지 5인 알킬기이고, n은 1 내지 10인 정수이다)(In
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 화학식 1로 표시되는 용매에서 R1 및 R2는 메틸(methyl)기일 수 있다. 상기 R1 및 R2가 메틸기인 경우에는, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(Ethylene Glycol Dimethyl Ether, EGME)로서 명명된다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, in the solvent represented by
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 화학식 1로 표시되는 글라임 용매가 III족 원소인 In이온과 킬레이트 결합을 할 수 있다. 모노 에테르계와 달리 모노-, 디-, 트리-, 테트라-글라임 구조를 사용함으로서 In과 같은 III족 원소와 다중 킬레이트 배위결합을 형성할 수 있도록 한다. 이는 여러 종류의 전구체를 동시에 일정한 배열로 전구체 상태로 유지할 수 있도록 한다. 따라서 전구체의 결합을 다르게 구별하는 것이 가능하다. Referring to FIGS. 2 and 3 , the glyme solvent represented by
또한, 글라임 용매는 포화 비고리 폴리에테르 형태의 화합물로서, 통상적인 유기 용매에 비해서 덜 휘발성이고 덜 독성을 갖는 바, 환경친화적인 용매이다. 이러한 글라임 화합물들은 친수성 및 소수성 특성을 동시에 갖고 있고, 특히 탄소 알킬사슬 양쪽으로 친수성 특성을 보유함으로서 열적 및 화학적으로 안정하게 이온들과 착화합물을 형성할 수 있다. 또한, 모노 에테르계와 달리, III족 원소와 효과적으로 킬레이트 배위결합을 함으로서, 코어 원소들이 서로 뭉치는 것을 방지할 수 있다.In addition, the glyme solvent is a compound in the form of a saturated acyclic polyether, which is less volatile and less toxic than conventional organic solvents, and thus is an environmentally friendly solvent. These glyme compounds have both hydrophilic and hydrophobic properties, and in particular, by having hydrophilic properties on both carbon alkyl chains, they can form complexes with ions in thermal and chemical stability. In addition, unlike the mono-ether system, by effectively chelating a group III element, it is possible to prevent the core elements from aggregating with each other.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 용매는 두 산소 원자 사이에 두개의 탄소 사슬을 가지고 있으므로, III족 원소에 가장 최적의 거리를 유지하면서 킬레이트 배위 결합을 형성할 수 있도록 한다. In addition, since the solvent represented by
또한, III-V족 코어 및 ZnS 쉘을 포함하는 양자점의 제조방법으로서 이용되는 고온 열분해법 공정에서 상기 용매는 열분해 과정에 참여하지 않고, III-V족 코어 성장 후 쉽게 제거될 수 있다. In addition, in the high-temperature pyrolysis process used as a method for manufacturing a quantum dot including a III-V core and a ZnS shell, the solvent does not participate in the thermal decomposition process, and can be easily removed after the group III-V core is grown.
또한 III족 원소들은 강한 루이스 산성을 지니므로, 글라임 용매의 산소 원자들이 합성 전후 공정에서 분해를 미연에 방지하는 회생 리간드 역할도 동시에 진행한다. 그러면서 향후 III-V족 코어-쉘 구조의 양자점을 제조한 후에 잉여 리간드의 세척에 유용하다. In addition, since Group III elements have strong Lewis acidity, the oxygen atoms of the glyme solvent also act as a regenerative ligand to prevent decomposition in advance in the process before and after synthesis. In addition, it is useful for washing excess ligands after preparing QDs with a group III-V core-shell structure in the future.
본 발명의 실시예를 따르는 상기 화학식 1로 표시되는 용매는 n의 값에 따라 모노글라임(n=1), 디글라임(n=2), 트리글라임(n=3), 테트라글라임(n=4) 등으로 구별될 수 있다. The solvent represented by
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계의 III족 전구체의 III족 원소는 인듐(In)일 수 있지만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the group III element of the group III precursor of the first step may be indium (In), but is not particularly limited thereto.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계의 III족 전구체는 인듐(In) 전구체로서, In2O3, In2S3, InF3, InCl3, InBr3, InI3, In(CH3CO2)3, In(OH)3, In(NO3)3, In(OH)3, In(CN)3, In(ClO3)3, In(PO4) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있지만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the group III precursor of the first step is an indium (In) precursor, In 2 O 3 , In 2 S 3 , InF 3 , InCl 3 , InBr 3 , InI 3 , In(CH 3 CO 2 ) 3 , In(OH) 3 , In(NO 3 ) 3 , In(OH) 3 , In(CN) 3 , In(ClO 3 ) 3 , In(PO 4 ) and mixtures thereof, but is not particularly limited thereto.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 아연(Zn)을 포함하는 화합물은 ZnF2, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2, Zn(CH3CO2)2, Zn(OH)2, Zn(NO3)2, Zn(SO4), Zn(CN)2, Zn(ClO3)2, Zn3(PO4)2, 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있지만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the compound containing zinc (Zn) is ZnF 2 , ZnCl 2 , ZnBr 2 , ZnI 2 , Zn(CH 3 CO 2 ) 2 , Zn(OH) 2 , Zn(NO 3 ) 2 , Zn(SO 4 ), Zn(CN) 2 , Zn(ClO 3 ) 2 , Zn 3 (PO 4 ) 2 , and mixtures thereof However, it is not particularly limited thereto.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계에서 III족 전구체의 III족 원소는 인듐(In)인 경우, 인듐(In) 및 아연(Zn)의 혼합 몰비는 1:4 내지 1:20, 1:8 내지 1:20, 1:12 내지 1:20, 1:16 내지 1:20, 1:4 내지 1:16, 1:4 내지 1:12, 또는 1:4 내지 1:8 일 수 있다. In the quantum dot manufacturing method including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, when the group III element of the group III precursor in
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계의 V족 전구체의 V족 원소는 인(P)일 수 있지만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the group V element of the group V precursor of the second step may be phosphorus (P), but is not particularly limited thereto.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계의 V족 전구체는 인(P) 전구체로서, 트리스(디메틸아미노)포스핀(tris(dimethylamino)phosphine)을 포함할 수 있지만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the group V precursor of the second step is a phosphorus (P) precursor, including tris(dimethylamino)phosphine. However, it is not particularly limited thereto.
V족 원소가 인(P)일 경우, In3 + 가 EGME와 반응하여 [In(EGME)3]3+을 형성하고, 형성된 [In(EGME)3]3+의 분자-분자 결합이 진행된다(도 2). 여기에 트리스(디메틸아미노)포스핀, 즉P(Me2N)3이 투입되면 앞서 형성된 [In(EGME)3]3+과 반응하여 InP를 형성하는 단계로 반응이 진행될 수 있다. When the group V element is phosphorus (P), In 3 + reacts with EGME to form [In(EGME) 3 ] 3+ , and the formed [In(EGME) 3 ] 3+ molecule-molecular bond proceeds (Fig. 2). When tris(dimethylamino)phosphine, that is, P(Me 2 N) 3 is added thereto, the reaction may proceed to a step of forming InP by reacting with the previously formed [In(EGME) 3 ] 3+ .
상기와 같이 본 발명의 실시예를 따르는 양자점의 제조 방법은 하나의 반응 용기에 모든 반응 물질을 넣고 서서히 온도를 올리면서 최종 ‘코어@쉘@쉘’다중구조의 양자점을 제조하는 것이 가능하므로 용이하게 스케일을 늘릴 수 있고, 따라서 산업적인 의미의 대량생산에 용이하게 적용할 수 있다. As described above, the method for producing quantum dots according to an embodiment of the present invention is easy because it is possible to prepare quantum dots of the final 'core @ shell @ shell' multi-structure while putting all the reactants in one reaction vessel and gradually raising the temperature. The scale can be increased, so it can be easily applied to mass production in the industrial sense.
또한, 상기와 같이 ‘코어@쉘@쉘’다중구조의 양자점은 입자들의 뭉침을 피할 수 있어 고효율 발광을 기대할 수 있으며, 코어-쉘 형성 시간 조절에 의해 코어@쉘@쉘’다중구조의 양자점 크기를 조절할 수 있어, 넓은 가시광선 파장대의 빛을 선택적으로 발생시킬 수 있다. 따라서, 이러한 특성을 활용하여 고효율 발광소자를 제작할 수 있다. In addition, as described above, the quantum dots of the 'core @ shell @ shell' multi-structure can avoid aggregation of particles, so high-efficiency light emission can be expected, and the size of the quantum dot of the core-shell @ shell 'multi-structure' by controlling the core-shell formation time It is possible to selectively generate light in a wide visible ray wavelength band. Therefore, it is possible to manufacture a high-efficiency light emitting device by utilizing these characteristics.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계는 올레일아민(Oleylamine)을 더 첨가 및 교반할 수 있다.In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계의 교반은 온도를 110 내지 130℃로 가열한 다음, 25 내지 35분 동안 교반하는 1-1 단계를 포함할 수 있다. In the method for producing quantum dots comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the stirring of
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 1 단계는 상기 1-1 단계 이후에, 온도를 170 내지 190℃로 가열한 다음, 5 내지 15분 동안 교반하는 1-2 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계는 V족 전구체를 첨가한 후, 170 내지 190℃에서 25 내지 35분 동안 교반하는 2-1 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the second step may include a step 2-1 of stirring at 170 to 190° C. for 25 to 35 minutes after adding the group V precursor. can
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계 이후에, 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 성장된 III-V족 코어를 포함하는 화합물에 황(S) 전구체를 첨가 및 교반하는 3 단계; 및 상기 3 단계의 용액에 아연(Zn) 전구체를 첨가 및 교반하여 III-V족 코어에 제 1 ZnS 쉘 형성시키는 4 단계;를 더 포함할 수 있다. After
InP와 같은 III-V족 코어를 포함하는 양자점 소재는 발광 양자수율(Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)이 매우 낮다는 문제가 있다. 양자수율이 낮은 이유는 코어의 결함구조 때문이고, 이를 최소화시키기 위해서는 산소 또는 수분을 철저히 배제한 공정 조건이 요구된다.A quantum dot material including a III-V core, such as InP, has a problem in that a photoluminescence quantum yield (PLQY) is very low. The low quantum yield is due to the defect structure of the core, and in order to minimize this, process conditions completely excluding oxygen or moisture are required.
제조공정 중에 생성된 결함 구조를 보완하기 위해 후공정으로서 ZnS 쉘을 코어 바깥층에 형성시킨다. 특히 ZnS 쉘은 InP 코어에 가장 적합하다. ZnS의 밴드갭은 2.26 eV이며, 그 가전자대 밴드의 문턱에너지는 3.61 eV 이므로 InP 코어와 격자 불일치가 불과 8% 미만이기 때문이다. 그러나 InP코어와 ZnS 쉘 구조의 양자점을 제조하기 위해서 산소 및 수분의 제거가 필요하다. 종래에는 III-V족 코어를 포함하는 코어-쉘 구조의 양자점을 제조하기 위해, 다수의 유기용매 및 복잡한 다단계 공정이 요구되었는데, 본 발명에서는 EGME 용매 등의 글라임 용매를 사용함으로서 하나의 반응기에서 본 용매만으로도 InP-ZnS 쉘 구조의 양자점 합성이 가능하므로, 산소 및 수분과의 접촉 문제를 최소화할 수 있다. A ZnS shell is formed on the outer layer of the core as a post-process to compensate for the defect structure created during the manufacturing process. In particular, the ZnS shell is best suited for the InP core. The band gap of ZnS is 2.26 eV, and the threshold energy of the valence band is 3.61 eV, which is because the lattice mismatch with the InP core is less than 8%. However, it is necessary to remove oxygen and moisture in order to manufacture quantum dots of InP core and ZnS shell structures. Conventionally, a number of organic solvents and a complex multi-step process were required to prepare a quantum dot of a core-shell structure including a group III-V core. In the present invention, a glyme solvent such as an EGME solvent is used in one reactor. Since quantum dots having an InP-ZnS shell structure can be synthesized only with the present solvent, the problem of contact with oxygen and moisture can be minimized.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 3 단계의 황(S) 전구체는 트리스(옥틸포스핀)설피드일 수 있지만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. In the method for manufacturing quantum dots including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the sulfur (S) precursor in the three steps may be tris(octylphosphine)sulfide, but is not particularly limited thereto.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계의 아연(Zn) 전구체는 아연-스테아레이트(Zn(stearate)2)가 1-옥타데신 용매에 용해된 용액일 수 있지만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention, the zinc (Zn) precursor in the 4th step is a zinc-stearate (Zn(stearate) 2 ) solution in which 1-octadecine is dissolved in a solvent. may be, but is not particularly limited thereto.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 3 단계에서 상기 황(S) 전구체를 첨가하기 이전에 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 성장된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 170 내지 190℃로 15 내지 25분 동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다.Before adding the sulfur (S) precursor in
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 3 단계는 황(S) 전구체를 첨가한 후 170 내지 190℃에서 55 내지 65분 동안 교반하는 3-1 단계를 포함할 수 있다. In the method for manufacturing a quantum dot comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 3 단계는 상기 3-1 단계 이후에, 온도를 180 내지 200℃에서 110 내지 130분 동안 교반하는 3-2 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계는 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가하여, 200 내지 230℃에서 140 내지 160분 동안 교반하는 4-1 단계를 포함할 수 있다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention, step 4-1 includes adding the zinc (Zn) precursor and stirring at 200 to 230° C. for 140 to 160 minutes. may include
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계는 상기 4-1 단계 이후에, 황(S) 전구체를 첨가한 후, 220 내지 240℃에서 170 내지 190분 동안 교반하는 4-2 단계를 포함할 수 있다.In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계는 상기 4-2 단계 이후에, 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가한 후, 240 내지 260℃로 가열한 다음, 200 내지 220분 동안 교반하는 4-3 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method including a III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 4 단계 이후에, 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 제 1 ZnS 쉘이 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물에 상기 황(S) 전구체를 첨가 및 교반하는 5 단계; 및 상기 5 단계의 용액에 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가 및 교반하여 제 2 ZnS 쉘을 형성시키는 6 단계;를 더 포함할 수 있다. After
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 5 단계에서 상기 황(S) 전구체를 첨가하기 이전에, 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 제 1 ZnS 쉘이 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물의 온도를 170 내지 190℃에서 15 내지 25분 동안 유지시키는 단계를 포함할 수 있다. Before adding the sulfur (S) precursor in
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 5 단계는 상기 황(S) 전구체를 첨가한 후, 180 내지 200℃의 온도에서 90 내지 130분 동안 교반하는 5-1 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 6 단계는 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가한 후, 200 내지 220℃ 온도에서 110 내지 130분 동안 교반하는 6-1 단계를 포함할 수 있다. In the method for manufacturing quantum dots including a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 6 단계는 상기 6-1 단계 이후에, 상기 황(S) 전구체를 첨가한 후, 온도를 220 내지 240℃에서 140 내지 160분 동안 교반하는 6-2 단계를 포함할 수 있다. In the quantum dot manufacturing method comprising a III-V core according to an embodiment of the present invention,
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 6 단계는 상기 6-2 단계 이후에, 아연(Zn) 전구체를 첨가한 후, 240 내지 260℃에서 170 내지 190분 동안 교반하는 6-3 단계를 포함할 수 있다. In the method for manufacturing a quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention,
상기 ZnS쉘은 한 층일 수도 있고, 두 층 이상의 다층 구조일 수도 있다. 상기 ZnS 쉘을 형성시, 반응온도 및 시간에 따라 쉘층의 두께가 달라질 수 있고, 이에 따른 효과도 달라질 수 있다. The ZnS shell may have a single layer or a multilayer structure of two or more layers. When the ZnS shell is formed, the thickness of the shell layer may vary depending on the reaction temperature and time, and thus the effect may also vary.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 2 단계 이후에 상기 성장된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 석출시키는 단계; 상기 4 단계 이후에 상기 제 1 ZnS 쉘을 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 석출시키는 단계; 또는 상기 5 단계 이후에 상기 제 1 ZnS 쉘에 상기 제 2 ZnS 쉘이 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 석출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Precipitating a compound including the grown group III-V core after the second step in the method for manufacturing a quantum dot comprising a group III-V core according to an embodiment of the present invention; precipitating a compound including a group III-V core on which the first ZnS shell is formed after
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 각각의 화합물을 석출시키는 각각의 단계는 20 내지 35℃로 온도를 낮춘 후, 상기 제 1 화학식으로 표시되는 용매를 증발시키는 단계를 포함할 수 있다. Each step of precipitating each of the compounds in the method for producing quantum dots comprising a III-V core according to an embodiment of the present invention lowers the temperature to 20 to 35 °C, and then evaporates the solvent represented by the first formula It may include the step of
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법에서 상기 각각의 화합물을 석출시키는 각각의 단계는 알코올에서 재결정하는 단계를 포함할 수 있다. Each step of precipitating each of the compounds in the method for manufacturing quantum dots including a III-V core according to an embodiment of the present invention may include a step of recrystallizing from alcohol.
도 1, 4 내지 6를 참조하면, 코어 lnP에 순차적으로 ZnS 쉘들을 형성하는 반응을 수행하거나, 또는 한 반응기에서 연속(one-pot) 반응에 의해서 코어 InP가 형성되는 즉시 쉘들을 차례로 형성하는 것도 가능하다. 1, 4 to 6, performing a reaction to sequentially form ZnS shells in the core InP, or to sequentially form the shells as soon as the core InP is formed by a one-pot reaction in one reactor It is possible.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점은 상기 제조방법에 의해 제조되고, 가시광선 파장대의 빛을 방출한다. A quantum dot including a group III-V core according to an embodiment of the present invention is manufactured by the above manufacturing method, and emits light in a wavelength band of visible light.
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점은 유기용매에서 발광 양자수율(Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)이 45% 이상, 보다 바람직하게는 55% 이상, 보다 바람직하게는 70%이상일 수 있다. Quantum dots including group III-V cores according to an embodiment of the present invention have a photoluminescence quantum yield (PLQY) of 45% or more, more preferably 55% or more, more preferably 70% or more in an organic solvent. can
본 발명의 실시예를 따르는 III-V족 코어를 포함하는 양자점은 결정 구조가 큐빅(Cubic)이고, 상기 CuKα radiation = 1.5406Å 파장에 의한 엑스레이 회절분석법(X-ray Diffraction, XRD)에 의한 측정시 (110), (200), (220), (311), 및 (222)에서 피크를 가질 수 있다(도 10).A quantum dot including a III-V core according to an embodiment of the present invention has a cubic crystal structure, and when measured by X-ray diffraction (XRD) with a wavelength of CuKα radiation = 1.5406 Å It may have peaks at (110), (200), (220), (311), and (222) (FIG. 10).
<실험 일반><General Experiment>
인듐 트리클로라이드 (InCl3, Alfa Aeser), 아연 클로라이드 (ZnCl2, Sigma-Aldrich), 테트라글라임 (tetra-Glyme, Sigma-Aldrich), 황 분말 (90%, Sigma-Aldrich), 트리스(디메틸아미노)포스핀 (Sigma-Aldrich), 트리옥틸포스핀썰피드 (TOP-S, Sigma-Aldrich), 아연-스테아레이트 (공업용), 1-옥타데센 (ODE, 90%, Sigma-Aldrich), 올릴아민 (OA, 70%, Sigma-Aldrich) 및 헥산 (99%, Sigma-Aldrich) 을 사용하였다. 또한, 진공 상자, 고진공 라인 등을 사용하여 슈렌크 (Schlenk) 반응기법을 적용하였다. 기타 시약은 Aldrich 사에서 공급 받았으며, 진공상자는 ㈜유전통상의 제품을, 그리고 기타 고진공 초자는 직접 제작하여 사용하였다.Indium trichloride (InCl 3 , Alfa Aeser), zinc chloride (ZnCl 2 , Sigma-Aldrich), tetra-Glyme (Sigma-Aldrich), sulfur powder (90%, Sigma-Aldrich), tris(dimethylamino) ) phosphine (Sigma-Aldrich), trioctylphosphine sulfide (TOP-S, Sigma-Aldrich), zinc-stearate (industrial use), 1-octadecene (ODE, 90%, Sigma-Aldrich), olylamine ( OA, 70%, Sigma-Aldrich) and hexanes (99%, Sigma-Aldrich) were used. In addition, a Schlenk reaction method was applied using a vacuum box, a high vacuum line, and the like. Other reagents were supplied by Aldrich, and the vacuum box was manufactured by Yujeon Co., Ltd. and other high-vacuum glassware was used.
<실시예><Example>
InPInP 코어 합성 core synthesis
우선 인듐 트리클로라이드 (0.45 mmol)과 아연 클로라이드 (300 mg, 2,2 mmol)를 테트라글라임 (5 mL)에 녹인 후, 이 용액을 올릴아민 (5.0 mL, 15 mmol)에 적가하였다. 반응물을 진공 분위기 하에서 120℃에서 30분간 교반하였다. 이후 아르곤 가스를 주입하고 180℃로 가열하였다. 10분 후 트리스(디메틸아미노)포스핀 (0.45 mL, 1.6 mmol)을 용액에 재빨리 주입하였다. 이 과정에서 InP 코어가 형성되며, InP 코어 형성은 30분 내에 완결되었다. 반응이 완결된 후 용액의 온도를 상온으로 낮추고 에탄올 (50 mL)로 InP 코어를 고체상태로 재결정하였다. First, indium trichloride (0.45 mmol) and zinc chloride (300 mg, 2,2 mmol) were dissolved in tetraglyme (5 mL), and then this solution was added dropwise to olylamine (5.0 mL, 15 mmol). The reaction was stirred at 120° C. for 30 minutes under a vacuum atmosphere. Then, argon gas was injected and heated to 180°C. After 10 min, tris(dimethylamino)phosphine (0.45 mL, 1.6 mmol) was quickly injected into the solution. In this process, an InP core was formed, and the InP core formation was completed within 30 minutes. After the reaction was completed, the temperature of the solution was lowered to room temperature, and the InP core was recrystallized in a solid state with ethanol (50 mL).
InP@ZnS 코어-쉘 합성InP@ZnS core-shell synthesis
InP 코어를 테트라글라임 (5 mL)에 녹인 후 180℃에서 20분간 교반하였다. 이 용액에 트리옥틸포스핀썰피드 액체 (2.2 M, 1 mL)를 첨가하였다. 동일한 온도인 180℃에서 추가로 60분간 교반하였다. 이후 온도를 180℃에서 200℃로 가열하고 추가로 120분간 교반하였다. 이 용액에 아연-스테아레이트 (1 g)을 1-옥타데센 (4 mL)에 녹인 용액을 천천히 적가하였다. 이후 온도를 200℃에서 220℃로 가열하고 추가로 150분간 교반하였다. 이 용액에 트리옥틸포스핀썰피드 액체 (2.2 M, 0.7 mL)를 서서히 첨가하였다. 이후 온도를 220℃에서 240℃로 가열하고 추가로 180분간 교반하였다. 이 용액에 아연-스테아레이트 (0.5 g)을 1-옥타데센 (2 mL)에 녹인 용액을 천천히 적가하였다. 이후 온도를 240℃에서 260℃로 가열하고 추가로 210분간 교반하였다. 이 과정에서 InP@ZnS 코어-쉘이 형성된다. 반응이 완결된 후 용액의 온도를 상온으로 낮추고 에탄올 (50 mL)로 InP@ZnS 코어-쉘을 고체상태로 재결정하였다. The InP core was dissolved in tetraglyme (5 mL) and stirred at 180° C. for 20 minutes. To this solution was added trioctylphosphinesulfide liquid (2.2 M, 1 mL). The mixture was stirred at the same temperature of 180° C. for an additional 60 minutes. The temperature was then heated from 180° C. to 200° C. and stirred for an additional 120 minutes. To this solution, a solution of zinc-stearate (1 g) in 1-octadecene (4 mL) was slowly added dropwise. The temperature was then heated from 200° C. to 220° C. and stirred for an additional 150 minutes. To this solution was slowly added trioctylphosphinesulfide liquid (2.2 M, 0.7 mL). The temperature was then heated from 220° C. to 240° C. and stirred for an additional 180 minutes. To this solution, a solution of zinc-stearate (0.5 g) in 1-octadecene (2 mL) was slowly added dropwise. The temperature was then heated from 240° C. to 260° C. and stirred for an additional 210 minutes. In this process, an InP@ZnS core-shell is formed. After the reaction was completed, the temperature of the solution was lowered to room temperature, and the InP@ZnS core-shell was recrystallized in a solid state with ethanol (50 mL).
InP@ZnS@ZnS 코어-쉘-쉘 합성InP@ZnS@ZnS core-shell-shell synthesis
InP@ZnS 코어-쉘을 테트라글라임 (5 mL)에 녹인 후 180℃에서 20분간 교반하였다. 이 용액에 트리옥틸포스핀썰피드 액체 (2.2 M, 1 mL)를 첨가하였다. 이 온도인 180℃에서 추가로 30분간 교반하였다. 이후 온도를 180℃에서 200℃로 가열하고 추가로 90분간 교반하였다. 이 용액에 아연-스테아레이트 (1 g)을 1-옥타데센 (4 mL)에 녹인 용액을 천천히 적가하였다. 이후 온도를 200℃에서 220℃로 가열하고 추가로 120분간 교반하였다. 이 용액에 트리옥틸포스핀썰피드 액체 (2.2 M, 0.7 mL)를 서서히 첨가하였다. 이후 온도를 220℃에서 240℃로 가열하고 추가로 150분간 교반하였다. 이 용액에 아연-스테아레이트 (0.5 g)을 1-옥타데센 (2 mL)에 녹인 용액을 천천히 적가하였다. 이후 온도를 240℃에서 260℃로 가열하고 추가로 180분간 교반하였다. 이 과정에서 InP@ZnS@ZnS 코어-쉘-쉘이 형성되었다. 반응이 완결된 후 용액의 온도를 상온으로 낮추고 에탄올 (50 mL)로 InP@ZnS@ZnS 코어-쉘-쉘을 고체상태로 재결정하였다. The InP@ZnS core-shell was dissolved in tetraglyme (5 mL) and stirred at 180° C. for 20 minutes. To this solution was added trioctylphosphinesulfide liquid (2.2 M, 1 mL). At this temperature, 180° C., the mixture was stirred for an additional 30 minutes. The temperature was then heated from 180° C. to 200° C. and stirred for an additional 90 minutes. To this solution, a solution of zinc-stearate (1 g) in 1-octadecene (4 mL) was slowly added dropwise. The temperature was then heated from 200° C. to 220° C. and stirred for an additional 120 minutes. To this solution was slowly added trioctylphosphinesulfide liquid (2.2 M, 0.7 mL). The temperature was then heated from 220° C. to 240° C. and stirred for an additional 150 minutes. To this solution, a solution of zinc-stearate (0.5 g) in 1-octadecene (2 mL) was slowly added dropwise. The temperature was then heated from 240° C. to 260° C. and stirred for an additional 180 minutes. In this process, InP@ZnS@ZnS core-shell-shell was formed. After the reaction was completed, the temperature of the solution was lowered to room temperature, and the InP@ZnS@ZnS core-shell-shell was recrystallized in a solid state with ethanol (50 mL).
<실험예><Experimental example>
상기 실시예에 의해 양자점을 제조한 후, 유기용매인 헥산에 용해시켜 분석하였다.After the quantum dots were prepared according to the above example, they were analyzed by dissolving them in hexane as an organic solvent.
상기 실시예에 따라 제조된 코어@쉘 및 코어@쉘@쉘 다중구조의 InP 양자점의 흡광 및 발광 스펙트럼을 도 7 및 8에 나타내었다. 이에 따르면, 각각 620 nm 파장 영역대에서 안정적으로 우수한 발광 특성을 나타내는 InP 코어를 포함하는 코어@쉘과 코어@쉘@쉘 구조체가 제조되었음을 확인할 수 있다.7 and 8 show absorption and emission spectra of InP quantum dots having a core @ shell and a core @ shell @ shell multi-structure prepared according to the above embodiment. According to this, it can be confirmed that a core@shell and a core@shell@shell structure including an InP core stably exhibiting excellent light emitting characteristics in the 620 nm wavelength band, respectively, were manufactured.
또한, 상기 실시예에 따라 제조된 코어@쉘 및 코어@쉘@쉘 다중구조의 InP 양자점의TEM 이미지를 도 9 및 10에 나타내었다. 이에 따르면, 구형의 InP 양자점이 제조된 것을 확인할 수 있다. In addition, TEM images of InP quantum dots of core @ shell and core @ shell @ shell multi-structures prepared according to the above examples are shown in FIGS. 9 and 10 . According to this, it can be confirmed that the spherical InP quantum dots are manufactured.
또한, 상기 실시예에 따라 제조된 코어-쉘 및 코어-쉘-쉘 다중구조의 InP 양자점의 XRD 측정 결과를 도 11에 나타내었다. 이에 따르면, 제조된 양자점은 큐빅(cubic) 상의 결정성을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 InP 양자점이 고효율 발광소재로 유용하게 사용될 수 있음을 의미하는 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 InP 양자점은 초음파 분해(sonication)시에도 워낼의 형체를 유지하는 성질을 보였다In addition, the XRD measurement results of the core-shell and core-shell-shell multi-structured InP quantum dots prepared according to the above example are shown in FIG. 11 . According to this, it can be confirmed that the manufactured quantum dots have cubic phase crystallinity. This means that the InP quantum dots prepared according to an embodiment of the present invention can be usefully used as a high-efficiency light-emitting material. In addition, the InP quantum dots prepared according to the embodiment of the present invention showed a property of maintaining the shape of the weanal even during sonication.
한편, 상기 실시예에 따라 제조된 양자점 소재들의 발광 양자수율은 하기 수학식 1을 사용하여 계산하였다. Meanwhile, the light emission quantum yield of the quantum dot materials prepared according to the above example was calculated using
수학식 1: Q = QR(ODR/OD)(I/IR)(n R 2/n 2) Equation 1: Q = Q R (OD R /OD)(I/I R )( n R 2 / n 2 )
상기 수학식 1에서, Q, OD, I, n 들은 각각 양자수율, 광학밀도, 적분된 빛의 세기, 용매의 굴절율을 나타내며, R은 기준시료임을 의미한다.In
이 방법으로 결정한 코어@쉘과 코어@쉘@쉘 다중구조의 InP 양자점의 발광 양자수율은 각각, 0.49 와 0.80이었다. The emission quantum yields of the core @ shell and core @ shell @ shell multi-structured InP quantum dots determined by this method were 0.49 and 0.80, respectively.
Claims (34)
상기 교반된 용액에 V족 전구체를 첨가 및 교반하여 III-V족 코어를 성장시키는 2 단계;를 포함하고,
상기 1 단계에서 III족 전구체의 III족 원소는 인듐(In)인,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 서로 동일하거나 동일하지 않은 탄소수가 1 내지 5인 알킬기이고, n은 3 내지 10인 정수이다)
1 step of adding and stirring a compound containing a Group III precursor and zinc (Zn) to a solvent represented by the following Chemical Formula 1; and
A second step of growing a group III-V core by adding and stirring a group V precursor to the stirred solution;
The group III element of the group III precursor in step 1 is indium (In),
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
[Formula 1]
(In Formula 1, R1 and R2 are the same as or not identical to each other, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and n is an integer of 3 to 10)
상기 화학식 1로 표시되는 용매에서 R1 및 R2는 메틸(methyl)기인,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
In the solvent represented by Formula 1, R1 and R2 are methyl (methyl) groups,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 1 단계의 화학식 1로 표시되는 용매는 트리글라임(n=3), 테트라글라임(n=4) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
The solvent represented by Formula 1 in step 1 is selected from the group consisting of triglyme (n=3), tetraglyme (n=4) and mixtures thereof,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 1 단계의 III족 전구체는 인듐(In) 전구체로서, In2O3, In2S3, InF3, InCl3, InBr3, InI3, In(CH3CO2)3, In(OH)3, In(NO3)3, In(OH)3, In(CN)3, In(ClO3)3, In(PO4) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
The group III precursor of step 1 is an indium (In) precursor, In 2 O 3 , In 2 S 3 , InF 3 , InCl 3 , InBr 3 , InI 3 , In(CH 3 CO 2 ) 3 , In(OH) 3 , In(NO 3 ) 3 , In(OH) 3 , In(CN) 3 , In(ClO 3 ) 3 , In(PO 4 ) and mixtures thereof,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 아연(Zn)을 포함하는 화합물은 ZnF2, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2, Zn(CH3CO2)2, Zn(OH)2, Zn(NO3)2, Zn(SO4), Zn(CN)2, Zn(ClO3)2, Zn3(PO4)2, 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
The compound containing zinc (Zn) is ZnF 2 , ZnCl 2 , ZnBr 2 , ZnI 2 , Zn(CH 3 CO 2 ) 2 , Zn(OH) 2 , Zn(NO 3 ) 2 , Zn(SO 4 ), selected from the group consisting of Zn(CN) 2 , Zn(ClO 3 ) 2 , Zn 3 (PO 4 ) 2 , and mixtures thereof,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 1 단계는 올레일아민(Oleylamine)을 더 첨가 및 교반하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
The first step is to further add and stir oleylamine,
A method for manufacturing a quantum dot comprising a III-V core.
상기 1 단계의 교반은 온도를 110 내지 130℃로 가열한 다음, 25 내지 35분 동안 교반하는 1-1 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
The stirring of step 1 includes step 1-1 of heating the temperature to 110 to 130° C. and then stirring for 25 to 35 minutes,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 1 단계는 상기 1-1 단계 이후에, 온도를 170 내지 190℃로 가열한 다음, 5 내지 15분 동안 교반하는 1-2 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
10. The method of claim 9,
In step 1, after step 1-1, heating the temperature to 170 to 190° C., and then stirring for 5 to 15 minutes, including 1-2 steps,
A method for manufacturing a quantum dot comprising a III-V core.
상기 2 단계의 V족 전구체의 V족 원소는 인(P)인,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
The group V element of the group V precursor of step 2 is phosphorus (P),
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 2 단계의 V족 전구체는 인(P) 전구체로서, 트리스(디메틸아미노)포스핀(tris(dimethylamino)phosphine)을 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
The group V precursor of the second step is a phosphorus (P) precursor, including tris (dimethylamino) phosphine (tris (dimethylamino) phosphine),
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 2 단계는 V족 전구체를 첨가한 후, 170 내지 190℃에서 25 내지 35분 동안 교반하는 2-1 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
Step 2 includes step 2-1 of stirring at 170 to 190° C. for 25 to 35 minutes after adding the group V precursor,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 2 단계 이후에,
상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 성장된 III-V족 코어를 포함하는 화합물에 황(S) 전구체를 첨가 및 교반하는 3 단계; 및
상기 3 단계의 용액에 아연(Zn) 전구체를 첨가 및 교반하여 III-V족 코어에 제 1 ZnS 쉘 형성시키는 4 단계;를 더 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
The method of claim 1,
After step 2 above,
A third step of adding and stirring a sulfur (S) precursor to the compound including the solvent represented by Formula 1 and the grown group III-V core; and
Further comprising; adding and stirring a zinc (Zn) precursor to the solution of step 3 to form a first ZnS shell on the group III-V core;
A method for manufacturing a quantum dot comprising a III-V core.
상기 3 단계의 황(S) 전구체는 트리스(옥틸포스핀)설피드인,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
15. The method of claim 14,
The sulfur (S) precursor of step 3 is tris (octylphosphine) sulfide,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 4 단계의 아연(Zn) 전구체는 아연-스테아레이트(Zn(stearate)2)가 1-옥타데신 용매에 용해된 용액인,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
15. The method of claim 14,
The zinc (Zn) precursor of step 4 is a solution in which zinc-stearate (Zn (stearate) 2 ) is dissolved in 1-octadecine solvent,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 3 단계에서 상기 황(S) 전구체를 첨가하기 이전에 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 성장된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 170 내지 190℃로 15 내지 25분 동안 유지하는 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
15. The method of claim 14,
Before adding the sulfur (S) precursor in step 3, maintaining the compound including the solvent represented by Formula 1 and the grown group III-V core at 170 to 190° C. for 15 to 25 minutes containing,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 3 단계는 황(S) 전구체를 첨가한 후 170 내지 190℃에서 55 내지 65분 동안 교반하는 3-1 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
15. The method of claim 14,
Step 3 includes a step 3-1 of stirring at 170 to 190° C. for 55 to 65 minutes after adding the sulfur (S) precursor,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 3 단계는 상기 3-1 단계 이후에, 온도를 180 내지 200℃에서 110 내지 130분 동안 교반하는 3-2 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
19. The method of claim 18,
Step 3 includes a 3-2 step of stirring the temperature at 180 to 200° C. for 110 to 130 minutes after the 3-1 step,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 4 단계는 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가하여, 200 내지 230℃에서 140 내지 160분 동안 교반하는 4-1 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
15. The method of claim 14,
Step 4 includes step 4-1 of adding the zinc (Zn) precursor and stirring at 200 to 230°C for 140 to 160 minutes,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 4 단계는 상기 4-1 단계 이후에, 황(S) 전구체를 첨가한 후, 220 내지 240℃에서 170 내지 190분 동안 교반하는 4-2 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
21. The method of claim 20,
Step 4 comprises a 4-2 step of stirring at 220 to 240° C. for 170 to 190 minutes after adding a sulfur (S) precursor after step 4-1,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 4 단계는 상기 4-2 단계 이후에, 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가한 후, 240 내지 260℃로 가열한 다음, 200 내지 220분 동안 교반하는 4-3 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
22. The method of claim 21,
In step 4, after step 4-2, adding the zinc (Zn) precursor, heating to 240 to 260° C., and then stirring for 200 to 220 minutes, including step 4-3,
A method for manufacturing a quantum dot comprising a III-V core.
상기 4 단계 이후에,
상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 제 1 ZnS 쉘이 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물에 상기 황(S) 전구체를 첨가 및 교반하는 5 단계; 및
상기 5 단계의 용액에 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가 및 교반하여 제 2 ZnS 쉘을 형성시키는 6 단계;를 더 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
15. The method of claim 14,
After step 4 above,
a fifth step of adding and stirring the sulfur (S) precursor to the compound including the solvent represented by Formula 1 and the group III-V core on which the first ZnS shell is formed; and
Further comprising; adding and stirring the zinc (Zn) precursor to the solution of step 5 to form a second ZnS shell;
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 5 단계에서 상기 황(S) 전구체를 첨가하기 이전에, 상기 화학식 1로 표시되는 용매 및 상기 제 1 ZnS 쉘이 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물의 온도를 170 내지 190℃에서 15 내지 25분 동안 유지시키는 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
24. The method of claim 23,
Before adding the sulfur (S) precursor in step 5, the temperature of the compound including the solvent represented by Chemical Formula 1 and the group III-V core on which the first ZnS shell is formed is 15 to 170° C. to 190° C. holding for 25 minutes,
A method for manufacturing a quantum dot comprising a III-V core.
상기 5 단계는 상기 황(S) 전구체를 첨가한 후, 180 내지 200℃의 온도에서 90 내지 130분 동안 교반하는 5-1 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
24. The method of claim 23,
Step 5 includes step 5-1 of stirring at a temperature of 180 to 200° C. for 90 to 130 minutes after adding the sulfur (S) precursor,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 6 단계는 상기 아연(Zn) 전구체를 첨가한 후, 200 내지 220℃ 온도에서 110 내지 130분 동안 교반하는 6-1 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
24. The method of claim 23,
Step 6 includes adding the zinc (Zn) precursor, followed by stirring at a temperature of 200 to 220° C. for 110 to 130 minutes, 6-1.
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 6 단계는 상기 6-1 단계 이후에, 상기 황(S) 전구체를 첨가한 후, 온도를 220 내지 240℃에서 140 내지 160분 동안 교반하는 6-2 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
27. The method of claim 26,
Step 6 includes a 6-2 step of stirring the temperature at 220 to 240° C. for 140 to 160 minutes after adding the sulfur (S) precursor after step 6-1,
A method for manufacturing a quantum dot comprising a III-V core.
상기 6 단계는 상기 6-2 단계 이후에, 아연(Zn) 전구체를 첨가한 후, 240 내지 260℃에서 170 내지 190분 동안 교반하는 6-3 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
28. The method of claim 27,
Step 6 includes a step 6-3 of stirring at 240 to 260° C. for 170 to 190 minutes after adding a zinc (Zn) precursor after step 6-2,
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 2 단계 이후에 상기 성장된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 석출시키는 단계;
상기 4 단계 이후에 상기 제 1 ZnS 쉘을 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 석출시키는 단계; 또는
상기 5 단계 이후에 상기 제 1 ZnS 쉘에 상기 제 2 ZnS 쉘이 형성된 III-V족 코어를 포함하는 화합물을 석출시키는 단계를 더 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
24. The method of claim 1, 14 or 23,
precipitating a compound including the grown group III-V core after step 2;
precipitating a compound including a group III-V core on which the first ZnS shell is formed after step 4; or
Further comprising the step of precipitating a compound including a group III-V core in which the second ZnS shell is formed on the first ZnS shell after step 5;
A method for manufacturing quantum dots comprising a III-V core.
상기 각각의 화합물을 석출시키는 각각의 단계는 20 내지 35℃로 온도를 낮춘 후, 상기 화학식 1로 표시되는 용매를 증발시키는 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
30. The method of claim 29,
Each step of precipitating each compound comprises a step of evaporating the solvent represented by Formula 1 after lowering the temperature to 20 to 35 °C,
A method for manufacturing a quantum dot comprising a III-V core.
상기 각각의 화합물을 석출시키는 각각의 단계는 알코올에서 재결정하는 단계를 포함하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점 제조방법.
29. The method of claim 28,
Each step of precipitating each compound comprises a step of recrystallization from alcohol,
A method for manufacturing a quantum dot comprising a III-V core.
가시광선 파장대의 빛을 방출하는,
III-V족 코어를 포함하는 양자점.
It is prepared by the manufacturing method of claim 1,
Emitting light in the visible wavelength band,
Quantum dots comprising III-V cores.
유기용매에서 광발광 양자효율(Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)이 45% 이상인,
III-V족 코어를 포함하는 양자점.
33. The method of claim 32,
Photoluminescence Quantum Yield (PLQY) of 45% or more in an organic solvent,
Quantum dots comprising III-V cores.
결정 구조가 큐빅(Cubic)이고,
CuKα radiation = 1.5406Å 파장에 의한 엑스레이 회절분석법(X-ray Diffraction, XRD)에 의한 측정시 (110), (200), (220), (311), 및 (222)에서 피크를 가지는
III-V족 코어를 포함하는 양자점.
33. The method of claim 32,
The crystal structure is cubic,
CuKα radiation = having peaks at (110), (200), (220), (311), and (222) measured by X-ray diffraction (XRD) with a wavelength of 1.5406 Å
Quantum dots comprising III-V cores.
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