KR20120029332A - Graphene quantum dot light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

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고건우
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정훈재
손철수
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홍병희
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A graphene quantum dot light emitting and a manufacturing method thereof are provided to form a band gap of a graphene quantum dot layer small by controlling size and shape of a graphene quantum dot. CONSTITUTION: First graphene(20) is n-type graphene. Second graphene(40) is p-type graphene. A graphene quantum dot layer(30) is located on the first graphene. The graphene quantum dot layer comprises a plurality of graphene quantum dots. The graphene quantum dot layer contain organic solvents. The second grapheme is located on the graphene quantum dot layer. An electron transport layer is located between the n-type grapheme and the graphene quantum dot layer. A hole transport layer is located between the graphene quantum dot layer and the p-type graphene.

Description

그래핀 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법{Graphene quantum dot light emitting device and method of manufacturing the same}Graphene quantum dot light emitting device and method of manufacturing the same

그래핀 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.It relates to a graphene quantum dot light emitting device and a method of manufacturing the same.

양자점 발광 소자(quantum dot electroluminescence device, QD-EL)는 양자점 발광층을 사이에 두고 양단에 정공 수송층(hole transport layer, HTL)과 전자 수송층(electron transport layer, ETL)을 포함하는 3층 구조의 소자가 기본 소자로 알려져 있다.A quantum dot electroluminescence device (QD-EL) is a three-layered device including a hole transport layer (HTL) and an electron transport layer (ETL) at both ends with a quantum dot emission layer interposed therebetween. Known as the base element.

양자점(quantum dot)은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 반도체 물질로서, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되어 있다. 양자점은 크기가 매우 작기 때문에 단위 부피당 표면적이 넓고, 대부분의 원자들이 나노 결정의 표면에 존재하며, 양자 구속(quantum confinement) 효과 등을 나타낸다. 이러한 양자 구속 효과에 의하여 양자점의 크기 조절만으로 발광 파장을 조절할 수 있고, 우수한 색순도 및 높은 PL(photoluminescence) 발광 효율 등의 특성으로 관심을 받고 있다.A quantum dot is a semiconductor material with a crystal structure of several nanoscales and is composed of hundreds to thousands of atoms. Because quantum dots are very small, they have a large surface area per unit volume, most atoms are present on the surface of nanocrystals, and exhibit quantum confinement effects. By the quantum confinement effect, the emission wavelength can be adjusted only by controlling the size of the quantum dot, and has been attracting attention due to its excellent color purity and high PL (photoluminescence) emission efficiency.

하지만, 전공 및 전자 수송층으로 사용하는 유기물과의 적합성, 고효율 반도체 나노입자의 부재 등으로 양자점 발광 소자의 효율이 낮은 문제점이 있다. 따라서, 최근 양자점 발광 소자의 효율을 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.However, there is a problem in that the efficiency of the quantum dot light emitting device is low due to the compatibility with the organic material used as the major and electron transport layer, the absence of highly efficient semiconductor nanoparticles, and the like. Therefore, researches to improve the efficiency of the quantum dot light emitting device have been actively conducted in recent years.

그래핀 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.Provided are a graphene quantum dot light emitting device and a method of manufacturing the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자는Graphene quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention

제1그래핀;First graphene;

상기 제1그래핀 상에 마련되고, 복수 개의 그래핀 양자점을 구비하는 그래핀 양자점층; 및A graphene quantum dot layer provided on the first graphene and having a plurality of graphene quantum dots; And

상기 그래핀 양자점층 상에 마련된 제2그래핀;을 할 수 있다.The second graphene provided on the graphene quantum dot layer; may be.

상기 제1그래핀은 n형 그래핀이고, 상기 제2그래핀은 p형 그래핀일 수 있다.The first graphene may be n-type graphene, and the second graphene may be p-type graphene.

상기 n형 그래핀과 상기 그래핀 양자점층 사이에 마련된 전자 수송층을 더 포함할 수 있다.It may further include an electron transport layer provided between the n-type graphene and the graphene quantum dot layer.

상기 전자 수송층은 TPBi, PBD, BCP, BAlq 또는 OXD7를 포함할 수 있다.The electron transport layer may include TPBi, PBD, BCP, BAlq or OXD7.

상기 그래핀 양자점층과 상기 p형 그래핀 사이에 마련된 정공 수송층을 더 포함할 수 있다.It may further include a hole transport layer provided between the graphene quantum dot layer and the p-type graphene.

상기 정공 수송층은 poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB 또는 mHOST5를 포함할 수 있다.The hole transport layer may include poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB, or mHOST5.

상기 그래핀 양자점층은 유기 용매를 더 포함할 수 있다.The graphene quantum dot layer may further include an organic solvent.

상기 복수 개의 그래핀 양자점의 크기는 1 내지 30 nm일 수 있다.The size of the plurality of graphene quantum dots may be 1 to 30 nm.

상기 n형 그래핀은 질소(N), 플루오르(F) 및 망간(Mn) 중에서 선택된 하나로 도핑된 그래핀일 수 있다.The n-type graphene may be graphene doped with one selected from nitrogen (N), fluorine (F), and manganese (Mn).

상기 p형 그래핀은 산소(O), 금(Au) 및 비스무트(Bi) 중에서 선택된 하나로 도핑된 그래핀일 수 있다.The p-type graphene may be graphene doped with one selected from oxygen (O), gold (Au), and bismuth (Bi).

상기 제1그래핀 상에 상기 그래핀 양자점층 및 상기 제2그래핀과 이격되어 마련되거나, 또는 상기 제1그래핀의 하면에 마련되는 제1콘택트 패드를 더 포함할 수 있다.The first graphene may further include a first contact pad provided on the first graphene and spaced apart from the graphene quantum dot layer and the second graphene, or provided on a bottom surface of the first graphene.

상기 제2그래핀 상에 마련된 제2콘택트 패드를 더 포함할 수 있다.The display device may further include a second contact pad provided on the second graphene.

본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법은Graphene quantum dot light emitting device manufacturing method according to another embodiment of the present invention

제1도펀트로 도핑된 제1그래핀을 형성하는 단계;Forming a first graphene doped with a first dopant;

상기 제1그래핀 상에 복수 개의 그래핀 양자점을 구비하는 그래핀 양자점층을 형성하는 단계; 및Forming a graphene quantum dot layer having a plurality of graphene quantum dots on the first graphene; And

상기 그래핀 양자점층 상에 제2도펀트로 도핑된 제2그래핀을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.It may include; forming a second graphene doped with a second dopant on the graphene quantum dot layer.

상기 제1도펀트는 n형 도펀트이고, 상기 제2도펀트는 p형 도펀트일 수 있다.The first dopant may be an n-type dopant, and the second dopant may be a p-type dopant.

상기 n형 도펀트는 질소(N), 플루오르(F) 및 망간(Mn) 중에서 선택된 하나일 수 있다.The n-type dopant may be one selected from nitrogen (N), fluorine (F), and manganese (Mn).

상기 p형 도펀트는 산소(O), 금(Au) 및 비스무트(Bi) 중에서 선택된 하나일 수 있다.The p-type dopant may be one selected from oxygen (O), gold (Au), and bismuth (Bi).

상기 제1그래핀과 상기 그래핀 양자점 발광층 사이에 전자 수송층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming an electron transport layer between the first graphene and the graphene quantum dot emission layer.

상기 전자 수송층은 TPBi, PBD, BCP, BAlq 또는 OXD7를 포함할 수 있다.The electron transport layer may include TPBi, PBD, BCP, BAlq or OXD7.

상기 그래핀 양자점 발광층과 상기 제2그래핀 사이에 정공 수송층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a hole transport layer between the graphene quantum dot emission layer and the second graphene.

상기 정공 수송층은 poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB 또는 mHOST5를 포함할 수 있다.The hole transport layer may include poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB, or mHOST5.

상기 복수 개의 그래핀 양자점은 흑연(graphite)이 포함된 용액에 초음파를 인가하여, 상기 흑연을 분쇄하여 형성될 수 있다.The plurality of graphene quantum dots may be formed by pulverizing the graphite by applying ultrasonic waves to a solution containing graphite.

상기 복수 개의 그래핀 양자점은 산화 흑연을 가열하여 일부를 환원시키고, 상기 산화 흑연의 상기 환원된 일부를 절단하여 형성될 수 있다.The plurality of graphene quantum dots may be formed by heating graphite oxide to reduce a portion thereof and cutting the reduced portion of the graphite oxide.

상기 그래핀 양자점층은 상기 제1그래핀 상에 상기 복수 개의 그래핀 양자점을 스핀 코팅하여 형성될 수 있다.The graphene quantum dot layer may be formed by spin coating the plurality of graphene quantum dots on the first graphene.

본 발명은 그래핀 양자점 발광 소자로서, 종래의 양자점 발광 소자보다 발광 효율이 향상될 수 있다. 또한, 그래핀으로 발광 소자를 구현하여 플렉서블하고, 다양한 디자인의 발광 소자를 구현할 수 있다. 또한, 그래핀 양자점이 종래의 반도체 기반의 양자점보다 내구성이 좋아서, 본 발명의 그래핀 양자점 발광 소자의 수명이 길어질 수 있다.The present invention is a graphene quantum dot light emitting device, the luminous efficiency can be improved than the conventional quantum dot light emitting device. In addition, it is possible to implement a light emitting device with graphene to be flexible, and to implement a light emitting device having various designs. In addition, since the graphene quantum dots are more durable than the conventional semiconductor-based quantum dots, the lifespan of the graphene quantum dot light emitting device of the present invention may be increased.

또한, 본 발명의 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법은 고가의 유기금속화학증착(Metal-Organic Chemical Vapour Deposition: MOCVD) 장비를 필요로 하는 화합물 반도체를 대신하여, 통상적인 화학증착(Chemical Vapour Deposition: CVD) 장비로 제조가 가능하여, 종래의 화합물 반도체 발광소자에 비하여 제조비용을 낮추고 공정시간을 단축시킬 수 있다.In addition, the manufacturing method of the graphene quantum dot light emitting device of the present invention, in place of the compound semiconductor requiring an expensive metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) equipment, chemical vapor deposition (Chemical Vapor Deposition): It is possible to manufacture by CVD equipment, it is possible to lower the manufacturing cost and shorten the process time compared to the conventional compound semiconductor light emitting device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 제1그래핀 상에 마련된 복수 개의 그래핀 양자점을 도시한 것이다.
도 3은 제1그래핀 상에 규칙적으로 마련된 복수 개의 그래핀 양자점을 도시한 것이다.
도 4는 제1그래핀 상에 규칙적으로 마련된 복수 개의 그래핀 양자점을 도시한 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 그래핀 양자점의 모양을 예시적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 그래핀 양자점 발광 소자의 에너지 밴드 구조의 개략적인 예이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 6에 도시된 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 특성들을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법의 단계들을 개략적으로 도시한 것이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법의 단계들을 개략적으로 도시한 것이다.
도 11a 내지 도 11d는 여러 실험예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 특성들을 개략적으로 도시한 것이다.
도 12a 내지 도 12d는 여러 실험예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 특성들을 개략적으로 도시한 것이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a graphene quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates a plurality of graphene quantum dots provided on the first graphene.
FIG. 3 illustrates a plurality of graphene quantum dots regularly provided on the first graphene.
4 illustrates a plurality of graphene quantum dots regularly provided on the first graphene.
5A to 5C are plan views illustrating shapes of graphene quantum dots.
6 is a schematic cross-sectional view of a graphene quantum dot light emitting device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic example of an energy band structure of the graphene quantum dot light emitting device illustrated in FIG. 6.
8A to 8D schematically illustrate light emission characteristics of the graphene quantum dot light emitting device illustrated in FIG. 6.
9A to 9F schematically illustrate steps of a method of manufacturing a graphene quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
10A to 10D schematically illustrate steps of a method of manufacturing a graphene quantum dot light emitting device according to another embodiment of the present invention.
11A to 11D schematically illustrate light emission characteristics of a graphene quantum dot light emitting device according to various experimental examples.
12A to 12D schematically illustrate light emission characteristics of the graphene quantum dot light emitting device according to various experimental examples.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 개시된 그래핀 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서, 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail the disclosed graphene quantum dot light emitting device and its manufacturing method. In the following drawings, the same reference numerals refer to the same components, the size of each component in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100)의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a graphene quantum dot light emitting device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100)는 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 제1그래핀(20), 제1그래핀(20) 상에 마련된 그래핀 양자점층(30), 그래핀 양자점층(30) 상에 마련된 제2그래핀(40)을 포함할 수 있다. 그리고, 본 실시예의 그래핀 양자점 발광 소자(100)는 제1그래핀(20) 상의 노출된 영역에 그래핀 양자점층(30) 및 제2그래핀(40)과 이격되어 마련된 제1콘택트 패드(50)를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예의 그래핀 양자점 발광 소자(100)는 제2그래핀(40) 상에 마련된 제2콘택트 패드(55)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the graphene quantum dot light emitting device 100 according to the present embodiment is provided on a substrate 10, a first graphene 20 provided on the substrate 10, and a first graphene 20. The graphene quantum dot layer 30 may include a second graphene 40 provided on the graphene quantum dot layer 30. In addition, the graphene quantum dot light emitting device 100 of the present exemplary embodiment may include a first contact pad provided spaced apart from the graphene quantum dot layer 30 and the second graphene 40 in an exposed area on the first graphene 20. 50) may be further included. In addition, the graphene quantum dot light emitting device 100 of the present embodiment may further include a second contact pad 55 provided on the second graphene 40.

기판(10)은 예를 들어, 유리, 사파이어, PET(polyethylene terephthalate), Si, ZnO, GaAs, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 , GaN 등의 재료로 이루어질 수 있다. 기판(10)은 그 위에 제1그래핀(20), 그래핀 양자점층(30) 및 제2그래핀(30)을 형성한 뒤에 제거될 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100)는 별도의 기판(10) 없이 제1그래핀(20)이 기판의 역할을 할 수 있다.The substrate 10 may be made of, for example, a material such as glass, sapphire, polyethylene terephthalate (PET), Si, ZnO, GaAs, SiC, MgAl 2 O 4, MgO, LiAlO 2, LiGaO 2, GaN, or the like. The substrate 10 may be removed after forming the first graphene 20, the graphene quantum dot layer 30, and the second graphene 30 thereon. Meanwhile, in the graphene quantum dot light emitting device 100 according to the present embodiment, the first graphene 20 may serve as a substrate without a separate substrate 10.

제1그래핀(20)은 기판(20) 상에 마련될 수 있다. 그래핀은 탄소원자들이 2차원 상에서 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한 층의 두께를 가지는 전도성 물질이다. 그래핀은 구조적, 화학적으로 매우 안정적이며, 우수한 전도체로서 실리콘보다 빠른 전하 이동도를 가지고, 구리보다 많은 전류를 흐르게 할 수 있다. 또한, 그래핀은 투명도가 우수한데, 종래에 투명 전극으로 사용되던 ITO(indium tin oxide)보다 높은 투명도를 가질 수 있다. 도핑되지 않은 그래핀은 전도대와 가전자대가 서로 만나 에너지 밴드 갭을 가지고 있지 아니하나, n형 도펀트 또는 p형 도펀트가 그래핀에 도핑됨에 따라 에너지 밴드 갭이 발생하게 된다. 이러한 에너지 밴드 갭은 n형 도펀트나 p형 도펀트의 종류, 도핑 농도 등에 따라 조절될 수 있다.The first graphene 20 may be provided on the substrate 20. Graphene is a conductive material with carbon atoms in a honeycomb arrangement in two dimensions, one layer thick. Graphene is structurally and chemically very stable and is a good conductor, having faster charge mobility than silicon, and allowing more current to flow than copper. In addition, graphene has excellent transparency, and may have a higher transparency than indium tin oxide (ITO), which is conventionally used as a transparent electrode. The undoped graphene does not have an energy band gap where the conduction band and the valence band meet each other, but an energy band gap occurs as the n-type dopant or the p-type dopant is doped into the graphene. The energy band gap may be adjusted according to the type, doping concentration, etc. of the n-type or p-type dopant.

여기에서, 제1그래핀(20)은 n형 그래핀(20)일 수 있다. 즉, 제1그래핀(20)은 n형 전극 내지 전자 수송층으로 사용될 수 있다. n형 그래핀(20)은 적어도 하나의 그래핀 시트(graphene sheet)를 n형 도펀트로 도핑한 것이다. 상기 그래핀 시트는 기판(10) 상에 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 기계적 또는 화학적 박리법, 에피택시(epitaxy) 성장법 등으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 그래핀 시트는 PDMS 등으로 이루어진 보조 기판 상에 형성된 후, 기판(10) 상에 전사(transfer)될 수도 있다. 그리고, 상기 그래핀 시트에 n형 도펀트를 주입하고 흡착시켜서, n형 그래핀(20)이 형성될 수 있다. 상기 n형 도펀트는 예를 들어, 질소(N), 플루오르(F), 망간(Mn) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제1그래핀(20)의 두께는 약 0.34nm일 수 있으며, 제1그래핀(20)이 복수 개의 그래핀 시트가 적층된 구조인 경우, 제1그래핀(20)의 두께는 약 0.34nm의 정수배일 수 있다. 제1그래핀(20)의 두께는 그래핀 양자점층(30)에서 발생하는 빛의 파장의 크기보다 얇기 때문에, 상기 두 층의 계면에서 전반사가 일어나지 않을 수 있다.Here, the first graphene 20 may be n-type graphene 20. That is, the first graphene 20 may be used as the n-type electrode to the electron transport layer. The n-type graphene 20 is doped with at least one graphene sheet (graphene sheet) with the n-type dopant. The graphene sheet may be formed on the substrate 10 by chemical vapor deposition (CVD), mechanical or chemical exfoliation, epitaxial growth, or the like. Meanwhile, the graphene sheet may be formed on an auxiliary substrate made of PDMS, and then transferred onto the substrate 10. Then, the n-type dopant is injected and adsorbed onto the graphene sheet, the n-type graphene 20 may be formed. The n-type dopant may be, for example, nitrogen (N), fluorine (F), or manganese (Mn), but is not limited thereto. On the other hand, the thickness of the first graphene 20 may be about 0.34nm, when the first graphene 20 has a structure in which a plurality of graphene sheets are stacked, the thickness of the first graphene 20 is about It may be an integer multiple of 0.34 nm. Since the thickness of the first graphene 20 is thinner than the wavelength of light generated in the graphene quantum dot layer 30, total reflection may not occur at the interface between the two layers.

제1그래핀(20)은 전기 전도성이 우수하기 때문에, 별도의 제1전극이 마련되지 않을 수 있다. 다만, 제1콘택트 패드(contact pad)(50)가 제1그래핀(20) 상에 그래핀 양자점층(30) 및 제2그래핀(40)과 이격되어 마련될 수 있다. 즉, 제1콘택트 패드(contact pad)(50)는 그래핀 양자점층(30) 및 제2그래핀(40)이 메사 에칭되어 제1그래핀(20)의 일부 영역이 노출된 메사 구조에서, 제1그래핀(20)의 상기 노출된 일부 영역 상에 마련될 수 있다. 한편, 도 9e에 도시된 바와 같이, 제1콘택트 패드(50)는 기판(10)으로 전도성 기판을 사용하는 경우, 기판(10)의 하면 즉, 기판(10)의 제1그래핀(20)이 형성된 면과 마주하는 면에 형성될 수 있다. 또는, 도 9f에 도시된 바와 같이, 제1콘택트 패드(50)는 기판(10)을 제거하고, 제1그래핀(20)의 하면, 즉, 제1그래핀(20)의 그래핀 양자점층(30)이 형성된 면과 마주하는 면에 형성될 수 있다. 그리고, 제1콘택트 패드(50)는 제1그래핀(20)에 전자를 주입할 수 있다.Since the first graphene 20 has excellent electrical conductivity, a separate first electrode may not be provided. However, a first contact pad 50 may be provided spaced apart from the graphene quantum dot layer 30 and the second graphene 40 on the first graphene 20. That is, the first contact pad 50 has a mesa structure in which the graphene quantum dot layer 30 and the second graphene 40 are mesa etched to expose a portion of the first graphene 20. It may be provided on the exposed part of the first graphene 20. Meanwhile, as shown in FIG. 9E, when the first contact pad 50 uses a conductive substrate as the substrate 10, the first graphene 20 of the substrate 10, that is, the lower surface of the substrate 10, is used. It may be formed on the side facing the formed surface. Alternatively, as shown in FIG. 9F, the first contact pad 50 removes the substrate 10, and the lower surface of the first graphene 20, that is, The graphene quantum dot layer 30 of the first graphene 20 may be formed on a surface facing the surface. In addition, the first contact pad 50 may inject electrons into the first graphene 20.

그래핀 양자점층(30)은 제1그래핀(20) 상에 마련될 수 있으며, 전자와 정공이 재결합에 의해서 소정의 에너지를 갖는 광을 방출할 수 있다. 그래핀 양자점층(30)은 복수 개의 그래핀 양자점을 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 그래핀 양자점은 제1그래핀(20) 상에 다양한 형태로 배열될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2 내지 도 4에 대한 설명을 참고하기로 한다.The graphene quantum dot layer 30 may be provided on the first graphene 20, and may emit light having a predetermined energy by recombination of electrons and holes. The graphene quantum dot layer 30 may include a plurality of graphene quantum dots, and the plurality of graphene quantum dots may be arranged in various forms on the first graphene 20. Detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

상기 그래핀 양자점은 약 1㎚ 내지 30㎚, 또는 약 1㎚ 내지 20㎚, 더 구체적으로 1㎚ 내지 10㎚ 크기의 그래핀 나노 조각일 수 있다. 또한, 그래핀 양자점은 그 표면이나 가장자리(edge)에 작용기가 더 결합될 수도 있다. 그래핀 양자점에는 아민 계열의 작용기가 부착될 수 있으며, 예를 들어, 알킬아민, 아닐린 또는 PEG 등이 부착될 수 있다. 상기 그래핀 양자점은 그 안에 많은 수의 전자를 가지지만, 자유 전자의 수는 1 내지 100개 정도로 제한될 수 있다. 이 경우, 전자들이 가지는 에너지 준위가 불연속적으로 제한되어 연속적인 밴드를 형성하는 시트(sheet) 형태의 그래핀과는 다른 전기적, 광학적 특성을 나타낼 수 있다. 상기 그래핀 양자점은 그 크기와 모양에 따라서 에너지 준위가 달라지기 때문에, 그 크기와 모양을 달리하여 밴드갭을 조절할 수 있다. 즉, 상기 그래핀 양자점의 크기와 모양의 조절만으로 발광 파장을 조절할 수 있다. 그리고, 상기 그래핀 양자점에서의 밴드 갭 엣지(bandgap edge)에 전자와 정공의 상태 밀도는 그래핀 시트보다 매우 높기 때문에, 여기된 전자와 정공이 결합하는 수가 많아 발광 효율이 개선될 수 있다.The graphene quantum dot may be about 1 nm to 30 nm, or about 1 nm to 20 nm, more specifically 1 nm to 10 nm size graphene nano-flakes. In addition, graphene quantum dots may be further bonded to the functional group on the surface (edge). An amine-based functional group may be attached to the graphene quantum dot, for example, an alkylamine, aniline, or PEG may be attached. The graphene quantum dots have a large number of electrons therein, but the number of free electrons may be limited to about 1 to 100. In this case, the energy levels of the electrons may be discontinuously limited, and thus may exhibit electrical and optical characteristics different from those of the graphene in the form of sheets forming continuous bands. Since the graphene quantum dots have different energy levels depending on their size and shape, the band gap may be adjusted by changing their size and shape. That is, the emission wavelength may be adjusted only by adjusting the size and shape of the graphene quantum dots. In addition, since the state density of electrons and holes in the bandgap edge of the graphene quantum dot is much higher than that of the graphene sheet, the number of excited electrons and holes may be combined to improve luminous efficiency.

제2그래핀(40)은 그래핀 양자점층(30) 상에 마련될 수 있다. 여기에서, 제2그래핀(40)은 p형 그래핀(40)일 수 있다. 즉, 제2그래핀(40)은 정공 수송층일 수 있다. p형 그래핀(40)은 적어도 하나의 그래핀 시트를 p형 도펀트로 도핑한 것이다. 상기 그래핀 시트는 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 기계적 또는 화학적 박리법, 에피택시(epitaxy) 성장법 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 그래핀 시트에 p형 도펀트를 주입하고 흡착시켜서, p형 그래핀(40)이 형성될 수 있다. 상기 p형 도펀트는 예를 들어, 산소(O), 금(Au), 비스무트(Bi) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제2그래핀(40)의 두께는 약 0.34nm일 수 있으며, 복수 개의 그래핀 시트가 적층된 구조인 경우, 제2그래핀(40)의 두께는 약 0.34nm의 정수배일 수 있다. 제2그래핀(40)의 두께는 그래핀 양자점층(30)에서 발생하는 빛의 파장의 크기보다 얇기 때문에, 상기 두 층의 계면에서 전반사가 일어나지 않을 수 있다. The second graphene 40 may be provided on the graphene quantum dot layer 30. Here, the second graphene 40 may be p-type graphene 40. That is, the second graphene 40 may be a hole transport layer. The p-type graphene 40 is doped with at least one graphene sheet with a p-type dopant. The graphene sheet may be formed by chemical vapor deposition (CVD), mechanical or chemical exfoliation, epitaxial growth, or the like. The p-type graphene 40 may be formed by injecting and adsorbing the p-type dopant to the graphene sheet. The p-type dopant may be, for example, oxygen (O), gold (Au), bismuth (Bi), or the like, but is not limited thereto. Meanwhile, the thickness of the second graphene 40 may be about 0.34 nm, and in the case where the structure of the plurality of graphene sheets is stacked, the thickness of the second graphene 40 may be an integer multiple of about 0.34 nm. Since the thickness of the second graphene 40 is thinner than the wavelength of the light generated in the graphene quantum dot layer 30, total reflection may not occur at the interface between the two layers.

제2그래핀(40)은 전기 전도성이 우수하기 때문에, 별도의 제2전극이 마련되지 않을 수 있다. 다만, 제2콘택트 패드(contact pad)(55)가 제2그래핀(40) 상에 마련될 수 있다. 제2콘택트 패드(55)는 제2그래핀(40)에 정공을 주입할 수 있다. 상기에서는 제1 및 제2그래핀(20, 40)이 각각 n형 및 p형 그래핀일 수 있다고 설명하였으나, 제1 및 제2그래핀(20, 40)은 각각 p형 및 n형 그래핀일 수 있다. 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100)는 종래의 양자점 발광 소자보다 발광 효율이 향상될 수 있으며, 그래핀으로 발광 소자를 구현하여 플렉서블하고, 다양한 디자인의 발광 소자를 구현할 수 있다. 또한, 그래핀 양자점이 종래의 반도체 기반의 양자점보다 내구성이 좋아서, 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100)의 수명이 길어질 수 있다.Since the second graphene 40 has excellent electrical conductivity, a separate second electrode may not be provided. However, a second contact pad 55 may be provided on the second graphene 40. The second contact pad 55 may inject holes into the second graphene 40. In the above description, the first and second graphenes 20 and 40 may be n-type and p-type graphene, respectively, but the first and second graphenes 20 and 40 may be p-type and n-type graphene, respectively. have. The graphene quantum dot light emitting device 100 according to the present exemplary embodiment may improve light emission efficiency than the conventional quantum dot light emitting device, and may implement flexible light emitting devices using graphene and implement light emitting devices having various designs. In addition, since the graphene quantum dot is more durable than the conventional semiconductor-based quantum dot, the lifespan of the graphene quantum dot light emitting device 100 according to the present embodiment may be long.

도 2는 제1그래핀(20) 상에 마련된 복수 개의 그래핀 양자점(35)을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 복수 개의 그래핀 양자점(35)이 제1그래핀(20) 상에 랜덤(random)하게 마련되어 있다. 도 2에서 그래핀 양자점(35)들 사이의 거리는 과장되게 도시된 것이며, 그래핀 양자점(35)들 사이의 거리는 수 nm 이하일 수 있다.2 illustrates a plurality of graphene quantum dots 35 provided on the first graphene 20. Referring to FIG. 2, a plurality of graphene quantum dots 35 are randomly provided on the first graphene 20. In FIG. 2, the distance between the graphene quantum dots 35 is exaggerated, and the distance between the graphene quantum dots 35 may be several nm or less.

도 3은 제1그래핀(20) 상에 규칙적으로 마련된 복수 개의 그래핀 양자점(35)을 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 복수 개의 그래핀 양자점(35)이 제1그래핀(20) 상에 일정한 주기를 갖고 배열되어 있다. 즉, 복수 개의 그래핀 양자점(35)이 제1그래핀(20) 상에 서로 일정한 간격만큼 이격되어, 규칙적으로 배열되어 있다.3 illustrates a plurality of graphene quantum dots 35 regularly provided on the first graphene 20. Referring to FIG. 3, a plurality of graphene quantum dots 35 are arranged at regular intervals on the first graphene 20. That is, the plurality of graphene quantum dots 35 are regularly spaced apart from each other by a predetermined interval on the first graphene 20.

도 4는 제1그래핀(20) 상에 규칙적으로 마련된 복수 개의 그래핀 양자점(35)을 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 복수 개의 그래핀 양자점(35)이 제1그래핀(20) 상에 서로 이격되지 않고, 빼곡하게 접촉하여 배열되어 있다. 즉, 복수 개의 그래핀 양자점(35)이 제1그래핀(20) 상에 서로 행과 열을 맞추어 붙어서 배열되어 있다. 도 2 내지 도 4에는 복수 개의 그래핀 양자점(35)이 제1그래핀(20) 상에 배열된 형태를 예를 들어 도시하였으나, 그래핀 양자점(35)들의 배열 형태는 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 배열 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 그래핀 양자점층(30)은 복수 개의 그래핀 양자점(35)이 적층된 구조일 수 있다.4 illustrates a plurality of graphene quantum dots 35 regularly provided on the first graphene 20. Referring to FIG. 4, the plurality of graphene quantum dots 35 are arranged on the first graphene 20 without being spaced apart from each other and in contact with each other. That is, the plurality of graphene quantum dots 35 are arranged on the first graphene 20 in a row and a column. 2 to 4 illustrate a form in which a plurality of graphene quantum dots 35 are arranged on the first graphene 20, for example, but the arrangement of the graphene quantum dots 35 is not limited thereto. It can be arranged in an array form. For example, the graphene quantum dot layer 30 may have a structure in which a plurality of graphene quantum dots 35 are stacked.

도 5a 내지 도 5c는 그래핀 양자점(35, 36, 37)의 모양을 예시적으로 도시한 평면도이다. 5A to 5C are plan views illustrating shapes of the graphene quantum dots 35, 36, and 37.

도 5a를 참조하면, 그래핀 양자점(35)은 예를 들어, 원형에 가까운 형태일 수 있다. 그래핀 양자점(36)은 도 5b에 도시된 바와 같이, 타원형 또는 사각형과 원형이 결합된 형태일 수도 있다. 또한, 그래핀 양자점(37)은 도 5c에 도시된 바와 같이, 육각형 형태일 수 있다. 하지만, 그래핀 양자점(35, 36, 37)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니며, 사각형, 오각형 등 다각형 형태일 수 있다. 또한, 그래핀 양자점(35, 36, 37)은 그래핀의 나노 조각으로서 그 형태를 정의하기 어려울 수 있다.Referring to FIG. 5A, the graphene quantum dot 35 may have a shape close to a circle, for example. As illustrated in FIG. 5B, the graphene quantum dot 36 may have a shape in which an ellipse or a rectangle and a circle are combined. In addition, the graphene quantum dot 37 may have a hexagonal shape, as shown in FIG. 5C. However, the shape of the graphene quantum dots (35, 36, 37) is not limited to this, and may be a polygonal shape, such as a square, a pentagon. In addition, graphene quantum dots 35, 36, and 37 may be difficult to define their shape as nano-pieces of graphene.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 개략적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view of a graphene quantum dot light emitting device 200 according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 마련된 제1그래핀(220), 제1그래핀(220) 상에 마련된 그래핀 양자점층(230), 그래핀 양자점층(230) 상에 마련된 제2그래핀(240)을 포함할 수 있다. 그리고, 그래핀 양자점 발광 소자(200)는 제1그래핀(220)과 그래핀 양자점층(230) 사이에 마련된 제1전하 수송층(225), 및 그래핀 양자점층(230)과 제2그래핀(240) 사이에 마련된 제2전하 수송층(235)를 더 포함할 수 있다. 또한, 그래핀 양자점 발광 소자(200)는 제1그래핀(220)의 노출된 영역 상에 그래핀 양자점층(230) 및 제2그래핀(240)과 이격되어 마련된 제1콘택트 패드(250), 및 제2그래핀(240) 상에 마련된 제2콘택트 패드(255)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the graphene quantum dot light emitting device 200 according to the present embodiment is provided on the substrate 210, the first graphene 220 and the first graphene 220 provided on the substrate 210. The graphene quantum dot layer 230 may include a second graphene 240 provided on the graphene quantum dot layer 230. In addition, the graphene quantum dot light emitting device 200 includes a first charge transport layer 225 provided between the first graphene 220 and the graphene quantum dot layer 230, and the graphene quantum dot layer 230 and the second graphene. It may further include a second charge transport layer 235 provided between the 240. In addition, the graphene quantum dot light emitting device 200 may include a first contact pad 250 spaced apart from the graphene quantum dot layer 230 and the second graphene 240 on an exposed area of the first graphene 220. And a second contact pad 255 provided on the second graphene 240.

기판(210)은 예를 들어, 유리, 사파이어 또는 PET(polyethylene terephthalate)와 같은 폴리머 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(210)은 Si, ZnO, GaAs, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, 또는 GaN 등의 재료로 이루어질 수도 있다. 기판(210)은 그 위에 제1그래핀(220), 제1전하 수송층(225), 그래핀 양자점층(230), 제2전하 수송층(235) 및 제2그래핀(240)을 형성한 뒤에 제거될 수도 있다. 한편, 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(200)는 별도의 기판(210) 없이 제1그래핀(220)이 기판의 역할을 할 수도 있다.The substrate 210 may be made of a polymer material such as, for example, glass, sapphire or polyethylene terephthalate (PET). In addition, the substrate 210 may be made of a material such as Si, ZnO, GaAs, SiC, MgAl 2 O 4, MgO, LiAlO 2, LiGaO 2, or GaN. The substrate 210 has a first graphene 220, a first charge transport layer 225, a graphene quantum dot layer 230, a second charge transport layer 235 and a second graphene 240 formed thereon It may be removed. Meanwhile, in the graphene quantum dot light emitting device 200 according to the present embodiment, the first graphene 220 may serve as a substrate without a separate substrate 210.

제1그래핀(220)은 기판(210) 상에 마련될 수 있다. 그래핀은 탄소원자들이 2차원 상에서 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한 층의 두께를 가지는 전도성 물질이다. 그래핀은 구조적, 화학적으로 매우 안정적이며, 우수한 전도체로서 실리콘보다 빠른 전하 이동도를 가지고, 구리보다 많은 전류를 흐르게 할 수 있다. 또한, 그래핀은 투명도가 우수한데, 종래에 투명 전극으로 사용되던 ITO(indium tin oxide)보다 높은 투명도를 가질 수 있다. 도핑되지 않은 그래핀은 전도대와 가전자대가 서로 만나 에너지 밴드 갭을 가지고 있지 아니하나, n형 도펀트 또는 p형 도펀트가 그래핀에 도핑됨에 따라 에너지 밴드 갭이 발생하게 된다. 이러한 에너지 밴드 갭은 n형 도펀트나 p형 도펀트의 종류, 도핑 농도 등에 따라 제어될 수 있다.The first graphene 220 may be provided on the substrate 210. Graphene is a conductive material with carbon atoms in a honeycomb arrangement in two dimensions, one layer thick. Graphene is structurally and chemically very stable and is a good conductor, having faster charge mobility than silicon, and allowing more current to flow than copper. In addition, graphene has excellent transparency, and may have a higher transparency than indium tin oxide (ITO), which is conventionally used as a transparent electrode. The undoped graphene does not have an energy band gap where the conduction band and the valence band meet each other, but an energy band gap occurs as the n-type dopant or the p-type dopant is doped into the graphene. The energy band gap can be controlled according to the type, doping concentration, etc. of the n-type or p-type dopant.

여기에서, 제1그래핀(220)은 n형 그래핀(220)일 수 있다. 제1그래핀(220)은 양자점 발광 소자(200)의 n형 전극으로 사용될 수 있다. n형 그래핀(220)은 적어도 하나의 그래핀 시트를 n형 도펀트로 도핑한 것이다. 즉, 그래핀 시트에 n형 도펀트를 주입하고 흡착시켜서, n형 그래핀(220)이 형성될 수 있다. 상기 n형 도펀트는 예를 들어, 질소(N), 플루오르(F), 망간(Mn) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제1그래핀(220)의 두께는 약 0.34nm일 수 있으며, 제1그래핀(220)이 복수 개의 그래핀 시트가 적층되어 형성된 경우, 약 0.34nm의 정수배일 수 있다. 제1그래핀(220)의 두께는 그래핀 양자점층(230)에서 발생하는 빛의 파장보다 작기 때문에, 상기 두 층의 계면에서는 전반사가 일어나지 않을 수 있다.Here, the first graphene 220 may be n-type graphene 220. The first graphene 220 may be used as an n-type electrode of the quantum dot light emitting device 200. The n-type graphene 220 is doped with at least one graphene sheet with an n-type dopant. That is, n-type dopants may be injected and adsorbed onto the graphene sheet to form n-type graphene 220. The n-type dopant may be, for example, nitrogen (N), fluorine (F), or manganese (Mn), but is not limited thereto. Meanwhile, the thickness of the first graphene 220 may be about 0.34 nm, and when the first graphene 220 is formed by stacking a plurality of graphene sheets, the first graphene 220 may be an integer multiple of about 0.34 nm. Since the thickness of the first graphene 220 is smaller than the wavelength of light generated in the graphene quantum dot layer 230, total reflection may not occur at an interface between the two layers.

제1콘택트 패드(contact pad)(250)가 제1그래핀(220) 상에 제1전하 수송층(225), 그래핀 양자점층(230), 제2전하 수송층(235) 및 제2그래핀(240)과 이격되어 마련될 수 있다. 즉, 제1콘택트 패드(contact pad)(250)는 제1전하 수송층(225), 그래핀 양자점층(230), 제2전하 수송층(235) 및 제2그래핀(240)이 메사 에칭되어 제1그래핀(220)의 일부 영역이 노출된 메사 구조에서, 제1그래핀(220)의 상기 노출된 일부 영역 상에 마련될 수 있다. 한편, 도 10c에 도시된 바와 같이, 제1콘택트 패드(250)는 기판(210)으로 전도성 기판이 사용되는 경우, 기판(210)의 하면 즉, 기판(210)의 제1그래핀(220)이 형성된 면과 마주하는 면에 형성될 수 있다. 또는, 도 10d에 도시된 바와 같이, 제1콘택트 패드(250)는 기판(210)을 제거하고, 제1그래핀(220)의 하면, 즉, 제1그래핀(220)의 그래핀 양자점층(230)이 형성된 면과 마주하는 면에 형성될 수 있다. 그리고, 제1콘택트 패드(250)는 외부 전원으로부터 제1그래핀(220)에 전자를 주입할 수 있다.The first contact pad 250 may include a first charge transport layer 225, a graphene quantum dot layer 230, a second charge transport layer 235, and a second graphene on the first graphene 220. 240 may be provided spaced apart. That is, the first contact pad 250 may be formed by mesa etching the first charge transport layer 225, the graphene quantum dot layer 230, the second charge transport layer 235, and the second graphene 240. In a mesa structure in which a part of the first graphene 220 is exposed, the first graphene 220 may be provided on the exposed part of the first graphene 220. On the other hand, as shown in FIG. 10C, when a conductive substrate is used as the substrate 210, the first contact pad 250 may have a lower surface of the substrate 210, that is, the first graphene 220 of the substrate 210. It may be formed on the side facing the formed surface. Alternatively, as shown in FIG. 10D, the first contact pad 250 removes the substrate 210, and the lower surface of the first graphene 220, that is, the graphene quantum dot layer of the first graphene 220 is removed. It may be formed on the surface facing the surface 230 is formed. The first contact pad 250 may inject electrons into the first graphene 220 from an external power source.

제1전하 수송층(225)은 제1그래핀(220) 상에 마련될 수 있다. 제1그래핀(220)이 n형 그래핀인 경우에, 제1전하 수송층(225)은 전자 수송층(electron transport layer, ETL)일 수 있다. 제1전하 수송층(225)은 예를 들어, TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2,yl)benzene), PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanhro-line), BAlq(Bis-(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphe nolato)aluminium) 또는 OXD7(1,3-bis(N,N-t-butyl-phenyl)-1,3,4-oxadiazole) 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1전하 수송층(225)은 TPBi를 제1그래핀(220) 상에 스핀 코팅하거나 증착 하여 형성될 수 있다. 또한, TPBi로 이루어진 제1전하 수송층(225)은 UV 처리되어, 친수성이 될 수 있다. 상기와 같이, 제1전하 수송층(225)이 폴리머 재료로 이루어지는 경우, 산화 또는 부식으로 인한 양자점 발광 소자(200)의 열화를 구조적으로 방지할 수 있으며, 턴-온 전압을 낮출 수 있다. 한편, 제1그래핀(220)과 제1전하 수송층(225) 사이에는 전자 주입층(electron injection layer, EIL, 미도시)이 더 마련될 수 있다.The first charge transport layer 225 may be provided on the first graphene 220. When the first graphene 220 is n-type graphene, the first charge transport layer 225 may be an electron transport layer (ETL). The first charge transport layer 225 is, for example, TPBi (1,3,5-tris (N-phenylbenzimidazol-2, yl) benzene), PBD (2- (4-Biphenylyl) -5- (4-tert- butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole), BCP (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanhro-line), BAlq (Bis- (2-methyl-8-quinolinolate) -4 -(phenylphe nolato) aluminium) or OXD7 (1,3-bis (N, Nt-butyl-phenyl) -1,3,4-oxadiazole). For example, the first charge transport layer 225 may be formed by spin coating or depositing TPBi on the first graphene 220. In addition, the first charge transport layer 225 made of TPBi may be UV treated to become hydrophilic. As described above, when the first charge transport layer 225 is made of a polymer material, it is possible to structurally prevent deterioration of the quantum dot light emitting device 200 due to oxidation or corrosion, and to lower the turn-on voltage. Meanwhile, an electron injection layer (EIL, not shown) may be further provided between the first graphene 220 and the first charge transport layer 225.

그래핀 양자점층(230)은 제1전하 수송층(225) 상에 마련될 수 있으며, 전자와 정공이 재결합에 의해서 소정의 에너지를 갖는 광을 방출할 수 있다. 그래핀 양자점층(230)은 복수 개의 그래핀 양자점을 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 그래핀 양자점은 제1전하 수송층(225) 상에 다양한 형태로 배열될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2 내지 도 4에 대한 설명을 참고한다. 그래핀 양자점층(230)은 복수 개의 그래핀 양자점을 포함하는 용액을 제1전하 수송층(225) 상에 스핀 코팅하고, 열처리를 통해서 용액을 건조하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 용액에는 유기 용매 예를 들어, PEO(polyethylene oxide), PES 등이 더 포함될 수 있다.The graphene quantum dot layer 230 may be provided on the first charge transport layer 225 and may emit light having a predetermined energy by recombination of electrons and holes. The graphene quantum dot layer 230 may include a plurality of graphene quantum dots, and the plurality of graphene quantum dots may be arranged in various forms on the first charge transport layer 225. For a detailed description thereof, refer to the description of FIGS. 2 to 4. The graphene quantum dot layer 230 may be formed by spin coating a solution including a plurality of graphene quantum dots on the first charge transport layer 225 and drying the solution through heat treatment. In addition, the solution may further include an organic solvent, for example, polyethylene oxide (PEO), PES and the like.

상기 그래핀 양자점은 약 1㎚ 내지 약 30㎚, 또는 약 1㎚ 내지 약 20㎚, 더 구체적으로 약 1㎚ 내지 약 10㎚ 크기의 그래핀 나노 조각일 수 있다. 또한, 그래핀 양자점은 그 표면이나 가장자리(edge)에 작용기가 더 결합될 수도 있다. 그래핀 양자점에는 아민 계열의 작용기가 부착될 수 있으며, 예를 들어, 알킬아민, 아닐린 또는 PEG 등이 부착될 수 있다. 상기 그래핀 양자점의 특성은 앞서 설명된 바와 같을 수 있다.The graphene quantum dots may be graphene nanoflakes having a size of about 1 nm to about 30 nm, or about 1 nm to about 20 nm, more specifically about 1 nm to about 10 nm. In addition, graphene quantum dots may be further bonded to the functional group on the surface (edge). An amine-based functional group may be attached to the graphene quantum dot, for example, an alkylamine, aniline, or PEG may be attached. The characteristics of the graphene quantum dot may be as described above.

제2전하 수송층(235)가 그래핀 양자점층(230) 상에 마련될 수 있다. 제2전하 수송층(235)은 제2그래핀(240)이 p형 그래핀인 경우에, 정공 수송층(hole transport layer, HTL)일 수 있다. 제2전하 수송층(235)은 예를 들어, poly-TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PSS(poly(styrenesulfonate)), PPV(poly(p-phenylene vinylene)), PVK(poly(N-vinylcarbazole)), TFB(poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2, 7-diyl)-co-(4,4'(N-(4-sec-butylphenyl))) diphenylamine]), PFB, TBADN(3-Tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), NPB(N,N`-bis(1-naphtalenyl)-N-N`-bis(phenyl-benzidine)), Spiro-NPB(N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-spiro), DMFL-NPB(N,N'-di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-9,9'-dimethyl-fluorene), DPFL-NPB(N,N'-di(naphthalen -1-yl)-N,N'-diphenyl-9,9'-diphenyl-fluorene), mHOST5(2,7-Di(N,N'-carbarzolyl)-9,9-bis[4-(2-ethylhexyloxy)-phenyl]fluorine) 등으로 이루어질 수 있다. 제2전하 수송층(235)은 스핀 코팅 등의 습식 코팅법에 의해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2전하 수송층(235)은 poly-TPD를 그래핀 양자점층(230) 상에 스핀 코팅하거나 증착하고, 100℃ 내지 200℃ 예를 들어, 120℃에서 열처리 하여 형성될 수 있다. 또한, poly-TPD로 이루어진 제2전하 수송층(235)은 UV 처리되어, 친수성이 될 수 있다. 상기와 같이, 제2전하 수송층(235)이 폴리머 재료로 이루어지는 경우, 상기 폴리머 재료는 산소나 수분 등의 유해 물질에 대해서 내성이 강하여, 양자점 발광 소자(200)의 수명이 증대될 수 있다. 또한, 양자점 발광 소자(200)의 작동 개시 전압인 턴-온 전압을 낮출 수 있다. 한편, 제2그래핀(240)과 제2전하 수송층(235) 사이에는 정공 주입층(hole injection layer, HIL, 미도시)이 더 마련될 수 있다.The second charge transport layer 235 may be provided on the graphene quantum dot layer 230. The second charge transport layer 235 may be a hole transport layer (HTL) when the second graphene 240 is p-type graphene. The second charge transport layer 235 is, for example, poly-TPD (N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'-bis (phenyl) -benzidine), PEDOT (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) )), PS (poly (styrenesulfonate)), PPV (poly (p-phenylene vinylene)), PVK (poly (N-vinylcarbazole)), TFB (poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2, 7-diyl)- co- (4,4 '(N- (4-sec-butylphenyl))) diphenylamine]), PFB, TBADN (3-Tert-butyl-9,10-di (naphth-2-yl) anthracene), NPB ( N, N`-bis (1-naphtalenyl) -NN`-bis (phenyl-benzidine)), Spiro-NPB (N, N'-di (naphthalen-1-yl) -N, N'-diphenyl-spiro) , DMFL-NPB (N, N'-di (naphthalene-1-yl) -N, N'-diphenyl-9,9'-dimethyl-fluorene), DPFL-NPB (N, N'-di (naphthalen-1) -yl) -N, N'-diphenyl-9,9'-diphenyl-fluorene), mHOST5 (2,7-Di (N, N'-carbarzolyl) -9,9-bis [4- (2-ethylhexyloxy) -phenyl] fluorine). The second charge transport layer 235 may be formed by a wet coating method such as spin coating. For example, the second charge transport layer 235 may be formed by spin coating or depositing poly-TPD on the graphene quantum dot layer 230 and heat-treating at 100 ° C to 200 ° C, for example, 120 ° C. In addition, the second charge transport layer 235 made of poly-TPD may be UV treated to become hydrophilic. As described above, when the second charge transport layer 235 is made of a polymer material, the polymer material is highly resistant to harmful substances such as oxygen or moisture, and thus the life of the quantum dot light emitting device 200 may be increased. In addition, the turn-on voltage which is an operation start voltage of the quantum dot light emitting device 200 may be lowered. Meanwhile, a hole injection layer (HIL, not shown) may be further provided between the second graphene 240 and the second charge transport layer 235.

제2그래핀(240)은 제2전하 수송층(235) 상에 마련될 수 있다. 여기에서, 제2그래핀(240)은 p형 그래핀(240)일 수 있다. 제2그래핀(240)은 양자점 발광 소자(200)의 p형 전극으로 사용될 수 있다. p형 그래핀(240)은 적어도 하나의 그래핀 시트를 p형 도펀트로 도핑한 것이다. 즉, 그래핀 시트에 p형 도펀트를 주입하고 흡착시켜서, p형 그래핀(240)이 형성될 수 있다. 상기 p형 도펀트는 예를 들어, 산소(O), 금(Au), 비스무트(Bi) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제2그래핀(240)의 두께는 약 0.34nm일 수 있으며, 복수 개의 그래핀이 적층된 구조일 수 있다. 제2그래핀(240)의 두께는 그래핀 양자점층(230)에서 발생하는 빛의 파장 크기보다 얇기 때문에, 상기 두 층의 계면에서 전반사가 일어나지 않을 수 있다. The second graphene 240 may be provided on the second charge transport layer 235. Here, the second graphene 240 may be p-type graphene 240. The second graphene 240 may be used as a p-type electrode of the quantum dot light emitting device 200. The p-type graphene 240 is doped with at least one graphene sheet with a p-type dopant. That is, the p-type graphene 240 may be formed by injecting and adsorbing the p-type dopant to the graphene sheet. The p-type dopant may be, for example, oxygen (O), gold (Au), bismuth (Bi), or the like, but is not limited thereto. Meanwhile, the thickness of the second graphene 240 may be about 0.34 nm, and may have a structure in which a plurality of graphenes are stacked. Since the thickness of the second graphene 240 is thinner than the wavelength of light generated in the graphene quantum dot layer 230, total reflection may not occur at the interface between the two layers.

제2콘택트 패드(contact pad)(255)가 제2그래핀(240) 상에 마련될 수 있다. 제2콘택트 패드(255)는 제2그래핀(240)에 정공을 주입할 수 있다. 상기에서는 제1 및 제2그래핀(220, 240)이 각각 n형 및 p형 그래핀일 수 있다고 설명하였으나, 제1 및 제2그래핀(220, 240)은 각각 p형 및 n형 그래핀일 수 있다. 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(200)는 종래의 양자점 발광 소자보다 발광 효율이 향상될 수 있으며, 그래핀으로 발광 소자를 구현하여 플렉서블하고, 다양한 디자인의 발광 소자를 구현할 수 있다. 또한, 그래핀 양자점이 종래의 반도체 기반의 양자점보다 내구성이 좋아서, 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100)의 수명이 길어질 수 있다.A second contact pad 255 may be provided on the second graphene 240. The second contact pad 255 may inject holes into the second graphene 240. In the above description, the first and second graphenes 220 and 240 may be n-type and p-type graphene, respectively, but the first and second graphenes 220 and 240 may be p-type and n-type graphene, respectively. have. The graphene quantum dot light emitting device 200 according to the present exemplary embodiment may have improved light emission efficiency than the conventional quantum dot light emitting device, and may implement flexible light emitting devices using graphene to implement light emitting devices having various designs. In addition, since the graphene quantum dot is more durable than the conventional semiconductor-based quantum dot, the lifespan of the graphene quantum dot light emitting device 100 according to the present embodiment may be long.

도 7은 도 6에 도시된 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 에너지 밴드 구조의 개략적인 예이다. 도 7의 에너지 밴드 구조는 n형 그래핀(220) 상에 차례로 적층된 TPBi로 이루어진 전자 수송층(225), 그래핀 양자점층(230), poly-TPD로 이루어진 정공 수송층(235) 및 p형 그래핀(240)을 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 에너지 밴드 구조이다. FIG. 7 is a schematic example of an energy band structure of the graphene quantum dot light emitting device 200 illustrated in FIG. 6. The energy band structure of FIG. 7 includes an electron transport layer 225 made of TPBi, a graphene quantum dot layer 230, a hole transport layer 235 made of poly-TPD, and a p-type graph sequentially stacked on n-type graphene 220. An energy band structure of the graphene quantum dot light emitting device 200 including the fins 240.

도 7을 참조하면, 정공 수송층(235)의 HOMO(highest occupied molecular level) 에너지 밴드 레벨은 약 5.4eV 정도 인데, 그래핀 양자점층(240)의 밸런스 밴드 레벨(valence band level)은 약 6.2eV 정도이다. 이렇게, 정공 수송층(235)과 그래핀 양자점층(230) 사이의 에너지 밴드 레벨 차이 즉, 밴드 오프셋(band offset)이 큰 경우, 발광 소자의 효율이 저하될 수 있다. 이러한 밴드 오프셋은 발광 효율의 저하 뿐만 아니라 턴-온 전압의 증가, 작동 전압의 증가에 따른 전력 효율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 성능을 개선하기 위해서는 그래핀 양자점층(230)과 정공 수송층(235) 사이의 밴드 오프셋을 줄일 필요가 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 그래핀 양자점층(230)의 에너지 밴드 레벨을 낮출 필요가 있다. 본 실시예의 그래핀 양자점 발광 소자(200)는 그래핀 양자점의 크기와 모양을 조절하여, 그래핀 양자점층(230)의 밴드 갭을 작게 만들 수 있다. 따라서, 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 발광 효율이 개선될 수 있다.Referring to FIG. 7, the highest occupied molecular level (HOMO) energy band level of the hole transport layer 235 is about 5.4 eV, and the balance band level of the graphene quantum dot layer 240 is about 6.2 eV. to be. As such, when the energy band level difference between the hole transport layer 235 and the graphene quantum dot layer 230, that is, the band offset is large, the efficiency of the light emitting device may be reduced. Such a band offset may reduce power efficiency due to an increase in turn-on voltage and an increase in operating voltage as well as a decrease in luminous efficiency. Therefore, in order to improve the performance of the graphene quantum dot light emitting device 200, it is necessary to reduce the band offset between the graphene quantum dot layer 230 and the hole transport layer 235. That is, as shown in FIG. 7, it is necessary to lower the energy band level of the graphene quantum dot layer 230. The graphene quantum dot light emitting device 200 according to the present exemplary embodiment may adjust the size and shape of the graphene quantum dots to reduce the band gap of the graphene quantum dot layer 230. Therefore, the luminous efficiency of the graphene quantum dot light emitting device 200 may be improved.

도 8a 내지 도 8d는 도 6에 도시된 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 발광 특성들을 개략적으로 도시한 것이다.8A to 8D schematically illustrate light emission characteristics of the graphene quantum dot light emitting device 200 illustrated in FIG. 6.

도 8a를 참조하면, 그래핀 양자점 발광 소자(200)에 인가되는 전압의 크기를 증가시킬 수록, 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 전류 밀도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 그래핀 양자점 발광 소자(200)에 약 10 V의 전압이 인가되는 순간부터 전류 밀도가 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있는데, 이는 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 턴-온 전압이 약 10 V라는 것을 의미한다.Referring to FIG. 8A, as the voltage applied to the graphene quantum dot light emitting device 200 increases, the current density of the graphene quantum dot light emitting device 200 increases. In addition, it can be seen that the current density increases sharply from the moment when a voltage of about 10 V is applied to the graphene quantum dot light emitting device 200, which means that the turn-on voltage of the graphene quantum dot light emitting device 200 is about 10 V. It means.

도 8b를 참조하면, 그래핀 양자점 발광 소자(200)에 인가되는 전압의 크기를 증가시킬 수록, 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 발광 휘도(luminance)가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 그래핀 양자점 발광 소자(200)에 약 10 V의 전압이 인가되는 순간부터 발광 휘도가 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있는데, 이는 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 턴-온 전압이 약 10 V라는 것을 의미한다.Referring to FIG. 8B, as the magnitude of the voltage applied to the graphene quantum dot light emitting device 200 is increased, the emission luminance of the graphene quantum dot light emitting device 200 may be increased. In addition, it can be seen that the emission luminance increases rapidly from the moment when a voltage of about 10 V is applied to the graphene quantum dot light emitting device 200. This is because the turn-on voltage of the graphene quantum dot light emitting device 200 is about 10 V. Means.

도 8c는 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 전류 밀도에 대한 외부 양자 효율(external quantum efficiency, E.Q.E)를 도시한 것이다. 도 8c를 참조하면, 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 E.Q.E.는 약 0.3% 정도라는 것을 알 수 있다.FIG. 8C illustrates an external quantum efficiency (E.Q.E) with respect to the current density of the graphene quantum dot light emitting device 200. Referring to FIG. 8C, it can be seen that E.Q.E. of the graphene quantum dot light emitting device 200 is about 0.3%.

도 8d는 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 발광 파장에 대한 EL(electroluminescence) 세기를 도시한 것이다. 도 8d를 참조하면, 그래핀 양자점 발광 소자(200)는 스카이 블루 계열의 발광 특성을 보이며, 상대적으로 넓은 반치폭을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.FIG. 8D illustrates the EL (electroluminescence) intensity of the emission wavelength of the graphene quantum dot light emitting device 200. Referring to FIG. 8D, the graphene quantum dot light emitting device 200 may exhibit sky blue light emission characteristics and may have a relatively wide half width.

도 11a 내지 도 11d는 제1 내지 제3실험예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 특성들을 개략적으로 도시한 것이다. 여기에서, 제1 내지 제3실험예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자는 poly-TPD로 이루어진 정공 수송층을 구비한다. 그리고, 제1실험예의 그래핀 양자점층은 복수의 그래핀 양자점을 포함하며, 제2실험예의 그래핀 양자점층은 복수의 그래핀 양자점과 분자량이 약 40,000 정도의 PEO를 포함한다. 또한, 제3실험예의 그래핀 양자점층은 복수의 그래핀 양자점과 분자량이 약 500,000 정도의 PEO를 포함하고 있다.11A to 11D schematically illustrate light emission characteristics of the graphene quantum dot light emitting device according to the first to third experimental examples. Here, the graphene quantum dot light emitting device according to the first to the third experimental example includes a hole transport layer made of poly-TPD. In addition, the graphene quantum dot layer of the first experimental example includes a plurality of graphene quantum dots, and the graphene quantum dot layer of the second experimental example includes a plurality of graphene quantum dots and PEO having a molecular weight of about 40,000. In addition, the graphene quantum dot layer of Experimental Example 3 includes a plurality of graphene quantum dots and PEO having a molecular weight of about 500,000.

도 11a를 참조하면, 제1 내지 제3실험예의 그래핀 양자점 발광 소자에 인가되는 전압의 크기를 증가시킬수록, 각 실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 전류 밀도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 각 실험예의 전류 밀도의 증가율이 서로 다른데, 이는 각 실험예의 그래핀 양자점층에 포함된 PEO의 양이 서로 다르기 때문이다.Referring to FIG. 11A, as the magnitude of the voltage applied to the graphene quantum dot light emitting devices of the first to third experimental examples increases, the current density of the graphene quantum dot light emitting devices of each experimental example increases. The increase rate of the current density of each test example is different because the amount of PEO contained in the graphene quantum dot layer of each test example is different.

도 11b를 참조하면, 제1 내지 제3실험예의 그래핀 양자점 발광 소자에 인가되는 전압의 크기를 증가시킬수록, 각 실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 휘도(luminance)가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 각 실험예의 발광 휘도의 증가율이 서로 다른데, 이는 각 실험예의 그래핀 양자점층에 포함된 PEO의 양이 서로 다르기 때문이다.Referring to FIG. 11B, as the magnitude of the voltage applied to the graphene quantum dot light emitting devices of the first to third experimental examples is increased, the emission luminance of the graphene quantum dot light emitting devices of each experimental example increases. . The increase rate of the light emission luminance of each experimental example is different because the amount of PEO included in the graphene quantum dot layer of each experimental example is different.

도 11c는 제1 내지 제3실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 전류 밀도에 대한 외부 양자 효율(external quantum efficiency, E.Q.E)를 각각 도시한 것이다. 도 11c를 참조하면, 그래핀 양자점층에 포함된 PEO의 양에 따라서, 각 실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 외부 양자 효율이 달라짐을 확인할 수 있다.FIG. 11C shows an external quantum efficiency (E.Q.E) with respect to the current density of the graphene quantum dot light emitting devices of the first to third experimental examples, respectively. Referring to FIG. 11C, it can be seen that the external quantum efficiency of the graphene quantum dot light emitting device of each experimental example varies depending on the amount of PEO included in the graphene quantum dot layer.

도 11d는 제1 내지 제3실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 파장에 대한 EL 세기를 도시한 것이다. 도 11d를 참조하면, 제1 내지 제3실험예의 그래핀 양자점 발광 소자는 스카이 블루 계열의 발광 특성을 보이며, 상대적으로 넓은 반치폭을 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 다만, 그래핀 양자점층에 포함된 PEO의 양에 따라서, 각 실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 EL 세기가 달라짐을 확인할 수 있다.Fig. 11D shows EL intensities for emission wavelengths of the graphene quantum dot light emitting devices of the first to third experimental examples. Referring to FIG. 11D, it can be seen that the graphene quantum dot light emitting devices of the first to third experimental examples show light emission characteristics of the sky blue series and have a relatively wide half width. However, according to the amount of PEO contained in the graphene quantum dot layer, it can be seen that the EL intensity of the graphene quantum dot light emitting device of each experimental example is different.

도 12a 내지 도 12d는 제4 내지 제6실험예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 특성들을 개략적으로 도시한 것이다. 여기에서, 제4 내지 제6실험예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자는 TFB로 이루어진 정공 수송층을 구비한다. 그리고, 제4실험예의 그래핀 양자점층은 복수의 그래핀 양자점을 포함하며, 제5실험예의 그래핀 양자점층은 복수의 그래핀 양자점과 분자량이 약 40,000 정도의 PEO를 포함한다. 또한, 제6실험예의 그래핀 양자점층은 복수의 그래핀 양자점과 분자량이 약 500,000 정도의 PEO를 포함하고 있다.12A to 12D schematically illustrate light emission characteristics of the graphene quantum dot light emitting devices according to the fourth to sixth experimental examples. Here, the graphene quantum dot light emitting device according to the fourth to sixth examples includes a hole transport layer made of TFB. In addition, the graphene quantum dot layer of Example 4 includes a plurality of graphene quantum dots, and the graphene quantum dot layer of Example 5 includes a plurality of graphene quantum dots and PEO having a molecular weight of about 40,000. In addition, the graphene quantum dot layer of Experimental Example 6 includes a plurality of graphene quantum dots and PEO having a molecular weight of about 500,000.

도 12a를 참조하면, 제4 내지 제6실험예의 그래핀 양자점 발광 소자에 인가되는 전압의 크기를 증가시킬수록, 각 실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 전류 밀도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 각 실험예의 전류 밀도의 증가율이 서로 다른데, 이는 각 실험예의 그래핀 양자점층에 포함된 PEO의 양이 서로 다르기 때문이다.Referring to FIG. 12A, it can be seen that as the magnitude of the voltage applied to the graphene quantum dot light emitting devices of the fourth through sixth examples increases, the current density of the graphene quantum dot light emitting devices of each experimental example increases. The increase rate of the current density of each test example is different because the amount of PEO contained in the graphene quantum dot layer of each test example is different.

도 12b를 참조하면, 제4 내지 제6실험예의 그래핀 양자점 발광 소자에 인가되는 전압의 크기를 증가시킬수록, 각 실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 휘도(luminance)가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 각 실험예의 발광 휘도의 증가율이 서로 다른데, 이는 각 실험예의 그래핀 양자점층에 포함된 PEO의 양이 서로 다르기 때문이다.12B, it can be seen that as the magnitude of the voltage applied to the graphene quantum dot light emitting devices of Experiments 4 to 6 increases, the luminance of light emission of the graphene quantum dot light emitting devices of each Experimental Example increases. . The increase rate of the light emission luminance of each experimental example is different because the amount of PEO included in the graphene quantum dot layer of each experimental example is different.

도 12c는 제4 내지 제6실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 전류 밀도에 대한 외부 양자 효율(external quantum efficiency, E.Q.E)를 각각 도시한 것이다. 도 12c를 참조하면, 그래핀 양자점층에 포함된 PEO의 양에 따라서, 각 실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 외부 양자 효율이 달라짐을 확인할 수 있다.FIG. 12C illustrates an external quantum efficiency (E.Q.E) with respect to the current density of the graphene quantum dot light emitting devices of the fourth through sixth examples, respectively. Referring to FIG. 12C, it can be seen that the external quantum efficiency of the graphene quantum dot light emitting device of each experimental example varies according to the amount of PEO included in the graphene quantum dot layer.

도 12d는 제4 내지 제6실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 파장에 대한 EL 세기를 도시한 것이다. 도 12d를 참조하면, 제4 내지 제6실험예의 그래핀 양자점 발광 소자는 스카이 블루 계열의 발광 특성을 보이며, 상대적으로 넓은 반치폭을 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 다만, 그래핀 양자점층에 포함된 PEO의 양에 따라서, 각 실험예의 그래핀 양자점 발광 소자의 EL 세기가 달라짐을 확인할 수 있다. 따라서, 그래핀 양자점층에 포함되는 PEO의 양을 조절하여, 그래핀 양자점 발광 소자의 발광 특성을 조절할 수 있다.12D shows EL intensities for emission wavelengths of the graphene quantum dot light emitting devices of the fourth to sixth experimental examples. 12D, it can be seen that the graphene quantum dot light emitting devices of the fourth through sixth examples show light emission characteristics of the sky blue series and have a relatively wide half width. However, according to the amount of PEO contained in the graphene quantum dot layer, it can be seen that the EL intensity of the graphene quantum dot light emitting device of each experimental example is different. Therefore, by adjusting the amount of PEO included in the graphene quantum dot layer, it is possible to control the light emission characteristics of the graphene quantum dot light emitting device.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100, 200)의 제조 방법에 대해서 설명한다.Next, a method of manufacturing the graphene quantum dot light emitting devices 100 and 200 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100)의 제조 방법의 단계들을 개략적으로 도시한 것이다.9A to 9F schematically illustrate steps of a method of manufacturing the graphene quantum dot light emitting device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 9a를 참조하면, 기판(10) 상에 제1그래핀(20)을 형성할 수 있다. 먼저, 기판(10) 상에 적어도 하나의 그래핀 시트를 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 기계적 또는 화학적 박리법, 에피택시(epitaxy) 성장법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 그리고, 상기 그래핀 시트를 제1도펀트로 도핑할 수 있다. 여기에서, 상기 제1도펀트는 n형 도펀트일 수 있으며, 예를 들어, 질소(N), 플루오르(F), 망간(Mn) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 그래핀 시트에 n형 도펀트를 주입하고 흡착시켜서, n형 그래핀(20)을 형성할 수 있다. 한편, 기판(10)은 그 위에 제1그래핀(20), 그래핀 양자점층(30) 및 제2그래핀(30)을 형성한 뒤에 제거할 수 있다. 또는, 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100)의 제조 방법은 별도의 기판(10) 없이 제1그래핀(20)을 기판으로 사용할 수 있다.Referring to FIG. 9A, the first graphene 20 may be formed on the substrate 10. First, at least one graphene sheet may be formed on the substrate 10 using chemical vapor deposition (CVD), mechanical or chemical exfoliation, epitaxial growth, or the like. The graphene sheet may be doped with the first dopant. Here, the first dopant may be an n-type dopant, and may include, for example, nitrogen (N), fluorine (F), and manganese (Mn). However, it is not limited thereto. The n-type dopant may be injected and adsorbed onto the graphene sheet to form the n-type graphene 20. Meanwhile, the substrate 10 may be removed after the first graphene 20, the graphene quantum dot layer 30, and the second graphene 30 are formed thereon. Alternatively, in the method for manufacturing the graphene quantum dot light emitting device 100 according to the present embodiment, the first graphene 20 may be used as a substrate without a separate substrate 10.

다음으로, 도 9b를 참조하면, 제1그래핀(20) 상에 그래핀 양자점층(30)을 형성할 수 있다. 그래핀 양자점층(30)은 제1그래핀(20) 상에 복수 개의 그래핀 양자점을 스핀 코팅(spin coating)하여 형성할 수 있다. 상기 그래핀 양자점은 그래핀 또는 흑연(graphite)이 포함된 용액에 초음파를 인가하여, 상기 그래핀 또는 흑연을 분쇄하여 형성될 수 있다.Next, referring to FIG. 9B, the graphene quantum dot layer 30 may be formed on the first graphene 20. The graphene quantum dot layer 30 may be formed by spin coating a plurality of graphene quantum dots on the first graphene 20. The graphene quantum dots may be formed by pulverizing the graphene or graphite by applying ultrasonic waves to a solution containing graphene or graphite.

한편, 그래핀 양자점층(30)은 제1그래핀(20) 상에 그래핀을 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 기계적 또는 화학적 박리법, 에피택시(epitaxy) 성장법 등을 사용하여 형성하고, 상기 그래핀에 플라즈마 충격을 가하여, 상기 그래핀이 나노 조각으로 분쇄하여 형성할 수 있다.On the other hand, the graphene quantum dot layer 30 by using a chemical vapor deposition (chemical vapor deposition, CVD), mechanical or chemical exfoliation method, epitaxy growth method, etc. on the first graphene 20 After forming, by applying a plasma impact to the graphene, the graphene may be formed by grinding into nano pieces.

또한, 상기 그래핀 양자점은 산화 그래핀 또는 산화 흑연을 가열하여 환원시키고, 상기 산화 그래핀 또는 산화 흑연의 환원된 부분을 절단하여 형성될 수 있다. 여기에서, 그래핀 또는 흑연의 산화 및 환원 과정은 2회 이상, 여러 번 반복하여 실시될 수 있으며, 따라서 그래핀 양자점의 크기와 모양을 조절할 수 있다. 또한, 그래핀 또는 흑연의 산화 및 환원 과정을 통해서 그래핀 또는 흑연에서의 반데르 발스 인력을 감소시킬 수 있다. 상기 그래핀 양자점의 크기는 예를 들어, 약 1㎚ 내지 약 30㎚, 또는 약 1㎚ 내지 약 20㎚, 더 구체적으로 1㎚ 내지 10㎚일 수 있다. 원하는 크기의 그래핀 양자점은 투석(dialysis)을 통해서 필터링할 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이 형성된 그래핀 양자점은 그 표면이나 가장자리(edge)에 작용기가 더 결합될 수도 있다. 그래핀 양자점에는 아민 계열의 작용기가 부착될 수 있으며, 예를 들어, 알킬아민, 아닐린 또는 PEG 등이 그래핀 양자점에 부착될 수 있다.In addition, the graphene quantum dots may be formed by heating graphene oxide or graphite oxide and reducing the cut portion of the graphene oxide or graphite oxide. Here, the oxidation and reduction process of graphene or graphite may be repeated two or more times, several times, and thus may control the size and shape of the graphene quantum dots. In addition, it is possible to reduce van der Waals attraction in graphene or graphite through the oxidation and reduction process of graphene or graphite. The size of the graphene quantum dots may be, for example, about 1 nm to about 30 nm, or about 1 nm to about 20 nm, more specifically 1 nm to 10 nm. Graphene quantum dots of the desired size can be filtered through dialysis. On the other hand, the graphene quantum dot formed as described above may be further coupled to the functional group on the surface (edge). An amine-based functional group may be attached to the graphene quantum dots. For example, alkylamine, aniline, or PEG may be attached to the graphene quantum dots.

도 9c를 참조하면, 그래핀 양자점층(30) 상에 제2그래핀(40)을 형성할 수 있다.그래핀 양자점층(30) 상에 적어도 하나의 그래핀 시트를 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 기계적 또는 화학적 박리법, 에피택시(epitaxy) 성장법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 그리고, 상기 그래핀 시트를 제2도펀트로 도핑할 수 있다. 여기에서, 상기 제2도펀트는 p형 도펀트일 수 있으며, 예를 들어, 산소(O), 금(Au), 비스무트(Bi) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 그래핀 시트에 p형 도펀트를 주입하고 흡착시켜서, p형 그래핀(20)을 형성할 수 있다. 상기에서는 제1 및 제2그래핀(20, 40)이 각각 n형 및 p형 그래핀일 수 있다고 설명하였으나, 제1 및 제2그래핀(20, 40)은 각각 p형 및 n형 그래핀일 수 있다.Referring to FIG. 9C, a second graphene 40 may be formed on the graphene quantum dot layer 30. Chemical vapor deposition of at least one graphene sheet on the graphene quantum dot layer 30 is performed. deposition, CVD), mechanical or chemical exfoliation, epitaxial growth, and the like. The graphene sheet may be doped with a second dopant. Here, the second dopant may be a p-type dopant, and may include, for example, oxygen (O), gold (Au), bismuth (Bi), or the like. However, it is not limited thereto. The p-type dopant may be injected into and adsorbed to the graphene sheet to form the p-type graphene 20. In the above description, the first and second graphenes 20 and 40 may be n-type and p-type graphene, respectively, but the first and second graphenes 20 and 40 may be p-type and n-type graphene, respectively. have.

도 9d를 참조하면, 제1 및 제2콘택트 패드(contact pad)(50, 55)를 형성할 수 있다. 제1콘택트 패드(50)는 제1그래핀(20) 상에 그래핀 양자점층(30) 및 제2그래핀(40)과 이격되게 형성할 수 있다. 즉, 제1콘택트 패드(50)는 그래핀 양자점층(30) 및 제2그래핀(40)을 메사 에칭(mesa etching)하고, 상기 메사 에칭에 의해서 노출된 제1그래핀(20) 상에 형성할 수 있다. 그리고, 제2콘택트 패드(55)는 제2그래핀(40) 상에 형성할 수 있다. 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(100)의 제조 방법은 고가의 유기금속화학증착(Metal-Organic Chemical Vapour Deposition: MOCVD) 장비를 필요로 하는 화합물 반도체를 대신하여, 통상적인 화학증착(Chemical Vapour Deposition: CVD) 장비로 제조가 가능하여, 종래의 화합물 반도체 발광소자에 비하여 제조비용을 낮추고 공정시간을 단축시킬 수 있다.Referring to FIG. 9D, first and second contact pads 50 and 55 may be formed. The first contact pad 50 may be formed on the first graphene 20 to be spaced apart from the graphene quantum dot layer 30 and the second graphene 40. That is, the first contact pad 50 mesa etches the graphene quantum dot layer 30 and the second graphene 40, and is on the first graphene 20 exposed by the mesa etching. Can be formed. In addition, the second contact pads 55 may be formed on the second graphene 40. The method for manufacturing the graphene quantum dot light emitting device 100 according to the present exemplary embodiment replaces a compound semiconductor requiring expensive metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) equipment, and thus, conventional chemical vapor deposition (Chemical). It is possible to manufacture by Vapor Deposition (CVD) equipment, which can lower the manufacturing cost and shorten the process time compared to the conventional compound semiconductor light emitting device.

한편, 도 9d에 도시된 제1 및 제2콘택트 패드(contact pad)(50, 55)는 다음과 같이 형성될 수도 있다. 도 9e를 참조하면, 제1콘택트 패드(50)는 기판(10)으로 전도성 기판을 사용하는 경우, 기판(10)의 하면 즉, 기판(10)의 제1그래핀(20)이 형성된 면과 마주하는 면에 형성할 수 있다. 그리고, 제2콘택트 패드(55)는 제2그래핀(40) 상에 형성할 수 있다. Meanwhile, the first and second contact pads 50 and 55 illustrated in FIG. 9D may be formed as follows. Referring to FIG. 9E, when a conductive substrate is used as the substrate 10, the first contact pad 50 may include a bottom surface of the substrate 10, that is, a surface on which the first graphene 20 of the substrate 10 is formed. It can be formed in the surface which faces. In addition, the second contact pads 55 may be formed on the second graphene 40.

또한, 도 9f를 참조하면, 제1콘택트 패드(50)는 기판(10)을 제거하고, 제1그래핀(20)의 하면, 즉, 제1그래핀(20)의 그래핀 양자점층(30)이 형성된 면과 마주하는 면에 형성할 수 있다. 그리고, 제2콘택트 패드(55)는 제2그래핀(40) 상에 형성할 수 있다.In addition, referring to FIG. 9F, the first contact pad 50 removes the substrate 10, and the lower surface of the first graphene 20, that is, the graphene quantum dot layer 30 of the first graphene 20 is removed. ) May be formed on the side facing the formed side. In addition, the second contact pads 55 may be formed on the second graphene 40.

도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 제조 방법의 단계들을 개략적으로 도시한 것이다.10A to 10F schematically illustrate steps of a method of manufacturing the graphene quantum dot light emitting device 200 according to another embodiment of the present invention.

도 10a를 참조하면, 기판(210) 상에 순차적으로, 제1그래핀(220), 제1전하 수송층(225), 그래핀 양자점층(230), 제2전하 수송층(235) 및 제2그래핀(240)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 10A, the first graphene 220, the first charge transport layer 225, the graphene quantum dot layer 230, the second charge transport layer 235, and the second graph may be sequentially formed on the substrate 210. Fin 240 may be formed.

제1그래핀(220)은 기판(210) 상에 적어도 하나의 그래핀 시트를 형성하고, 제1도펀트로 도핑하여 형성될 수 있다. 여기에서, 상기 제1도펀트는 n형 도펀트일 수 있으며, 예를 들어, 질소(N), 플루오르(F), 망간(Mn) 등을 포함할 수 있다. 따라서, 제1그래핀(220)은 n형 그래핀(220)일 수 있다. 한편, 기판(210)은 그 위에 제1그래핀(220), 제1전하 수송층(225), 그래핀 양자점층(230), 제2전하 수송층(235) 및 제2그래핀(240)을 형성한 뒤에 제거될 수도 있다. 또는, 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 제조 방법은 별도의 기판(210) 없이 제1그래핀(220)을 기판으로 사용할 수 있다. 제1그래핀(220)을 형성한 뒤에, 질소 오븐에서 가열하여 건조시킬 수 있다.The first graphene 220 may be formed by forming at least one graphene sheet on the substrate 210 and doping with the first dopant. Here, the first dopant may be an n-type dopant, and may include, for example, nitrogen (N), fluorine (F), and manganese (Mn). Therefore, the first graphene 220 may be n-type graphene 220. Meanwhile, the substrate 210 forms a first graphene 220, a first charge transport layer 225, a graphene quantum dot layer 230, a second charge transport layer 235, and a second graphene 240 thereon. It may be removed later. Alternatively, in the method for manufacturing the graphene quantum dot light emitting device 200 according to the present embodiment, the first graphene 220 may be used as a substrate without a separate substrate 210. After the first graphene 220 is formed, it may be dried by heating in a nitrogen oven.

다음으로, 제1그래핀(220) 상에 제1전하 수송층(225)을 형성할 수 있다. 제1전하 수송층(225)은 전자 수송층(ETL)일 수 있다. 제1전하 수송층(225)은 예를 들어, TPBi, PBD, BCP, BAlq 또는 OXD7 등을 제1그래핀(220) 상에 스핀 코팅하거나 증착하여 형성할 수 있다. 제1전하 수송층(225)은 건조 또는 경화를 위해서 열처리될 수도 있다. 또한, 제1전하 수송층(225)은 UV 처리되어, 그 표면의 친수성이 증가될 수 있는데, 따라서 그래핀 양자점이 포함된 용액이 제1전하 수송층(225)의 표면에 용이하게 증착될 수 있다.Next, the first charge transport layer 225 may be formed on the first graphene 220. The first charge transport layer 225 may be an electron transport layer (ETL). The first charge transport layer 225 may be formed by, for example, spin coating or depositing TPBi, PBD, BCP, BAlq, or OXD7 on the first graphene 220. The first charge transport layer 225 may be heat treated for drying or curing. In addition, the first charge transport layer 225 may be UV treated to increase the hydrophilicity of the surface thereof, so that a solution including graphene quantum dots may be easily deposited on the surface of the first charge transport layer 225.

그리고, 제1전하 수송층(225) 상에 그래핀 양자점층(230)을 형성할 수 있다. 그래핀 양자점층(230)은 제1전하 수송층(225) 상에 복수 개의 그래핀 양자점을 포함하는 용액을 스핀 코팅(spin coating)하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 용액에는 유기 용매 예를 들어, PEO(polyethylene oxide), PES 등을 더 포함시킬 수 있다.In addition, the graphene quantum dot layer 230 may be formed on the first charge transport layer 225. The graphene quantum dot layer 230 may be formed by spin coating a solution including a plurality of graphene quantum dots on the first charge transport layer 225. In addition, the solution may further include an organic solvent, for example, polyethylene oxide (PEO), PES and the like.

상기 그래핀 양자점은 그래핀 또는 흑연(graphite)이 포함된 용액에 초음파를 인가하여, 상기 그래핀 또는 흑연을 분쇄하여 형성될 수 있다. 한편, 그래핀 양자점층(230)은 제1그래핀(220) 상에 그래핀 시트를 형성하고, 상기 그래핀 시트에 플라즈마 충격을 가하여, 상기 그래핀 시트가 나노 조각으로 분쇄하여 형성할 수 있다.The graphene quantum dots may be formed by pulverizing the graphene or graphite by applying ultrasonic waves to a solution containing graphene or graphite. Meanwhile, the graphene quantum dot layer 230 may form a graphene sheet on the first graphene 220 and apply a plasma impact to the graphene sheet, thereby forming the graphene sheet by pulverizing it into nano pieces. .

또한, 상기 그래핀 양자점은 산화 그래핀 또는 산화 흑연을 가열하여 환원시키고, 상기 산화 그래핀 또는 산화 흑연의 환원된 부분을 절단하여 형성될 수 있다. 여기에서, 그래핀 또는 흑연의 산화 및 환원 과정은 2회 이상, 여러 번 반복하여 실시될 수 있으며, 따라서 그래핀 양자점의 크기와 모양을 조절할 수 있다. 또한, 그래핀 또는 흑연의 산화 및 환원 과정을 통해서 그래핀 또는 흑연에서의 반데르 발스 인력을 감소시킬 수 있다. 상기 그래핀 양자점의 크기는 예를 들어, 약 1㎚ 내지 20㎚, 더 구체적으로 1㎚ 내지 10㎚일 수 있다. 원하는 크기의 그래핀 양자점은 투석(dialysis)을 통해서 필터링할 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이 형성된 그래핀 양자점은 그 표면이나 가장자리(edge)에 작용기가 더 결합될 수 있다. 그래핀 양자점에는 아민 계열의 작용기가 부착될 수 있으며, 예를 들어, 알킬아민, 아닐린 또는 PEG 등이 그래핀 양자점에 부착될 수 있다.In addition, the graphene quantum dots may be formed by heating graphene oxide or graphite oxide and reducing the cut portion of the graphene oxide or graphite oxide. Here, the oxidation and reduction process of graphene or graphite may be repeated two or more times, several times, and thus may control the size and shape of the graphene quantum dots. In addition, it is possible to reduce van der Waals attraction in graphene or graphite through the oxidation and reduction process of graphene or graphite. The size of the graphene quantum dot may be, for example, about 1 nm to 20 nm, more specifically 1 nm to 10 nm. Graphene quantum dots of the desired size can be filtered through dialysis. On the other hand, the graphene quantum dot formed as described above may be further coupled to the functional group on the surface (edge). An amine-based functional group may be attached to the graphene quantum dots. For example, alkylamine, aniline, or PEG may be attached to the graphene quantum dots.

그래핀 양자점층(230) 상에는 제2전하 수송층(235)을 형성할 수 있다. 제2전하 수송층(235)은 정공 수송층(HTL)일 수 있다. 제2전하 수송층(235)은 예를 들어, poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB, mHOST5 등을 그래핀 양자점층(230) 상에 스핀 코팅하거나 증착하여 형성할 수 있다. 제2전하 수송층(235)은 건조 또는 경화를 위해서 열처리될 수도 있다. 또한, 제2전하 수송층(235)은 UV 처리되어, 그 표면의 친수성이 증가될 수 있는데, 따라서 그래핀 양자점이 포함된 용액이 제2전하 수송층(235)의 표면에 용이하게 증착될 수 있다.The second charge transport layer 235 may be formed on the graphene quantum dot layer 230. The second charge transport layer 235 may be a hole transport layer (HTL). The second charge transport layer 235 is a graphene quantum dot, for example, poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB, mHOST5, etc. It may be formed by spin coating or depositing on layer 230. The second charge transport layer 235 may be heat treated for drying or curing. In addition, the second charge transport layer 235 may be UV treated to increase the hydrophilicity of the surface thereof, and thus, a solution including graphene quantum dots may be easily deposited on the surface of the second charge transport layer 235.

마지막으로, 제2전하 수송층(235) 상에 제2그래핀(240)을 형성할 수 있다. 제2그래핀(240)은 제2전하 수송층(235) 상에 적어도 하나의 그래핀 시트를 형성하고, 이를 제2도펀트로 도핑하여 형성할 수 있다. 제2그래핀(240)을 형성한 뒤에, 질소 오븐에서 가열하여 건조시킬 수 있다. 여기에서, 상기 제2도펀트는 p형 도펀트일 수 있으며, 예를 들어, 산소(O), 금(Au), 비스무트(Bi) 등을 포함할 수 있다. 상기에서는 제1 및 제2그래핀(220, 240)이 각각 n형 및 p형 그래핀일 수 있다고 설명하였으나, 제1 및 제2그래핀(220, 240)은 각각 p형 및 n형 그래핀일 수도 있다.Finally, the second graphene 240 may be formed on the second charge transport layer 235. The second graphene 240 may be formed by forming at least one graphene sheet on the second charge transport layer 235 and doping it with a second dopant. After forming the second graphene 240, it may be dried by heating in a nitrogen oven. Here, the second dopant may be a p-type dopant, and may include, for example, oxygen (O), gold (Au), bismuth (Bi), or the like. In the above description, the first and second graphenes 220 and 240 may be n-type and p-type graphene, respectively, but the first and second graphenes 220 and 240 may be p-type and n-type graphene, respectively. have.

도 10b를 참조하면, 제1 및 제2콘택트 패드(250, 255)를 형성할 수 있다. 제1콘택트 패드(250)는 제1그래핀(220) 상에 제1전하 수송층(225), 그래핀 양자점층(230), 제2전하 수송층(235) 및 제2그래핀(240)과 이격되게 형성할 수 있다. 즉, 제1콘택트 패드(250)는 제1전하 수송층(225), 그래핀 양자점층(230), 제2전하 수송층(235) 및 제2그래핀(240)을 메사 에칭(mesa etching)하고, 상기 메사 에칭에 의해서 노출된 제1그래핀(220) 상에 형성할 수 있다. 그리고, 제2콘택트 패드(255)는 제2그래핀(240) 상에 형성할 수 있다. 본 실시예에 따른 그래핀 양자점 발광 소자(200)의 제조 방법은 고가의 유기금속화학증착(Metal-Organic Chemical Vapour Deposition: MOCVD) 장비를 필요로 하는 화합물 반도체를 대신하여, 통상적인 화학증착(Chemical Vapour Deposition: CVD) 장비로 제조가 가능하여, 종래의 화합물 반도체 발광소자에 비하여 제조비용을 낮추고 공정시간을 단축시킬 수 있다.Referring to FIG. 10B, first and second contact pads 250 and 255 may be formed. The first contact pad 250 is spaced apart from the first charge transport layer 225, the graphene quantum dot layer 230, the second charge transport layer 235, and the second graphene 240 on the first graphene 220. Can be formed. That is, the first contact pad 250 mesa etches the first charge transport layer 225, the graphene quantum dot layer 230, the second charge transport layer 235, and the second graphene 240, It may be formed on the first graphene 220 exposed by the mesa etching. In addition, the second contact pads 255 may be formed on the second graphene 240. The method for manufacturing the graphene quantum dot light emitting device 200 according to the present embodiment replaces a compound semiconductor requiring expensive metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) equipment, and conventional chemical vapor deposition (Chemical) It is possible to manufacture by Vapor Deposition (CVD) equipment, which can lower the manufacturing cost and shorten the process time compared to the conventional compound semiconductor light emitting device.

한편, 도 10b에 도시된 제1콘택트 패드(250)는 다음과 같이 형성될 수도 있다. 도 10c를 참조하면, 제1콘택트 패드(250)는 기판(210)으로 전도성 기판을 사용하는 경우, 기판(210)의 하면 즉, 기판(210)의 제1그래핀(220)이 형성된 면과 마주하는 면에 형성할 수 있다. 또한, 도 10d를 참조하면, 제1콘택트 패드(250)는 기판(210)을 제거하고, 제1그래핀(220)의 하면, 즉, 제1그래핀(220)의 제1전하 수송층(225)이 형성된 면과 마주하는 면에 형성할 수 있다.Meanwhile, the first contact pad 250 illustrated in FIG. 10B may be formed as follows. Referring to FIG. 10C, when a conductive substrate is used as the substrate 210, the first contact pad 250 may include a bottom surface of the substrate 210, that is, a surface on which the first graphene 220 of the substrate 210 is formed. It can be formed in the surface which faces. In addition, referring to FIG. 10D, the first contact pad 250 removes the substrate 210, and the lower surface of the first graphene 220, that is, the first charge transport layer 225 of the first graphene 220. ) May be formed on the side facing the formed side.

이러한 본 발명인 그래핀 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Such a graphene quantum dot light emitting device and a method of manufacturing the same have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but these are merely exemplary, and those skilled in the art can various modifications and It will be appreciated that other equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

10, 210: 기판 20, 220: 제1그래핀
30, 230: 그래핀 양자점층 35, 36, 37: 그래핀 양자점
40, 240: 제2그래핀
50, 55, 250, 255: 제1 및 제2콘택트 패드
225: 제1전하 수송층 235: 제2전하 수송층
100, 200: 그래핀 양자점 발광 소자
10, 210: substrate 20, 220: first graphene
30, 230: graphene quantum dot layer 35, 36, 37: graphene quantum dot
40, 240: second graphene
50, 55, 250, 255: first and second contact pads
225: first charge transport layer 235: second charge transport layer
100, 200: graphene quantum dot light emitting device

Claims (23)

제1그래핀;
상기 제1그래핀 상에 마련되고, 복수 개의 그래핀 양자점을 구비하는 그래핀 양자점층; 및
상기 그래핀 양자점층 상에 마련된 제2그래핀;을 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자.
First graphene;
A graphene quantum dot layer provided on the first graphene and having a plurality of graphene quantum dots; And
Graphene quantum dot light emitting device comprising a; second graphene provided on the graphene quantum dot layer.
제 1 항에 있어서,
상기 제1그래핀은 n형 그래핀이고, 상기 제2그래핀은 p형 그래핀인 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The first graphene is n-type graphene, the second graphene is a graphene quantum dot light emitting device of p-type graphene.
제 2 항에 있어서,
상기 n형 그래핀과 상기 그래핀 양자점층 사이에 마련된 전자 수송층(electron transport layer, ETL)을 더 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 2,
The graphene quantum dot light emitting device further comprises an electron transport layer (ETL) provided between the n-type graphene and the graphene quantum dot layer.
제 3 항에 있어서,
상기 전자 수송층은 TPBi, PBD, BCP, BAlq 또는 OXD7를 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 3, wherein
The electron transport layer is a graphene quantum dot light emitting device including TPBi, PBD, BCP, BAlq or OXD7.
제 2 항에 있어서,
상기 그래핀 양자점층과 상기 p형 그래핀 사이에 마련된 정공 수송층(hole transport layer, HTL)을 더 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 2,
A graphene quantum dot light emitting device further comprising a hole transport layer (HTL) provided between the graphene quantum dot layer and the p-type graphene.
제 5 항에 있어서,
상기 정공 수송층은 poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB 또는 mHOST5를 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 5, wherein
The hole transport layer is a graphene quantum dot light emitting device including poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB or mHOST5.
제 1 항에 있어서,
상기 그래핀 양자점층은 유기 용매를 더 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The graphene quantum dot layer is a graphene quantum dot light emitting device further comprising an organic solvent.
제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 그래핀 양자점의 크기는 1 내지 30 nm인 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The graphene quantum dot light emitting device having a size of the plurality of graphene quantum dots is 1 to 30 nm.
제 2 항에 있어서,
상기 n형 그래핀은 질소(N), 플루오르(F) 및 망간(Mn) 중에서 선택된 하나로 도핑된 그래핀인 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 2,
The n-type graphene is a graphene quantum dot light emitting device of graphene doped with one selected from nitrogen (N), fluorine (F) and manganese (Mn).
제 2 항에 있어서,
상기 p형 그래핀은 산소(O), 금(Au) 및 비스무트(Bi) 중에서 선택된 하나로 도핑된 그래핀인 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 2,
The p-type graphene is a graphene quantum dot light emitting device of graphene doped with one selected from oxygen (O), gold (Au) and bismuth (Bi).
제 1 항에 있어서,
상기 제1그래핀 상에 상기 그래핀 양자점층 및 상기 제2그래핀과 이격되어 마련되거나, 또는 상기 제1그래핀의 하면에 마련되는 제1콘택트 패드를 더 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The graphene quantum dot light emitting device further comprising a first contact pad provided on the first graphene spaced apart from the graphene quantum dot layer and the second graphene, or provided on the lower surface of the first graphene.
제 1 항에 있어서,
상기 제2그래핀 상에 마련된 제2콘택트 패드를 더 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
A graphene quantum dot light emitting device further comprising a second contact pad provided on the second graphene.
제1도펀트로 도핑된 제1그래핀을 형성하는 단계;
상기 제1그래핀 상에 복수 개의 그래핀 양자점을 구비하는 그래핀 양자점층을 형성하는 단계; 및
상기 그래핀 양자점층 상에 제2도펀트로 도핑된 제2그래핀을 형성하는 단계;를 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
Forming a first graphene doped with a first dopant;
Forming a graphene quantum dot layer having a plurality of graphene quantum dots on the first graphene; And
Forming a second graphene doped with a second dopant on the graphene quantum dot layer; manufacturing method of a graphene quantum dot light emitting device comprising a.
제 13 항에 있어서,
상기 제1도펀트는 n형 도펀트이고, 상기 제2도펀트는 p형 도펀트인 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 13,
The first dopant is an n-type dopant, the second dopant is a p-type dopant manufacturing method of a graphene quantum dot light emitting device.
제 14 항에 있어서,
상기 n형 도펀트는 질소(N), 플루오르(F) 및 망간(Mn) 중에서 선택된 하나인 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 14,
The n-type dopant is a method of manufacturing a graphene quantum dot light emitting device is one selected from nitrogen (N), fluorine (F) and manganese (Mn).
제 14 항에 있어서,
상기 p형 도펀트는 산소(O), 금(Au) 및 비스무트(Bi) 중에서 선택된 하나인 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 14,
The p-type dopant is a method of manufacturing a graphene quantum dot light emitting device is one selected from oxygen (O), gold (Au) and bismuth (Bi).
제 14 항에 있어서,
상기 제1그래핀과 상기 그래핀 양자점 발광층 사이에 전자 수송층(electron transport layer, ETL)을 형성하는 단계를 더 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 14,
And forming an electron transport layer (ETL) between the first graphene and the graphene quantum dot light emitting layer.
제 17 항에 있어서,
상기 전자 수송층은 TPBi, PBD, BCP, BAlq 또는 OXD7를 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 17,
The electron transport layer is a method of manufacturing a graphene quantum dot light emitting device including TPBi, PBD, BCP, BAlq or OXD7.
제 14 항에 있어서,
상기 그래핀 양자점 발광층과 상기 제2그래핀 사이에 정공 수송층(hole transport layer, HTL)을 형성하는 단계를 더 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 14,
Forming a hole transport layer (HTL) between the graphene quantum dot light emitting layer and the second graphene further manufacturing method of a graphene quantum dot light emitting device.
제 19 항에 있어서,
상기 정공 수송층은 poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB 또는 mHOST5를 포함하는 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 19,
The hole transport layer is a method of manufacturing a graphene quantum dot light emitting device comprising poly-TPD, PEDOT, PSS, PPV, PVK, TFB, PFB, TBADN, NPB, Spiro-NPB, DMFL-NPB, DPFL-NPB or mHOST5.
제 13 항에 있어서,
상기 복수 개의 그래핀 양자점은 흑연(graphite)이 포함된 용액에 초음파를 인가하여, 상기 흑연을 분쇄하여 형성되는 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 13,
The graphene quantum dot is a graphene quantum dot manufacturing method of the graphene quantum dot light emitting device is formed by grinding the graphite by applying an ultrasonic wave to a solution containing graphite (graphite).
제 13 항에 있어서,
상기 복수 개의 그래핀 양자점은 산화 흑연을 가열하여 일부를 환원시키고, 상기 산화 흑연의 상기 환원된 일부를 절단하여 형성되는 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 13,
The plurality of graphene quantum dot is a method of manufacturing a graphene quantum dot light emitting device is formed by heating the graphite oxide to reduce a portion, and cutting the reduced portion of the graphite oxide.
제 13 항에 있어서,
상기 그래핀 양자점층은 상기 제1그래핀 상에 상기 복수 개의 그래핀 양자점을 스핀 코팅하여 형성되는 그래핀 양자점 발광 소자의 제조 방법.
The method of claim 13,
The graphene quantum dot layer is a method for manufacturing a graphene quantum dot light emitting device is formed by spin coating the plurality of graphene quantum dots on the first graphene.
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