KR20130022639A - 양자점 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 양자점은 InP로 이루어진 코어, 코어를 둘러싸는 제1 쉘층, 제1 쉘층을 둘러싸는 제2 쉘층을 포함하고, 제2 셀층의 밴드갭은 상기 제1 쉘층의 밴드갭보다 작다.

Description

양자점 및 그 제조 방법{QUANTUM DOTS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 양자점 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 다층 구조의 양자점 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
나노 결정은 수 나노 크기의 결정 구조를 가지는 물질로 수백에서 수천 개의 정도의 원자로 구성되어 있다. 이렇게 작은 크기의 물질은 단위 부피 당 표면적이 넓어 대부분의 원자들이 표면에 존재하게 되고 양자 제한(quantum confinement) 효과 등을 나타내게 되어 물질 자체의 고유한 특성과는 다른 독특한 전기적, 자기적, 광학적, 화학적, 기계적 특성을 나타낸다.
따라서 이러한 나노 결정의 물리적인 크기를 조절함으로써 다양한 특성을 조절하는 것이 가능해진다.
미국특허 제6,322.901호는 발광 효율이 증가된 코어-쉘 구조를 가지는 반도체 나노 결정 물질을 개시하고 있고, 미국 특허 제6,207,229호는 그러한 코어-쉘 구조를 가지는 반도체 나노 결정 물질을 제조하는 방법에 대해서 개시하고 있다. 이렇게 형성된 코어-쉘 구조의 화합물 반도체 나노 결정은 코어 표면의 결함 부위(defect site)가 감소하는 패시베이션 효과와 양자 제한 효과로 코어의 발광 파장을 거의 그대로 유지하면서 향상된 발광 효율을 나타낸다고 기술하고 있다.
그러나 이러한 발명은 주로 카드뮴(Cd)을 기반으로 하는 물질로 양자점을 형성하는 것으로 환경 오염의 문제점을 가지고 있다.
카드뮴을 대체하기 위해서 III-V족의 원소들로 양자점을 합성하는 방법이 연구되고 있다.
그러나 III-V족의 원소를 이용한 양자점들은 카드뮴을 기반으로 하는 양자점에 비해서 동등한 수준의 전기적, 광학적 특성을 나타내지 못한다.
따라서 본 발명에서는 InP를 기본으로 하면서도 카드뮴을 기반으로 하는 양자점과 동등한 수준의 양자점을 합성하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 본 발명에 따른 양자점은 InP로 이루어진 코어, 코어를 둘러싸는 제1 쉘층, 제1 쉘층을 둘러싸는 제2 쉘층을 포함하고, 제2 셀층의 밴드갭은 상기 제1 쉘층의 밴드갭보다 작다.
상기 제1 쉘층은 ZnS로 이루어지고, 제2 쉘층은 ZnSe로 이루어질 수 있다.
상기 코어의 지름은 3.5nm이고, 양자점의 지름은 4.5nm 이상일 수 있다.
상기한 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 양자점 제조 방법은 제1 인듐 용액과 제1 인 용액을 혼합하여 InP 나노 결정을 포함하는 용액을 제조하는 단계, 용액에 ZnS 전구체 용액을 주입하여 상기 InP 나노 결정을 둘러싸는 제1 쉘층을 가지는 나노 결정을 형성하는 단계, 용액에 ZnSe 전구체 용액을 주입하여 상기 제1 쉘층을 둘러싸는 제2 쉘층을 가지는 나노 결정을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 ZnS 전구체 용액은 진크올리에이트, 진크 미리스테이트, 진크 스테아레이트 중 어느 하나와 1-옥탄티올을 혼합하여 형성할 수 있다.
상기 ZnSe 전구체 용액은 진크 올리에이트, 진크 미리스테이트, 진크 스테아레이트 중 어느 하나와 트리옥틸포스핀 또는 옥타디센에 셀레늄을 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 용액을 제조하는 단계는 150℃이상 350℃ 미만의 온도에서 진행하는 양자점의 제조 방법.
상기 제1 쉘층을 가지는 나노 결정을 형성하는 단계는 200℃이상 350℃미만의 온도에서 진행하고, 제2 쉘층을 가지는 나노 결정을 형성하는 단계는 200℃이상 350℃미만의 온도에서 진행할 수 있다.
상기 용액을 제조하는 단계 후, 용액에 제2 인듐 용액을 추가하는 단계, 용액에 제2 인 용액을 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 인듐 용액 또는 제2 인듐 용액은 인듐 아세테이트와 미리스트릭산을 1-옥타데센에 용해시켜 제조하고, 제1 인 용액 또는 제2 인 용액은 트리스(트리메틸실릴)포스핀과 1-옥틸아민을 혼합하여 제조할 수 있다.
본 발명에서와 같이 최외각에 형성되는 쉘층이 코어와 인접한 쉘층보다 밴드갭이 작도록 형성하면, 파장의 변화가 없어 광안정성 및 화학적 안정성이 뛰어난 양자점을 제공할 수 있다.
또한, InP를 기반으로 양자점을 형성하므로 카드뮴으로 인한 환경 오염의 문제가 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 양자점을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 양자점의 중심으로부터의 거리에 따른 포텐셜 에너지 값을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 양자점의 가시적인 광을 찍은 사진과 광에 대응하는 발광스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 InP/ZnS/ZnSe 양자점과 종래 기술에 따른 InP/ZnS 양자점의 광루미네센스(photoluminescence, 이하 PL이라 함) 세기를 측정한 그래프이다.
도 5는 YAG 형광체와 다층 양자점을 포함하는 백색 LED의 PL 세기와 색상표이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 양자점 제조 장치에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 양자점을 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 2는 양자점의 중심으로부터의 거리에 따른 포텐셜 에너지 값을 도시한 그래프이고, 도 3은 본 발명에 따른 양자점의 가시적인 광을 찍은 사진과 광에 대응하는 발광스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 양자점은 InP로 이루어진 코어(10), 코어를 둘러싸고 있으며 ZnS로 이루어진 제1 쉘층(20), 제1 쉘층(10)을 둘러싸고 있으며 ZnSe로 이루어지는 제2 쉘층(30)을 포함한다.
도 2의 거리에 따른 포텐셜 에너지 그래프를 참조할 때, 양자점의 제2 쉘층의 밴드갭은 제1 쉘층의 밴드갭보다 작은 값을 가진다.
이처럼 양자점의 제2 쉘층의 밴드갭을 제1 쉘층의 밴드갭보다 작도록 형성하면 쉘층이 증가하더라도 발광 파장의 변화가 없다. 따라서 쉘층의 증가로 인해서 양자점의 결함등이 제거되는 효과를 얻을 수 있으므로 발광 파장의 변화 없이 우수한 발광특성을 나타내는 양자점을 얻을 수 있다.
양자점은 나노 사이즈의 결정으로 구형, 정사면체, 원통형, 막대형, 삼각형, 원판형(disc), 트리포드(tripod), 테트라포드(tetrapod), 큐브(cube), 박스(box), 스타(star), 튜브(tube) 형으로 이루어지는 군에서 선택할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
코어는 대략 3.5nm의 지름을 가지고, 코어/제1쉘층은 대략 4nm의 지름을 가지고, 코어/제1쉘층/제2쉘층은 4.5nm이상의 지름을 가질 수 있다.
양자점은 선택적으로 표면이 유기물에 의해서 배위될 수 있다. 유기물층은 다층 쉘 형성을 위한 나노 결정 성장 과정에서 사용된 용매에 의해서 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점은 도 3에서와 같이 양자점의 형성 방법을 다양하게 함으로써 청록색에서부터 적색까지 모두 얻을 수 있다. 이는 이하의 제조 방법에서 좀 더 구체적으로 설명한다.
이처럼 다양한 색상을 얻을 수 있으므로 솔라셀, LED등의 제조에 응용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 InP/ZnS/ZnSe 양자점과 종래 기술에 따른 InP/ZnS 양자점의 광루미네센스(photoluminescence, 이하 PL이라 함) 세기를 측정한 그래프이다. 여기서 PL의 세기는 254nm의 UV 광 아래에서 6일 동안 측정하였다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 InP/ZnS/ZnSe 양자점의 PL세기가 InP/ZnS 양자점의 PL세기보다 완만하게 감소함을 알 수 있다. 본 발명에 따른 InP/ZnS/ZnSe 양자점의 PL세기는 4일 동안 19%가 감소하였다. 처음 2일 동안에 14%가 감소하고 나머지 4일 동안 5%가 감소하였다.
그러나 InP/ZnS 양자점의 PL세기는 6일 후 초기 PL세기의 27% 수준으로 급격히 감소한 것을 알 수 있다.
이처럼 광의 세기가 서서히 감소하면 조명 등에 응용될 수 있으며 본 발명의 양자점을 이용하면 광안정성을 가지는 조명을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 양자점은 블루위시한 초록색으로부터 적색까지 다양하게 광을 얻을 수 있으므로, 백색 LED를 형성할 수 있다.
구체적으로는 청색 LED 위에 노란색 형광체(YAG)과 다층 구조의 양자점을 이용하여 백색 LED를 얻었다. 이때, 실리콘 수지를 포함할 수 있으며 수지: YAG phosphor : 다층 양자점은 0.5g: 0.015g: 0.02g의 비율로 혼합될 수 있다.
백색 LED는 도 5에서와 같은 PL 세기와 색상표를 나타낸다.
도 5는 YAG 형광체와 다층 양자점을 포함하는 백색 LED의 PL 세기와 색상표이고, 표1은 본 발명의 한 실시예에 따른 백색 LED의 특성을 분석한 표이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따라서 백색 LED를 형성하면 종래보다 증가한 CRI 평균값(Color rendering index average)을 얻을 수 있다.
종래의 CRI 값은 70정도였다. 그러나 본 발명에 따르면 표 1에서와 같이 대략 80정도로 종래보다 증가한 것을 알 수 있다.
[표 1]
Figure pat00001
그럼 이상의 본 발명의 한 실시예에 따른 양자점을 형성하는 방법에 대해서 구체적인 실험을 예로 들어서 설명한다.
[실험예1-515nm발광의 InP/ZnS/ZnSe]
먼저 InP 코어를 제조하기 위해서, 0.0230g 인듐 아세테이트(indium acetate)와 0.0703g 미리스트릭산(myristric acid)을 1-옥타데센(1-octadecene, ODE) 6ml에 용해시켜 인듐 용액을 제조 한다. 이때, 110℃까지는 진공을 유지하고 이후는 질소(N2) 가스 분위기에서 150℃이상 350℃미만의 온도 내에서 제조될 수 있다. 바람직하게는 180℃이상 325℃이하일 수 있으며 본 발명의 한 실시예에서는 188℃를 유지하였다.
인듐 용액에 트리스(트리메틸실릴)포스핀(tris(trimethylsilyl)phosphine) 0.029ml와 1-옥틸아민(1-octylamine) 0.3ml를 빠르게 주입하여 InP 나노 결정을 포함하는 용액을 형성한다.
다음, InP코어 위에 ZnS로 이루어진 제1 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트(zinc oleate) 2.8ml와 1-옥탄티올(1-octanethiol) 0.14ml를 InP 나노 결정 용액에 주입하여 코어/제1 쉘층 구조의 InP/ZnS 나노 결정 용액을 합성하였다. 이때, InP 용액은 200℃이상 350℃미만을 유지할 수 있으며, 바람직하게는 300℃를 유지하면서 InP/ZnS 나노 결정을 합성하였고 40분 후 200℃로 식혔다.
진크올리에이트는 질소분위기에서 200℃로 유지하면서 0.2201g의 진크아세테이트와 0.68g의 올레인산(oleic acid)을 트리옥틸아민(trioctylamine) 12ml 에 용해시켜 형성하였다.
진크 아세테이트 이외에 진크 미리스테이트(zinc miristate) 진크 스테아레이트(zinc stearate) 등과 같은 유기산을 사용할 수 있다.
다음 InP/ZnS 나노 결정 위에 ZnSe로 이루어진 제2 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 2.8ml와 TOPSe 0.14ml를 InP/ZnS 나노결정 용액에 주입하여 코어/제1쉘층/제2쉘층의 구조를 가지는 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정 용액을 합성한다. 이때, InP/ZnS/ZnSe는 515nm 의 발광파장을 가진다.
이때, InP/ZnS 나노결정 용액은 200℃이상 350℃미만을 유지할 수 있으며, 바람직하게는 300℃를 유지하면서 40분 후 상온으로 식혔다.
여기서 TOPSe는 1L의 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine)에 2mol 셀레늄(Se)을 혼합하여 제조한다.
이때, 셀레늄은 옥타디센(octadecene)에 용해시켜 사용하거나, 치올(thiol) 화합물을 이용하여 용액을 제조할 수 있다.
합성된 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정 용액은 세척액으로 세척하고, 원심 분리한 후 걸러진 나노 결정을 헥산(hexane)내에 재분산시켰다. 세척액은 아세톤(aceton), 클로포름(chloroform), 부탄올(butanol), 메탄올(methanol)을 포함하는 혼합용액이다.
[실험예2-541nm발광의 InP/ZnS/ZnSe]
InP 코어를 제조하기 위해서, 0.0230g 인듐 아세테이트와 0.0703g 미리스트릭산을 1-옥타데센 6ml에 용해시켜 인듐 용액을 제조 한다. 이때, 110℃까지는 진공을 유지하고 이후는 질소(N2) 가스 분위기에서 230℃를 유지하였다.
인듐 용액에 트리스(트리메틸실릴)포스핀 0.029ml와 1-옥틸아민 0.3ml를 빠르게 주입하여 InP 나노 결정을 포함하는 용액을 형성한다.
다음, InP코어 위에 ZnS로 이루어진 제1 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 2.8ml와 1-옥탄티올 0.14ml를 InP 나노 결정 용액에 주입하여 코어/제1쉘층 구조의 InP/ZnS 나노 결정을 포함하는 용액을 합성한다. 이때, InP 용액은 300℃를 유지하면서 InP/ZnS 나노 결정을 합성하였고, 40분 후 200℃로 식혔다.
다음 InP/ZnS 나노 결정 위에 ZnSe로 이루어진 제2 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 2.8ml와 TOPSe 0.14ml를 InP/ZnS 나노결정 용액에 주입하여 코어/제1쉘층/제2쉘층의 구조를 가지는 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정 용액을 합성한다. 이때, InP/ZnS/ZnSe는 541nm 의 발광파장을 가진다.
이후, InP/ZnS 나노결정 용액은 300℃로 가열되고 40분 후 상온으로 식혔다.
합성된 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정 용액은 세척액으로 세척하고, 원심 분리한 후 걸러진 나노 결정을 헥산(hexane)내에 재분산시켰다.
[실험예3-556nm발광의 InP/ZnS/ZnSe]
InP 코어를 제조하기 위해서, 0.0460g 인듐 아세테이트와 0.1406g 미리스트릭산을 1-옥타데센 6ml에 용해시켜 인듐 용액을 제조 한다. 이때, 110℃까지는 진공을 유지하고 이후는 질소(N2) 가스 분위기에서 230℃를 유지하였다.
인듐 용액에 트리스(트리메틸실릴)포스핀 0.029ml와 1-옥틸아민 0.3ml를 빠르게 주입하여 InP 나노 결정을 포함하는 용액을 형성한다.
이때, 인듐 용액은 270℃까지 가열하였고, 30분 후 170℃까지 식혔다.
다음, InP코어 위에 ZnS로 이루어진 제1 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 5.6ml를 InP 나노 결정 용액에 주입한다. 이때, InP 나노 결정 용액은 20분 동안 230℃를 유지하였다.
이후 0.28ml의 1-옥탄티올 용액을 InP 나노 결정 용액에 주입하여 코어/제1쉘층 구조의 InP/ZnS 나노 결정을 포함하는 용액을 합성하였다.
이때, InP 나노 결정 용액은 300℃로 가열하였고, 20분 후 170℃로 식혔다.
다음 InP/ZnS 나노 결정 위에 ZnSe로 이루어진 제2 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 5.6ml를 InP/ZnS 나노 결정 용액에 주입하고 20분 동안 230℃로 가열하였다.
그리고 TOPSe 0.28ml를 InP/ZnS 나노 결정 용액에 주입하여 코어/제1쉘층/제2 쉘층 구조를 가지는 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정을 포함하는 용액을 합성하였다. 이때, InP/ZnS/ZnSe는 556nm 의 발광파장을 가진다.
이후, InP/ZnS 나노 결정 용액은 20분 후 70℃로 식히고, 40분 후 상온으로 식혔다.
합성된 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정 용액은 세척액으로 세척하고, 원심 분리한 후 걸러진 나노 결정을 헥산(hexane)내에 재분산시켰다.
[실험예4-583nm발광의 InP/ZnS/ZnSe]
InP 코어를 제조하기 위해서, 0.0230g 인듐 아세테이트와 0.0703g 미리스트릭산을 1-옥타데센 6ml에 용해시켜 인듐 용액을 제조 한다. 이때, 110℃까지는 진공을 유지하고 이후는 질소(N2) 가스 분위기에서 200℃를 유지하였다.
인듐 용액에 트리스(트리메틸실릴)포스핀 0.029ml와 1-옥틸아민 0.3ml를 빠르게 주입하여 InP 나노 결정을 포함하는 용액을 제조하였다. 이때, 15분 동안 300℃로 가열하였다.
다음, InP코어 위에 ZnS로 이루어진 제1 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 2.8ml를 InP 용액에 주입하고, 20분 동안 300℃로 가열하였다.
그리고 1-옥탄티올 0.14ml를 InP 용액에 주입하여 코어/제1쉘층 구조를 가지는 InP/ZnS 나노 결정을 포함하는 용액을 합성하였다.
다음 InP/ZnS 나노 결정 위에 ZnSe로 이루어진 제2 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 2.8ml을 InP/ZnS 나노 결정 용액에 주입하고, 300℃에서 20분간 가열하였다.
그리고 TOPSe 0.28ml를 추가로 주입하여 코어/제1쉘층/제2쉘층 구조의 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정을 포함하는 용액을 합성하였고, 20분 후 상온으로 식혔다.
이때, InP/ZnS/ZnSe는 583nm 의 발광파장을 가진다.
합성된 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정 용액은 세척액으로 세척하고, 원심 분리한 후 걸러진 나노 결정을 헥산(hexane)내에 재분산시켰다.
[실험예5-608nm발광의 InP/ZnS/ZnSe]
InP 코어를 제조하기 위해서, 0.0230g 인듐 아세테이트와 0.0703g 미리스트릭산을 1-옥타데센 6ml에 용해시켜 인듐 용액을 제조하였다. 이때, 110℃까지는 진공을 유지하고 이후는 질소(N2) 가스 분위기에서 200℃를 유지하였다.
인듐 용액에 트리스(트리메틸실릴)포스핀 0.029ml와 1-옥틸아민 0.3ml를 빠르게 주입하여 InP 나노 결정을 포함하는 용액을 제조하였다. 이때, InP 용액은 300℃로 가열되었고, 20분 후 상온으로 식혔다.
이후 InP 용액에 인듐(In) 용액과 인(P) 용액을 추가로 주입하고 300℃로 가열한 다음 20분 후 상온으로 식혔다.
이때, 인듐(In) 용액은 0.0115g 인듐 아세테이트와 0.352g 미스트릭산을 3ml 1-옥타데센에 용해시켰고, 인(P)은 0.015ml 트리스(트리메틸실리)포스핀과 0.3ml 1-옥틸아민을 1ml의 1-옥타데센에 섞어서 제조하였다.
이처럼 인듐 용액과 인 용액을 추가하면 InP 코어의 크기를 증가시킬 수 있다.
다음, InP코어 위에 ZnS로 이루어진 제1 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 4.2ml와 1-옥탄티올 0.1ml를 InP 용액에 주입하여 코어/제1쉘층 구조의 InP/ZnS 나노 결정을 포함하는 용액을 합성한다. 이때, InP 용액은 300℃를 유지하다가 20분 후 상온으로 식혔다.
다음 InP/ZnS 나노 결정 위에 ZnSe로 이루어진 제2 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 4.2ml와 TOPSe 0.1ml를 InP/ZnS 나노결정 용액에 주입하여 코어/제1쉘층/제2쉘층 구조의 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정을 포함하는 용액을 합성하였고, 300℃로 가열한 후 20분 후 상온으로 식혔다. 이때, InP/ZnS/ZnSe는 608nm 의 발광파장을 가진다.
합성된 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정 용액은 세척액으로 세척하고, 원심 분리한 후 걸러진 나노 결정을 헥산(hexane)내에 재분산시켰다.
[실험예6-629nm발광의 InP/ZnS/ZnSe]
InP 코어를 제조하기 위해서, 0.0230g 인듐 아세테이트와 0.0703g 미리스트릭산을 1-옥타데센 6ml에 용해시켜 인듐 용액을 제조 한다. 이때, 110℃까지는 진공을 유지하고 이후는 질소(N2) 가스 분위기에서 200℃를 유지하였다.
인듐 용액에 트리스(트리메틸실릴)포스핀 0.029ml와 1-옥틸아민 0.3ml를 빠르게 주입하여 InP 나노 결정 용액을 제조하였다. 이때, 인듐 용액은 300℃로 가열되었고, 20분 후 200℃으로 식혔다.
이후 InP 용액에 인듐 용액을 추가로 주입하고, 300℃로 가열하였다. 인듐 용액은 0.0115g 인듐 아세테이트와 0.352g 미스트릭산을 3ml 1-옥타데센에 용해시켜 제조하였다.
20분 후 인듐 용액이 추가된 InP 용액을 230℃로 식혔고, 인 용액을 추가로 주입하고 300℃로 가열하였다.
인 용액은 0.015ml 트리스(트리메틸실리)포스핀과 0.3ml 1-옥틸아민을 1ml의 1-옥타데센에 섞어서 제조하였다.
20분 후 인듐과 인이 추가된 InP 용액은 230℃로 식혔다.
다음, InP코어 위에 ZnS로 이루어진 제1 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 4.2ml와 1-옥탄티올 0.1ml를 InP 용액에 주입하여 코어/제1쉘층/제2쉘층 구조를 가지는 InP/ZnS 나노 결정을 포함하는 용액을 합성한다. 이때, InP 용액은 300℃를 유지하다가 20분 후 230℃로 식혔다.
다음 InP/ZnS 나노 결정 위에 ZnSe로 이루어진 제2 쉘층을 형성하기 위해서, 진크올리에이트 4.2ml와 TOPSe 0.1ml를 InP/ZnS 나노결정 용액에 주입하여 코어/제1쉘층/제2쉘층 구조를 가지는 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정을 포함하는 용액을 합성하였고, 300℃로 가열한 다음 20분 후 상온으로 식혔다.
이때, InP/ZnS/ZnSe는 629nm 의 발광파장을 가진다.
합성된 InP/ZnS/ZnSe 나노 결정 용액은 세척액으로 세척하고, 원심 분리한 후 걸러진 나노 결정을 헥산(hexane)내에 재분산시켰다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: InP 코어
20: 제1 쉘층
30: 제2 쉘층

Claims (10)

  1. InP로 이루어진 코어,
    상기 코어를 둘러싸는 제1 쉘층,
    상기 제1 쉘층을 둘러싸는 제2 쉘층
    을 포함하고,
    상기 제2 셀층의 밴드갭은 상기 제1 쉘층의 밴드갭보다 작은 양자점.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 쉘층은 ZnS로 이루어지고,
    상기 제2 쉘층은 ZnSe로 이루어지는 양자점.
  3. 제1항에서,
    상기 코어의 지름은 3.5nm이고,
    상기 양자점의 지름은 4.5nm 이상인 양자점.
  4. 제1 인듐 용액과 제1 인 용액을 혼합하여 InP 나노 결정을 포함하는 용액을 제조하는 단계,
    상기 용액에 ZnS 전구체 용액을 주입하여 상기 InP 나노 결정을 둘러싸는 제1 쉘층을 가지는 나노 결정을 형성하는 단계,
    상기 용액에 ZnSe 전구체 용액을 주입하여 상기 제1 쉘층을 둘러싸는 제2 쉘층을 가지는 나노 결정을 형성하는 단계
    를 포함하는 양자점 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 ZnS 전구체 용액은
    진크올리에이트, 진크 미리스테이트, 진크 스테아레이트 중 어느 하나와 1-옥탄티올을 혼합하여 형성하는 양자점 제조 방법.
  6. 제4항에서,
    상기 ZnSe 전구체 용액은
    진크 올리에이트, 진크 미리스테이트, 진크 스테아레이트 중 어느 하나와 트리옥틸포스핀 또는 옥타디센에 셀레늄을 혼합하여 제조하는 양자점 제조 방법.
  7. 제4항에서,
    상기 용액을 제조하는 단계는
    150℃이상 350℃ 미만의 온도에서 진행하는 양자점의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 쉘층을 가지는 나노 결정을 형성하는 단계는 200℃이상 350℃미만의 온도에서 진행하고,
    상기 제2 쉘층을 가지는 나노 결정을 형성하는 단계는 200℃이상 350℃미만의 온도에서 진행하는 양자점의 제조 방법.
  9. 제4항에서,
    상기 용액을 제조하는 단계 후,
    상기 용액에 제2 인듐 용액을 추가하는 단계,
    상기 용액에 제2 인 용액을 추가하는 단계
    를 더 포함하는 양자점의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 인듐 용액 또는 제2 인듐 용액은 인듐 아세테이트와 미리스트릭산을 1-옥타데센에 용해시켜 제조하고,
    상기 제1 인 용액 또는 제2 인 용액은 트리스(트리메틸실릴)포스핀과 1-옥틸아민을 혼합하여 제조하는 양자점의 제조 방법.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140121346A (ko) * 2013-04-05 2014-10-15 삼성디스플레이 주식회사 양자점, 양자점의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법
KR101486529B1 (ko) * 2013-04-05 2015-01-26 한국기계연구원 양자점과 그의 제조방법
EP3135743A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-01 LG Display Co., Ltd. Quantum dot, quantum dot film and led package and display device including the same
WO2017115920A1 (ko) * 2015-12-30 2017-07-06 주식회사 상보 합금-쉘 양자점 제조 방법, 합금-쉘 양자점 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
JP2019151513A (ja) * 2018-03-01 2019-09-12 株式会社アルバック コアシェル型量子ドット分散液の製造方法
US11142693B2 (en) 2019-04-17 2021-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Nanoplatelet
US11180695B2 (en) 2019-06-28 2021-11-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Cadmium free quantum dots, and composite and display device including the same
CN114656950A (zh) * 2022-03-03 2022-06-24 上海大学 一种绿光磷化铟量子点的制备方法
US11530353B2 (en) 2019-06-28 2022-12-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Cadmium-free quantum dots, and composite and display device including the same

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101723850B1 (ko) * 2015-05-21 2017-04-06 큐디브릭 주식회사 인을 포함하는 양자점 제조방법 및 이에 의해 제조되는 양자점
KR102116372B1 (ko) * 2018-06-28 2020-05-28 (주)디씨티 합금형 양자점의 제조방법 및 이로 제조된 합금형 양자점
KR20210103630A (ko) 2020-02-13 2021-08-24 삼성디스플레이 주식회사 양자점 및 이를 포함하는 발광 소자

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE520156T1 (de) * 2005-06-15 2011-08-15 Yissum Res Dev Co Iii-v-halbleiterkern-heteroshell-nanokristalle, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendungen
KR101159853B1 (ko) * 2005-09-12 2012-06-25 삼성전기주식회사 다층구조 나노결정의 제조방법 및 그에 의해 수득된 나노결정
KR100841186B1 (ko) * 2007-03-26 2008-06-24 삼성전자주식회사 다층 쉘 구조의 나노결정 및 그의 제조방법

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101486529B1 (ko) * 2013-04-05 2015-01-26 한국기계연구원 양자점과 그의 제조방법
KR20140121346A (ko) * 2013-04-05 2014-10-15 삼성디스플레이 주식회사 양자점, 양자점의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법
US10450507B2 (en) 2015-08-31 2019-10-22 Lg Display Co., Ltd. Quantum dot, quantum dot film and LED package and display device including the same
EP3135743A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-01 LG Display Co., Ltd. Quantum dot, quantum dot film and led package and display device including the same
KR20170026963A (ko) * 2015-08-31 2017-03-09 엘지디스플레이 주식회사 양자점, 양자점 필름, 양자점을 포함하는 엘이디 패키지 및 표시장치
US10364391B2 (en) 2015-08-31 2019-07-30 Lg Display Co., Ltd. Quantum dot, quantum dot film and LED package and display device including the same
WO2017115920A1 (ko) * 2015-12-30 2017-07-06 주식회사 상보 합금-쉘 양자점 제조 방법, 합금-쉘 양자점 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
JP2019151513A (ja) * 2018-03-01 2019-09-12 株式会社アルバック コアシェル型量子ドット分散液の製造方法
US11142693B2 (en) 2019-04-17 2021-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Nanoplatelet
US11639467B2 (en) 2019-04-17 2023-05-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Nanoplatelet
US11180695B2 (en) 2019-06-28 2021-11-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Cadmium free quantum dots, and composite and display device including the same
US11530353B2 (en) 2019-06-28 2022-12-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Cadmium-free quantum dots, and composite and display device including the same
CN114656950A (zh) * 2022-03-03 2022-06-24 上海大学 一种绿光磷化铟量子点的制备方法

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