KR20130046308A - Quantum dot and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빛을 내는 코어를 감싸도록 불소계 리간드를 형성하고, 불소계 리간드 표면에 불소계 유기막을 형성하여, 양자점의 안정성을 향상시킬 수 있는 양자점 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 양자점은, 빛을 내는 코어; 상기 코어를 감싸도록 형성된 불소계 리간드; 및 상기 불소계 리간드 표면에 형성된 마이셀 구조의 불소계 유기막을 포함한다.The present invention relates to a quantum dot and a method for producing the fluorine-based ligand to form a fluorine-based ligand to surround the light emitting core, to form a fluorine-based organic film on the surface of the fluorine-based ligand, to improve the stability of the quantum dot, Core making up; A fluorine ligand formed to surround the core; And a fluorine-based organic film having a micelle structure formed on the surface of the fluorine ligand.

Description

양자점 및 이의 제조 방법{QUANTUM DOT AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}QUANTUM DOT AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME

본 발명은 양자점에 관한 것으로, 특히, 안정성을 향상시킬 수 있는 양자점 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to quantum dots, and more particularly, to a quantum dot and a method for producing the same that can improve the stability.

양자점(Quantum Dot; QD)은 반도체 나노 입자이다. 직경이 나노미터 크기의 양자점은 불안정한 상태의 전자가 전도대에서 가전자대로 내려오면서 발광하는데, 양자점의 입자가 작을수록 짧은 파장의 빛이 발생하고, 입자가 클수록 긴 파장의 빛이 발생한다. 이는 기존의 반도체 물질과 다른 독특한 전기적이며 광학적인 특성이다.Quantum dots (QDs) are semiconductor nanoparticles. Quantum dots with a diameter of nanometers emit light when electrons in an unstable state descend from the conduction band to the valence band. Smaller particles of the quantum dots generate shorter wavelengths of light, and larger particles generate long wavelengths of light. This is a unique electrical and optical characteristic that differs from conventional semiconductor materials.

따라서, 양자점의 크기를 조절하면 원하는 파장의 가시광선을 표현하고, 여러 크기의 양자점을 이용하거나 양자점 성분을 달리하여 다양한 색을 동시에 구현할 수 있다. 최근, 상기와 같은 양자점은 조명용 발광 소자, 액정 표시 장치의 광원 및 표시 소자로 주목을 받고 있다.Therefore, by adjusting the size of the quantum dots, it is possible to express visible light of a desired wavelength, and to realize various colors simultaneously by using quantum dots of different sizes or by changing quantum dot components. Recently, such quantum dots have attracted attention as light emitting elements for illumination, light sources and display elements of liquid crystal displays.

도시하지는 않았으나, 일반적인 양자점은 코어(Core), 쉘(Shell) 및 리간드(Ligand)로 이루어지며, 빛을 내는 역할을 하는 코어를 감싸며 코어의 표면에 형성되는 쉘은 코어를 보호하는 역할을 한다. 그리고, 양자점을 용매에 분산시켜 발광 소자, 표시 장치 등에 이용하기 위해 양자점이 유기 용매에 잘 분산되도록 쉘을 감싸는 리간드를 형성한다. 일반적으로, 리간드는 트리옥틸 포스핀(Trioctylphosphine; TOP), 트리옥틸 포스핀 산화물(Trioctylphosphine Oxide; TOPO), 올레산(Oleic Acid), 아민(Amine) 등에서 선택된 유기 물질로 형성된다.Although not shown, a general quantum dot is composed of a core, a shell, and a ligand, and a shell formed on the surface of the core to surround the core that emits light serves to protect the core. Then, the quantum dots are dispersed in a solvent to form a ligand surrounding the shell so that the quantum dots are well dispersed in an organic solvent for use in a light emitting device, a display device, or the like. In general, the ligand is formed of an organic material selected from trioctylphosphine (TOP), trioctylphosphine oxide (TOPO), oleic acid, amine, and the like.

그런데, 상기와 같이 유기 물질로 형성된 리간드를 통해 산소, 수분 등이 침투할 수 있으며, 코어와 쉘간 격자상수의 차이로 쉘 표면에 형성된 균열을 통해 산소, 수분 등이 코어로 침투한다. 코어는 산소와 수분에 취약하므로, 코어가 산화되어 발광 효율이 저하된다. 그리고, 이로 인해, 양자점의 수명 및 색 재현율이 감소되는 문제점이 발생한다.However, oxygen, moisture, and the like may penetrate through the ligand formed of the organic material as described above, and oxygen, moisture, and the like penetrate into the core through the crack formed on the surface of the shell due to the difference in lattice constant between the core and the shell. Since the core is vulnerable to oxygen and moisture, the core is oxidized to lower the luminous efficiency. And, due to this, there is a problem that the lifetime and color reproducibility of the quantum dots is reduced.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 불소계 물질로 리간드를 형성하고 리간드 표면에 불소계 유기막을 포함하는 양자점을 형성하여, 양자점의 안정성을 향상시킬 수 있는 양자점 및 이의 제조 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to form a ligand with a fluorine-based material and to form a quantum dot including a fluorine-based organic film on the ligand surface, to provide a quantum dot and a method for manufacturing the stability of the quantum dot There is a purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양자점은, 빛을 내는 코어; 상기 코어를 감싸도록 형성된 불소계 리간드; 및 상기 불소계 리간드 표면에 형성된 마이셀 구조의 불소계 유기막을 포함한다.The quantum dot of the present invention for achieving the above object, the core for emitting light; A fluorine ligand formed to surround the core; And a fluorine-based organic film having a micelle structure formed on the surface of the fluorine ligand.

상기 불소계 리간드는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 물질을 포함하며,The fluorine-based ligand includes a material represented by the following formula (1) or formula (2),

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
,
Figure pat00001
,

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
,
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상기 화학식 1, 2에서 n은 3 이상 30 이하의 정수이다.In Formulas 1 and 2, n is an integer of 3 or more and 30 or less.

상기 코어와 불소계 리간드 사이에 상기 코어를 감싸는 쉘을 더 포함한다.It further comprises a shell surrounding the core between the core and the fluorine ligand.

상기 불소계 유기막은 불소계 단위체와 탄화수소계 단위체를 포함한다.The fluorine-based organic film includes a fluorine unit and a hydrocarbon unit.

상기 불소계 단위체는 마이셀 내부를 향하며, 상기 탄화수소계 단위체는 마이셀 외부를 향한다.The fluorine-based unit faces toward the micelle, and the hydrocarbon-based unit faces toward the outside of the micelle.

또한, 동일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양자점의 제조 방법은, 코어를 감싸도록 불소계 리간드를 형성하는 단계; 불소계 유기 물질을 형성하는 단계; 및 상기 코어를 감싸는 불소계 리간드와 불소계 유기 물질을 유기 용매에 혼합하여, 상기 불소계 리간드 표면에 마이셀 구조의 불소계 유기막을 형성하는 단계를 포함한다.In addition, the method for producing a quantum dot of the present invention for achieving the same object, forming a fluorine-based ligand to surround the core; Forming a fluorine-based organic material; And mixing a fluorine-based ligand and a fluorine-based organic material surrounding the core with an organic solvent to form a micellar fluorine-based organic film on the surface of the fluorine-based ligand.

상기 불소계 리간드는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 물질을 포함하며,The fluorine-based ligand includes a material represented by the following formula (1) or formula (2),

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
,
Figure pat00003
,

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00004
,
Figure pat00004
,

상기 화학식 1, 2에서 n은 3 이상 30 이하의 정수이다.In Formulas 1 and 2, n is an integer of 3 or more and 30 or less.

상기 코어를 감싸도록 불소계 리간드를 형성하는 단계는 상기 코어를 감싸도록 쉘을 형성하는 단계; 및 상기 쉘을 감싸도록 불소계 리간드를 형성하는 단계를 포함한다.Forming a fluorine-based ligand to surround the core may include forming a shell to surround the core; And forming a fluorine ligand to surround the shell.

상기 불소계 유기 물질은 불소계 단위체와 탄화수소계 단위체를 포함한다.The fluorine-based organic material includes a fluorine unit and a hydrocarbon unit.

상기 불소계 단위체는 마이셀 내부를 향하며, 상기 탄화수소계 단위체는 마이셀 외부를 향한다.The fluorine-based unit faces toward the micelle, and the hydrocarbon-based unit faces toward the outside of the micelle.

상기와 같은 본 발명의 양자점 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the quantum dot of the present invention and its manufacturing method have the following effects.

첫째, 빛을 내는 코어를 감싸도록 불소계 물질로 리간드를 형성하여 코어로 산소, 수분 등이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 코어가 산화되어 발광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써, 양자점의 수명, 색 재현율, 안정성 등을 향상시킬 수 있다.First, a ligand may be formed of a fluorine-based material to surround a light emitting core, thereby preventing oxygen, moisture, and the like from flowing into the core. Therefore, it is possible to prevent the core from being oxidized to lower the luminous efficiency, thereby improving the lifetime, color reproduction rate, stability, and the like of the quantum dots.

둘째, 불소계 물질로 형성된 리간드 표면에 불소계 단위체와 탄화수소계 단위체를 포함하는 마이셀 구조의 불소계 유기막을 형성하여, 용매에 대한 양자점의 분산력을 향상시킬 수 있다.Second, a fluorine-based organic film having a micellar structure including a fluorine-based unit and a hydrocarbon-based unit may be formed on the surface of the ligand formed of the fluorine-based material, thereby improving the dispersibility of the quantum dots with respect to the solvent.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시 예의 양자점의 단면도.
도 1b는 본 발명의 제 2 실시 예의 양자점의 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제 1 실시 예의 양자점의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2 실시 예의 양자점의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.1A is a cross-sectional view of a quantum dot of a first embodiment of the present invention.
1B is a cross-sectional view of a quantum dot of a second embodiment of the present invention.
2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a quantum dot in a first embodiment of the present invention.
3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a quantum dot in a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양자점 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the quantum dot of the present invention and its manufacturing method.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시 예의 양자점의 단면도이며, 도 1b는 본 발명의 제 2 실시 예의 양자점의 단면도이다.1A is a cross-sectional view of a quantum dot of a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a quantum dot of a second embodiment of the present invention.

도 1a과 같이, 본 발명의 제 1 실시 예의 양자점(100)은 코어(100a), 코어(100a)를 감싸도록 형성된 쉘(100b) 및 쉘(100b)을 감싸도록 형성된 리간드(100c)를 포함하며, 리간드(100c)를 감싸도록 형성된 마이셀(Micelle) 구조의 불소계 유기막(20)을 더 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1A, the quantum dot 100 of the first embodiment of the present invention includes a core 100a, a shell 100b formed to surround the core 100a, and a ligand 100c formed to surround the shell 100b. The fluorine-based organic film 20 having a micellar structure formed to surround the ligand 100c is further included.

양자점(100)은 10㎚ ~ 100㎚의 직경을 갖는 나노 크기의 반도체 입자로, 불안정한 상태의 전자가 전도대에서 가전자대로 내려오면서 발광한다. 양자점(100)의 입자가 작을수록 짧은 파장의 빛이 발생하고, 입자가 클수록 긴 파장의 빛을 발생하므로, 양자점(100)의 크기를 조절하여 다양한 색을 구현할 수 있다. 또한, 양자점(100)은 발광 효율이 높고 색 순도가 높아 조명용 발광 소자, 액정 표시 장치의 광원, 표시 소자 등의 다양한 분야에 적용 가능하다.The quantum dot 100 is a nano-sized semiconductor particle having a diameter of 10 nm to 100 nm, and emits electrons in an unstable state as it descends from the conduction band to the valence band. As the particles of the quantum dot 100 are smaller, light having a shorter wavelength is generated, and as the particles are larger, light of a longer wavelength is generated, various colors may be realized by adjusting the size of the quantum dot 100. In addition, the quantum dot 100 may have high luminous efficiency and high color purity, and may be applied to various fields such as a light emitting device for lighting, a light source of a liquid crystal display, and a display device.

구체적으로, 코어(100a)는 빛을 방출하며, 코어(100a)를 감싸며 코어(100a)의 표면에 형성되는 쉘(100b)은 코어(100a)를 보호하는 역할을 한다. 그리고, 쉘(100b)을 감싸도록 쉘(100b)의 표면에 형성된 리간드(100c)는 양자점(100)이 용매에 잘 분산될 수 있도록 도와주는 역할을 한다.Specifically, the core 100a emits light, and the shell 100b that surrounds the core 100a and is formed on the surface of the core 100a serves to protect the core 100a. In addition, the ligand 100c formed on the surface of the shell 100b to surround the shell 100b serves to help the quantum dot 100 to be well dispersed in the solvent.

코어(100a)는 주기율표 상의 Ⅱ-Ⅵ족 또는 Ⅲ-Ⅴ족으로 구성되며, 예를 들어, 카드뮴 셀레나이드(CdSe), 카드뮴 설파이드(CdS), 카드뮴 텔레라이드(CdTe), 징크 셀레나이드(ZnSe), 징크 텔레라이드(ZsTe), 징크 설파이드(ZnS), 머큐리 텔레라이드(HgTe) 등으로부터 선택되는 화합물로 이루어진다. 그리고, 쉘(100b)은 산화 실리콘(SiO), 산화 티타늄(TiO), 산화 아연(ZnO), 실리카(Silica), 산화 마그네슘(MgO) 등과 같이 산소를 포함한 무기 화합물(Inorganic Compound)에서 선택된 물질로 형성된다.The core 100a consists of group II-VI or III-V on the periodic table, for example cadmium selenide (CdSe), cadmium sulfide (CdS), cadmium telelide (CdTe), zinc selenide (ZnSe) , Zinc telelide (ZsTe), zinc sulfide (ZnS), mercury telelide (HgTe) and the like. The shell 100b is a material selected from inorganic compounds including oxygen, such as silicon oxide (SiO), titanium oxide (TiO), zinc oxide (ZnO), silica (Silica), magnesium oxide (MgO), and the like. Is formed.

그런데, 상술한 바와 같이 유기 물질로 형성된 리간드를 통해 산소, 수분 등이 침투할 수 있으며, 코어와 쉘간 격자상수의 차이로 쉘 표면에 형성된 균열을 통해 산소, 수분 등이 코어로 침투한다. 특히, 코어는 산소와 수분에 취약하므로 코어가 산화되어 발광 효율이 저하되며, 이로 인해 양자점의 수명 및 색 재현율이 감소되는 문제점이 발생한다.However, as described above, oxygen, moisture, and the like may penetrate through the ligand formed of the organic material, and oxygen, moisture, and the like penetrate into the core through the crack formed on the surface of the shell due to the difference in lattice constant between the core and the shell. In particular, since the core is vulnerable to oxygen and moisture, the core is oxidized to lower the luminous efficiency, which causes a problem in that the lifetime and color reproducibility of the quantum dots are reduced.

따라서, 본 발명의 양자점(100)은 외부로부터 수분, 산소 등에 의해 코어(100a)가 산화되는 것을 방지하기 위해, 쉘(100b)을 감싸도록 형성되는 리간드(100c)를 산소, 수분 등을 차단하는 능력이 우수한 불소계 물질로 형성한다. 상기와 같은 본 발명의 리간드(100c)는 하기 화학식 1, 2 등과 같은 물질을 포함한다.Accordingly, the quantum dot 100 according to the present invention blocks the oxygen, moisture, and the like from the ligand 100c formed to surround the shell 100b to prevent the core 100a from being oxidized by moisture, oxygen, or the like from the outside. It is formed of a fluorine-based material with excellent ability. Ligand 100c of the present invention as described above includes a material such as the following Chemical Formulas 1, 2, and the like.

그리고, CF2의 개수에 따라 리간드(100c)의 두께가 결정되는데, 리간드(100c)의 두께가 두꺼워질수록, 코어(100a)에서 발생하는 빛이 리간드(100c)를 통과할 때, 산란이 발생하여 발광 효율이 저하되는 스캐터링(Scattering)이 발생한다. 따라서, 화학식 1, 2의 n은 3 이상 30 이하의 정수인 것이 바람직하며, 화학식 2의 A는 HS, HOOC, NH2 등인 것이 바람직하다.Then, the thickness of the ligand (100c) is determined according to the number of CF 2, the thicker the ligand (100c), the scattering occurs when the light generated in the core (100a) passes through the ligand (100c) This results in scattering in which the luminous efficiency is lowered. Therefore, n in Formulas 1 and 2 is preferably an integer of 3 or more and 30 or less, and A in Formula 2 is preferably HS, HOOC, NH 2 , or the like.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00005
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[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00006
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또한, 불소계 물질로 형성된 리간드(100c)는 용매에 잘 분산되지 않으므로, 양자점(100)의 분산력을 향상시키기 위해 리간드(100c) 표면에 불소계 유기막(20)을 형성한다. 이 때, 불소계 유기막(20)은 마이셀(Micelle) 구조로 형성된다.In addition, since the ligand 100c formed of the fluorine-based material is not well dispersed in the solvent, the fluorine-based organic film 20 is formed on the surface of the ligand 100c to improve the dispersing force of the quantum dot 100. In this case, the fluorine-based organic film 20 is formed in a micelle structure.

구체적으로, 불소계 유기막(20)은 불소계 단위체(20a)와 탄화수소계 단위체(20b)를 포함하여 이루어진다. 이 때, 쉘(100b)의 표면에는 불소계 물질로 리간드(100c)가 형성되므로, 불소계 단위체(20a)는 리간드(100c)와 인접하도록 마이셀 내부를 향하여, 불소계 물질로 형성된 리간드(100c)와 강한 상호작용을 가진다. 그리고, 탄화수소계 단위체(20b)는 마이셀 외부를 향하여, 양자점(100)을 유기 용매에 분산시킨 경우, 탄화수소계 단위체(20b)를 통해 양자점(100)의 분산력을 향상시킬 수 있다.Specifically, the fluorine-based organic film 20 includes a fluorine-based unit 20a and a hydrocarbon-based unit 20b. At this time, since the ligand (100c) is formed on the surface of the shell (100b) of the fluorine-based material, the fluorine-based unit (20a) toward the inside of the micelle to be adjacent to the ligand (100c), strong interaction with the ligand (100c) formed of the fluorine-based material Has action. When the quantum dot 100 is dispersed in an organic solvent toward the outside of the micelle, the hydrocarbon-based unit 20b may improve the dispersing force of the quantum dot 100 through the hydrocarbon-based unit 20b.

불소계 단위체(20a)는 하기 화학식 3 등과 같은 물질을 포함하며, 탄화수소계 단위체(20b)는 하기 화학식 4, 5, 6, 7, 8, 9 등과 같은 물질을 포함한다.The fluorine-based unit 20a includes a material such as Chemical Formula 3, and the hydrocarbon-based unit 20b includes a material such as Chemical Formulas 4, 5, 6, 7, 8, and 9, and the like.

[화학식 3](3)

Figure pat00007
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[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00008
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[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00009
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[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00010
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[화학식 7][Formula 7]

Figure pat00011
Figure pat00011

[화학식 8][Formula 8]

Figure pat00012
Figure pat00012

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure pat00013
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그런데, 상술한 바와 같이, 화학식 3의 m, 화학식 4의 k 및 화학식 5, 6, 7, 8, 9의 j의 개수가 많아질수록 불소계 유기막(20)의 두께가 두꺼워져, 코어(100a)에서 발생하는 불소계 유기막(20)을 통과하여 빛이 외부로 방출될 때 산란이 발생하여 발광 효율이 저하되는 스캐터링(Scattering)이 발생한다. 또한, 불소계 유기막(20)의 두께가 너무 두꺼우면 유기 용매에 대한 양자점(100)의 분산력이 저하된다. 따라서, m과 j는 3 이상 30 이하의 정수이며, k는 2 이상 15 이하의 정수인 것이 바람직하다. However, as described above, as the number of m in Formula 3, k in Formula 4, and j in Formulas 5, 6, 7, 8, and 9 increases, the thickness of the fluorine-based organic film 20 becomes thicker, resulting in a core 100a. When the light passes through the fluorine-based organic film 20 generated in the light emission to the outside scattering occurs scattering is reduced luminous efficiency occurs. In addition, when the thickness of the fluorine-based organic film 20 is too thick, the dispersion force of the quantum dot 100 with respect to the organic solvent is reduced. Therefore, it is preferable that m and j are integers of 3 or more and 30 or less, and k is an integer of 2 or more and 15 or less.

불소계 단위체와 탄화수소계 즉, 불소계 단위체(20a)는 리간드(100c) 표면에 불소계 유기막(20)을 잘 형성시키기 위한 것이며, 탄화수소계 단위체(20b)는 양자점(100)이 용매에 잘 분산되도록 양자점(100)의 분산 능력을 향상시키기 위한 것이다.The fluorine-based unit and the hydrocarbon-based unit, that is, the fluorine-based unit 20a, are used to form the fluorine-based organic film 20 well on the surface of the ligand 100c, and the hydrocarbon-based unit 20b is a quantum dot such that the quantum dot 100 is well dispersed in a solvent. It is for improving the dispersing ability of (100).

특히, 본 발명의 양자점은 리간드가 코어를 보호하는 기능을 가지므로, 쉘을 제거하여도 무방하다. 도 1b와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예의 양자점(200)은 코어(200a), 코어(200a)를 감싸도록 형성된 리간드(200c) 및 리간드(200c)를 감싸도록 형성된 마이셀 구조의 불소계 유기막(20)을 포함한다. 즉, 도 1b에서 개시하는 양자점(200)은 쉘을 제거하여 리간드(200c)가 바로 코어(200a)를 감싸는 구조이다.In particular, since the ligand has a function of protecting the core, the quantum dot of the present invention may be removed. As shown in FIG. 1B, the quantum dot 200 according to the second embodiment of the present invention includes a core 200a, a ligand 200c formed to surround the core 200a, and a fluorine-based organic film having a micellar structure formed to surround the ligand 200c ( 20). That is, the quantum dot 200 disclosed in FIG. 1B has a structure in which the ligand 200c directly surrounds the core 200a by removing the shell.

리간드(200c)는 산소, 수분 등을 차단하는 능력이 우수한 불소계 물질로 형성하며, 불소계 유기막(20)은 마이셀 구조로 형성된다. 그리고, 불소계 유기막(20)은 상술한 바와 같이, 불소계 단위체(20a)와 탄화수소계 단위체(20b)를 포함한다. 이 때, 양자점(200)의 표면에는 불소계 물질로 리간드(200c)가 형성되므로, 불소계 단위체(20a)는 불소계 물질로 형성된 리간드(200c)와 인접하도록 마이셀 내부를 향하며 탄화수소계 단위체(20b)는 마이셀 외부를 향한다.The ligand 200c is formed of a fluorine-based material having excellent ability to block oxygen, moisture, and the like, and the fluorine-based organic film 20 is formed of a micelle structure. As described above, the fluorine-based organic film 20 includes a fluorine-based unit 20a and a hydrocarbon-based unit 20b. At this time, since the ligand 200c is formed of a fluorine-based material on the surface of the quantum dot 200, the fluorine-based unit 20a faces the inside of the micelle so as to be adjacent to the ligand 200c formed of the fluorine-based material, and the hydrocarbon-based unit 20b is a micelle. Facing out

상기와 같은 본 발명의 양자점(100, 200)은 불소계 물질로 리간드(100c, 200c)를 형성하여, 외부의 수분, 산소 등의 침투를 방지함으로써 양자점(100, 200)의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 불소계 물질로 형성된 리간드(100c, 200c) 표면에 불소계 단위체(20a)와 탄화수소계 단위체(20b)로 이루어진 불소계 유기막(20)을 포함하여 이루어져 탄화수소계 단위체(20b)를 통해 양자점(100, 200)이 용매에 잘 분산되며, 불소계 단위체(20a)를 통해 불소계 물질로 형성된 리간드(100c, 200c)표면에 마이셀 구조의 불소계 유기막(20)이 형성된다.As described above, the quantum dots 100 and 200 of the present invention may improve the stability of the quantum dots 100 and 200 by forming the ligands 100c and 200c with a fluorine-based material, thereby preventing external moisture, oxygen, and the like. . In addition, the quantum dots 100 may be formed on the surface of the ligands 100c and 200c formed of the fluorine-based material by including the fluorine-based organic film 20 made of the fluorine-based unit 20a and the hydrocarbon-based unit 20b. 200 is well dispersed in a solvent, and the fluorine-based organic film 20 having a micelle structure is formed on the surface of the ligands 100c and 200c formed of the fluorine-based material through the fluorine-based unit 20a.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 양자점을 제조하는 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a process for producing a quantum dot of the present invention in detail.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제 1 실시 예의 양자점의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a quantum dot in a first embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명의 제 1 실시 예의 양자점의 제조 방법은, 도 2a와 같이, 코어(100a)를 감싸도록 쉘(100b)을 형성하고, 쉘(100b)을 감싸도록 리간드(100c)를 형성한다. 이는, MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)나 MBE(molecular beamepitaxy)와 같은 기상 증착법 또는 유기 용매에 전구체 물질을 넣어 결정을 성장시키는 화학적 습식 방법으로 형성할 수 있으며, 이는 일반적인 방법으로 구체적인 설명은 생략한다.First, in the method of manufacturing a quantum dot according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2A, the shell 100b is formed to surround the core 100a, and the ligand 100c is formed to surround the shell 100b. This may be formed by a vapor deposition method such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beamepitaxy (MBE) or a chemical wet method in which a precursor material is grown in an organic solvent to grow crystals. .

특히, 리간드(100c)는 수분, 산소 등에 의해 코어(100a)가 산화되는 것을 방지하기 위해, 산소, 수분 등을 차단하는 능력이 우수한 불소계 물질로 형성한다. 이어, 도 2b와 같이, 지용성(hydrophobic), 수용성(hydrophilic), 실리콘계(silicon) 등의 유기 용매에 코어(100a)를 감싸도록 쉘(100b)을 형성하고, 쉘(100b)을 감싸도록 형성된 리간드(100c)와 불소계 유기 물질을 혼합한다. 이 때, 불소계 유기 물질은 불소계 단위체(20a)와 탄화수소계 단위체(20b)를 포함한다. 특히, 탄화수소계 단위체(20b)는 유기 용매의 종류에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 유기 용매가 지용성 유기 용매인 경우에는 탄화수소계 단위체(20b) 역시 지용성 탄화수소계 단위체인 것이 바람직하다.In particular, the ligand 100c is formed of a fluorine-based material having excellent ability to block oxygen, moisture, etc. in order to prevent the core 100a from being oxidized by moisture, oxygen, or the like. Subsequently, as shown in FIG. 2B, the ligand 100b is formed to surround the core 100a in an organic solvent such as hydrophobic, hydrophilic, or silicon-based, and a ligand formed to surround the shell 100b. 100c and the fluorine-based organic material are mixed. In this case, the fluorine-based organic material includes a fluorine-based unit 20a and a hydrocarbon-based unit 20b. In particular, the hydrocarbon-based unit 20b may be changed according to the type of organic solvent. For example, when the organic solvent is a fat-soluble organic solvent, the hydrocarbon-based unit 20b is also preferably a fat-soluble hydrocarbon unit.

그리고, 도 2c와 같이, 불소계 유기 물질은 리간드(100c)를 감싸 마이셀 구조의 불소계 유기막(20)이 형성된다. 이 때, 불소계 단위체(20a)는 불소계 물질로 형성된 리간드(100c)와 인접하도록 마이셀 내부를 향하며 탄화수소계 단위체(20b)는 마이셀 외부를 향한다. As illustrated in FIG. 2C, the fluorine-based organic material surrounds the ligand 100c to form a fluorine-based organic film 20 having a micellar structure. At this time, the fluorine-based unit 20a faces the inside of the micelle so as to be adjacent to the ligand 100c formed of the fluorine-based material, and the hydrocarbon-based unit 20b faces the outside of the micelle.

상기와 같이 형성된 양자점(100)은, 쉘(100b)을 감싸도록 불소계 물질로 리간드(100c)를 형성하여 빛을 내는 코어(100a)로 산소, 수분 등이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 코어(100a)가 산화되어 발광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써, 양자점(100)의 수명, 색 재현율, 안정성 등을 향상시킬 수 있다.The quantum dot 100 formed as described above may prevent the inflow of oxygen, moisture, or the like into the light emitting core 100a by forming a ligand 100c with a fluorine-based material to surround the shell 100b. Therefore, it is possible to prevent the core 100a from being oxidized to lower the luminous efficiency, thereby improving life, color reproducibility, stability, and the like of the quantum dot 100.

또한, 불소계 물질로 형성된 리간드(100c) 표면에 불소계 단위체(20a)와 탄화수소계 단위체(20b)를 포함하는 마이셀 구조의 불소계 유기막(20)을 형성하여, 유기 용매에 대한 양자점(100)의 분산력을 향상시킬 수 있다.In addition, a fluorine-based organic film 20 having a micellar structure including a fluorine-based unit 20a and a hydrocarbon-based unit 20b is formed on the surface of the ligand 100c formed of the fluorine-based material, thereby dispersing the quantum dot 100 with respect to the organic solvent. Can improve.

한편, 본 발명의 양자점은 불소계 물질로 형성된 리간드가 코어를 보호하는 기능을 가지므로, 코어를 감싸도록 형성되는 쉘을 제거하여도 무방하다. 이 경우, 공정을 단순화하여 제조 수율을 향상시킬 수 있다.On the other hand, since the ligand formed of the fluorine-based material has a function of protecting the core, the quantum dot of the present invention may remove the shell formed to surround the core. In this case, the process can be simplified to improve the production yield.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2 실시 예의 양자점의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a quantum dot according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 3a와 같이, 코어(200a), 코어(200a)를 감싸도록 불소계 물질로 리간드(200c)를 형성하고, 도 3b와 같이, 유기 용매에 코어(200a)를 감싸도록 형성된 리간드(200c)와 불소계 유기 물질을 혼합한다. 이 때, 불소계 유기 물질은 상술한 바와 같이, 불소계 단위체(20a)와 탄화수소계 단위체(20b)를 포함하며, 탄화수소계 단위체(20b)는 유기 용매의 종류에 따라 변경될 수 있다. As shown in FIG. 3A, the ligand 200c is formed of a fluorine-based material to surround the core 200a and the core 200a, and as shown in FIG. 3B, the ligand 200c and the fluorine-based material are formed to surround the core 200a in an organic solvent. Mix organic materials. In this case, as described above, the fluorine-based organic material includes the fluorine-based unit 20a and the hydrocarbon-based unit 20b, and the hydrocarbon-based unit 20b may be changed according to the type of the organic solvent.

그리고, 도 3c와 같이, 불소계 유기 물질은 리간드(200c)를 감싸 마이셀 구조의 불소계 유기막(20)이 형성된다. 이 때, 불소계 단위체(20a)는 불소계 물질로 형성된 리간드(200c)와 인접하도록 마이셀 내부를 향하며 탄화수소계 단위체(20b)는 마이셀 외부를 향한다.As illustrated in FIG. 3C, the fluorine-based organic material surrounds the ligand 200c to form a fluorine-based organic film 20 having a micellar structure. At this time, the fluorine-based unit 20a faces the inside of the micelle so as to be adjacent to the ligand 200c formed of the fluorine-based material, and the hydrocarbon-based unit 20b faces the outside of the micelle.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Will be apparent to those of ordinary skill in the art.

20: 불소계 유기막 20a: 불소계 단위체
20b: 탄화수소계 단위체 100, 200: 양자점
100a, 200a: 코어 100b: 쉘
100c, 200c: 리간드20: fluorine-based organic film 20a: fluorine-based monomer
20b: hydrocarbon monomer 100, 200: quantum dot
100a, 200a: core 100b: shell
100c, 200c: ligand

Claims (10)

빛을 내는 코어;
상기 코어를 감싸도록 형성된 불소계 리간드; 및
상기 불소계 리간드 표면에 형성된 마이셀 구조의 불소계 유기막을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점.Glowing core;
A fluorine ligand formed to surround the core; And
A quantum dot comprising a fluorine-based organic film of the micelle structure formed on the surface of the fluorine ligand. 제 1 항에 있어서,
상기 불소계 리간드는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 물질을 포함하며,
[화학식 1]
Figure pat00014
,
[화학식 2]
Figure pat00015
,
상기 화학식 1, 2에서 n은 3 이상 30 이하의 정수인 것을 특징으로 하는 양자점.The method of claim 1,
The fluorine-based ligand includes a material represented by the following formula (1) or formula (2),
[Formula 1]
Figure pat00014
,
(2)
Figure pat00015
,
In Chemical Formulas 1 and 2, n is an integer of 3 or more and 30 or less. 제 1 항에 있어서,
상기 코어와 불소계 리간드 사이에 상기 코어를 감싸는 쉘을 더 포함하는 The method of claim 1,
Further comprising a shell surrounding the core between the core and the fluorine-based ligand 제 1 항에 있어서,
상기 불소계 유기막은 불소계 단위체와 탄화수소계 단위체를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점.The method of claim 1,
The fluorine-based organic film is a quantum dot characterized in that it comprises a fluorine-based unit and a hydrocarbon-based unit. 제 4 항에 있어서,
상기 불소계 단위체는 마이셀 내부를 향하며, 상기 탄화수소계 단위체는 마이셀 외부를 향하는 것을 특징으로 하는 양자점.The method of claim 4, wherein
The fluorine-based unit is directed toward the inside of the micelles, the hydrocarbon-based unit is characterized in that toward the outside of the micelle. 코어를 감싸도록 불소계 리간드를 형성하는 단계;
불소계 유기 물질을 형성하는 단계; 및
상기 코어를 감싸는 불소계 리간드와 불소계 유기 물질을 유기 용매에 혼합하여, 상기 불소계 리간드 표면에 마이셀 구조의 불소계 유기막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조 방법.Forming a fluorine ligand to surround the core;
Forming a fluorine-based organic material; And
And mixing a fluorine-based ligand and a fluorine-based organic material surrounding the core with an organic solvent to form a micelle structure fluorine-based organic film on the surface of the fluorine-based ligand. 제 6 항에 있어서,
상기 불소계 리간드는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 물질을 포함하며,
[화학식 1]
Figure pat00016
,
[화학식 2]
Figure pat00017
,
상기 화학식 1, 2에서 n은 3 이상 30 이하의 정수인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조 방법.The method according to claim 6,
The fluorine-based ligand includes a material represented by the following formula (1) or formula (2),
[Formula 1]
Figure pat00016
,
(2)
Figure pat00017
,
In Formulas 1 and 2, n is an integer of 3 or more and 30 or less. 제 6 항에 있어서,
상기 코어를 감싸도록 불소계 리간드를 형성하는 단계는 상기 코어를 감싸도록 쉘을 형성하는 단계; 및
상기 쉘을 감싸도록 불소계 리간드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조 방법.The method according to claim 6,
Forming a fluorine-based ligand to surround the core may include forming a shell to surround the core; And
Forming a fluorine-based ligand to wrap the shell, characterized in that it comprises a quantum dot. 제 6 항에 있어서,
상기 불소계 유기 물질은 불소계 단위체와 탄화수소계 단위체를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조 방법.The method according to claim 6,
The fluorine-based organic material manufacturing method of the quantum dot characterized in that it comprises a fluorine-based unit and a hydrocarbon-based unit. 제 9 항에 있어서,
상기 불소계 단위체는 마이셀 내부를 향하며, 상기 탄화수소계 단위체는 마이셀 외부를 향하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조 방법.The method of claim 9,
The fluorine-based unit is directed to the inside of the micelles, the hydrocarbon-based unit is a method for producing a quantum dot characterized in that facing the outside of the micelle.
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