KR20140070770A - Core/shell quantum rod - Google Patents

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KR20140070770A
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KR
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Patent type
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core
shell
quantum
rod
structured
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Application number
KR20120135162A
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Korean (ko)
Inventor
정경석
채기성
김진욱
조성희
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a core/shell structured quantum rod and, specifically, to a core/shell structured quantum rod with maximized luminescence efficiency. Characteristics of the present invention are that: the core of the core/shell structured quantum rod is formed by mixing two semiconductor particles; and the shell which covers the core is formed by one semiconductor with bigger band gap among two semiconductors. Through the above characteristics, band gap difference between the core and shell is reduced, thereby electrons and positive holes directly related to luminescence of the core/shell structured quantum rod can be existed in a stable state; and high luminance efficiency, high luminance clarity, and high chemical stability can be achieved. In addition, the core/shell structured quantum rod of the present invention forms: the core into alloy semiconductor particles in which cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles and zinc sulfide (ZnS) particles are mixed; and the shell into zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles, thereby blue color having 450-480 nm color wave can be performed.

Description

코어/쉘 구조의 양자막대{Core/shell quantum rod} Both of the core / shell structure bar {Core / shell quantum rod}

본 발명은 코어/쉘 구조의 양자막대에 관한 것으로, 특히 발광효율을 극대화시킨 코어/쉘 구조의 양자막대에 관한 것이다. The present invention relates to both the bar of the core / shell structure in which the maximum, in particular, relates to a quantum efficiency of light emission of the bar core / shell structure.

일반적으로 고체 결정질의 화학적 및 물리적 성질은 결정의 크기와는 무관하다. In general, chemical and physical properties of the crystalline solid is not related with the size of the crystal. 그러나, 고체 결정의 크기가 수 나노 미터의 영역이 될 경우, 그 크기는 결정질의 화학적 및 물리적 성질을 좌우하는 변수가 될 수 있다. However, when the size of the solid crystal is a region of a few nanometers, the size may be a variable influencing the chemical and physical properties of the crystalline. 이와 같은 나노 크기의 입자가 갖는 독특한 성질을 이용하는 나노 기술 중 반도체 소재로서 나노결정(nanocystal, naanocluster) 또는 양자점(quantum dot)을 형성하는 연구는 현재 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. The use of nanotechnology, such as nano-sized particles have unique properties for a semiconductor material R for forming the nanocrystal (nanocystal, naanocluster) or quantum dots (quantum dot) is currently actively conducted worldwide.

특히, 발광층으로 사용하는 반도체를 화학기상증착법(CVD)에 의하여 박막 형태로 제조하였던 기존의 무기 발광 소자는 전기-광변환 효율이 낮아지는 단점이 있었다. In particular, the conventional inorganic light emitting devices who made of a thin film form by a semiconductor chemical vapor deposition (CVD) using a light-emitting layer is electro-there was a drawback that the photoelectric conversion efficiency is lowered. 이에 최근에는 나노 소재를 이용한 고효율의 발광 소자에 대한 관심이 높아지고 있는데, 그 중에서도 수 나노 미터의 크기를 갖는 양자점(quantum dot)은 양자효과(quantum effect)라는 특이한 거동을 나타내며, 고효율 발광 소자를 창출하기 위한 반도체 구조, 생체 내 분자의 발광 표지 등에 활용될 수 있는 것으로 알려져 있다. In recent years, it denotes a peculiar behavior that there growing interest in light emitting device having high efficiency using a nano-material, a quantum dot having a size of several nanometers among others (quantum dot) is a quantum effect (quantum effect), generating a high-efficiency light emitting element semiconductor structures to, it is known that may be utilized such as the light emitting labeling of the molecule in vivo.

양자점 및 그 결정구조가 헥사고날(Hexagonal) 구조로서 일축 방향으로 결정이 성장하여 막대(rod) 형상을 갖는 양자막대(quantum rod)는 그 크기에 따라 다른 파장의 빛을 낸다. Quantum dots, and its crystal structure is a quantum rod having a rod (rod) shaped to determine the growth in uniaxial direction a hexagonal (Hexagonal) structure (quantum rod) will produce light of different wavelengths depending on its size.

일반적으로 이들 입자가 작을 수로 짧은 파장의 빛이 발생하고 입자가 클수록 긴 파장의 빛을 발생하기 때문에, 양자점 및 양자막대의 크기를 적절하게 조절할 필요가 있다. In general the shorter the wavelength of light generated number is smaller the particles and to generate light of a longer wavelength the larger the particle, it is necessary to appropriately adjust the size of the quantum dots and quantum rods.

그런데, 양자점 및 양자막대는 입자 크기가 매우 작아서 표면-부피 비율이 매우 높고, 표면에 위치한 원자들은 반응성이 매우 높아서 주변 입자와의 접촉에 의하여 더 큰 입자로 성장되기 쉽다. However, the quantum dots and quantum rods have a particle size so small that the surface-to-volume ratio is very high, which is located to the surface atoms are likely to be reactive so high growth into larger particles by the contact with the surrounding particles.

이를 방지하기 위하여 침전법, 열분해법, 기상합성법, 주형(template) 합성법 등이 제안되었으며, 초기에 합성된 양자점 및 양자막대는 II-VI, Ⅲ-Ⅴ, Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ, Ⅳ-Ⅵ 의 단일 반도체 입자(CdSe, CdTe, CdS, GaAs, GaP, GaAs-P, Ga-Sb, InAs, InP, InSb, AlAs, AlP, AlSbCulnSe 2 , CulS 2 , AginS 2 , PbS, PbSe, PbTe)로 구성되었다. In order to prevent this have been proposed a precipitation method, a thermal decomposition method, a vapor-phase synthesis method, the mold (template) synthesis method or the like, the quantum dots and quantum rods synthesized initially in the II-VI, Ⅲ-Ⅴ, Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ, Ⅳ-Ⅵ It consisted of a single semiconductor particles (CdSe, CdTe, CdS, GaAs , GaP, GaAs-P, Ga-Sb, InAs, InP, InSb, AlAs, AlP, AlSbCulnSe 2, CulS 2, AginS 2, PbS, PbSe, PbTe) .

하지만, 단일층의 양자점 및 양자막대는 양이온성 표면 또는 음이온성 표면이 외부로부터 보호되지 못하므로 매우 불안정한데, 이를 다른 종류의 반도체로 캡핑(capping)하여 안정적인 양자막대를 형성할 수 있다. However, the quantum dots and quantum rods of a single layer may form a cationic or anionic surface because the surface is not be shielded against the outside together very unstable, and capping (capping) it to a different kind of semiconductor quantum stable rod.

이처럼, 코어(core)/쉘(shell) 구조의 양자막대를 형성하면 밴드갭의 크기를 자유롭게 조절할 수 있는데, 코어/쉘 구조의 양자막대는 크게 I형과 II형으로 구분될 수 있다. Thus, when a core (core) / shell (shell) of the structure, quantum rods may adjust the size of the band gap free, both the bar of the core / shell structure can be largely it is divided into type I and type II.

그 중에서 I형의 코어/쉘 구조에서는 예를 들어 밴드갭이 작은 소재를 코어에 배치 및 형성하고, 밴드갭이 큰 소재를 쉘에 배치 및 형성하면 이들 사이에 일종의 양자우물(quantum well)이 형성되고, 코어가 쉘에 의해 캡핑(capping)되므로 단일 성분의 양자막대에 비하여 안정적이다. Among the core / shell structure of an I-beam, for example the band gap is disposed a little material to the core, and formed, and the band when the gap is arranged and formed for a material in a shell a kind of quantum well therebetween (quantum well) is formed and, since the core is capped (capping) by the shell is stable as compared to both the bar of a single component.

또한, 전자는 양자막대 전체에 퍼져 있으나, 홀(정공)은 코어에만 제한되어 있기 때문에, 홀-표면 재결합에 의한 광산화가 방지되므로 안정적인 발광 특성을 갖게 된다. Further, the former is but spread throughout both the rod, a hole (holes) is because it is limited to the core-hole is prevented by the photo-oxidation surface recombination will have a stable light-emitting property.

즉, 코어/쉘 구조 양자점 중 I형 적층 구조 코어/쉘 양자점은 코어 표면에 코어의 밴드갭보다 넓은 밴드갭을 갖는 쉘이 형성되어 있는 양자점으로서, 코어 표면의 쉘은 코어의 가전자대(valence band)보다 낮은 에너지의 가전자대와 코어의 전도대(conductuion band)보다 높은 에너지의 전도대에 의한 밴드갭을 갖는다. That is, the core / shell structure of the quantum dots of the I-stack structure core / shell quantum dots is a quantum dot with a shell having a large band gap than the band gap of the core to the core surface is formed in the shell of the core surface of the valence band of the core (valence band ) than has a band gap of the conduction band of higher energy than the conduction band of lower valence band energy of the core (conductuion band).

한편, II형의 코어/쉘 구조에서는 밴드갭 보상(offset)이 상이한 물질로 코어/쉘을 형성하면, 홀과 정공이 각각 코어와 쉘에 한정되어 두 물질간의 밴드갭 보상 차이에 해당하는 빛을 발광하게 된다. On the other hand, if the core / shell structure of a type II band gap compensation (offset) to form a core / shell of different materials, the hole and the hole is limited to the respective core and the shell, the light corresponding to the band gap compensating the difference between the two materials to emit light.

이와 같은 코어/쉘(core/shell) 구조를 갖는 양자막대를 구성하면 코어/쉘 조합에 따라 다양한 색상의 빛을 발광할 수 있는데, 예를 들어 코어/쉘 구조의 양자막대는 CdSe/Cds, ZnSe/CdS, CdTe/CdSe, CdSe/CdTe와 같은 구조를 갖는 반도체 입자를 포함한다. Such core / shell (core / shell) by configuring the quantum rod having a structure may be emitting light of various colors according to the core / shell combination, for example, core / shell structure of both bars CdSe / Cds, ZnSe of / CdS, and a semiconductor particle having a structure such as a CdTe / CdSe, CdSe / CdTe.

한편, 이러한 양자점은 그 조성에 따라 발광범위, 발광효율, 화학적 안정성 등이 상이하며, 이에 따라 각 양자점의 응용 범위 및 응용 방법이 제한된다. On the other hand, these quantum dots and the light-emitting range and the luminance efficiency, chemical stability varies depending on its composition, and thus limits the range of applications, and usage of each quantum dot along.

특히, 고효율 발광특성을 갖는 동시에 편광특성 또한 갖는 양자막대의 경우, 발광효율이 양자점에 비해 급속도로 저하되게 된다. In particular, in the case of the two bars at the same time having a high-efficiency light-emitting property has also polarizing characteristics, light emission efficiency is lowered to be rapidly compared with the quantum dot.

이는, 양자막대는 구형을 이루는 양자점과 달리 코어(core) 또는 코어를 감싸는 쉘(shell)의 형태가 막대(rod) 모양으로 이루어져 있어, 코어만으로 이루어지는 양자막대의 경우, 엑시톤(exiton)의 보어반경(Bohr radius) 보다 쉘의 길이가 길어져 양자구속효과(quantum confinement effect)가 작아지게 되기 때문이다. This is because both the bar, unlike the quantum dot forming a spherical core (core) or wraps around the core there is in the form of a shell (shell) consists of a rod (rod) shaped, in the case of the two bars made of only the core, the bore radius of the exciton (exiton) (Bohr radius) than the quantum confinement effect (quantum confinement effect) becomes longer, the length of the shell is because reduced.

그리고, 양자막대는 결정구조가 헥사고날(Hexagonal), 우루차이트(wurtzite) 및 징크블랜드(Zincbland) 중 어느 한 구조로 형성되는데, 이러한 결정구조는 예를 들어, 황화카드뮴(Cds)의 반도체입자를 통해 잘 형성할 수 있다. And, both bars is formed by any of the structure of the crystal structure is hexagonal (Hexagonal), wool difference bit (wurtzite) and zinc blend (Zincbland), such a crystal structure include, for example, semiconductor particles of cadmium sulfide (Cds) a it may be formed through well.

따라서, 코어/쉘로 이루어지는 양자막대는 황화카드뮴을 포함하여 형성하는 것이 바람직한데, 셀렌화카드뮴(CdSe)과 셀렌화아연(ZnSe)을 코어로 사용하고 황화카드뮴을 쉘로 사용할 경우, 양자막대의 컬러영역은 노란색(yellow)에서부터 레드(red) 컬러영역(510 ~ 780nm의 컬러파장) 만을 구현하게 된다. Thus, the core / shell quantum bar made is preferred that forming, including cadmium sulfide, using selenide, cadmium (CdSe) and zinc selenide (ZnSe) to the core and case shell using cadmium sulfide, the color space of the two bars is the only red (red) color space (a color wavelength of 510 ~ 780nm) implementation from yellow (yellow).

즉, 현재의 양자막대의 구성으로는 450 ~ 480nm의 컬러파장을 갖는 블루(blue) 컬러를 구현하기 매우 어려운 실정이다. That is, the both of the current rod configuration is implementing a blue (blue) colors having a color wavelength of 450 ~ 480nm situation extremely difficult.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고효율 발광특성을 갖는 동시에 편광특성을 갖는 코어/쉘 양자막대를 구현하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다. The present invention is to be made to solve the above problems, to implement the core / shell quantum rod having a polarization characteristics at the same time having a high-efficiency light emission characteristics as the first object.

또한, 블루 컬러를 구현할 수 있는 코어/쉘 양자막대를 구현하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다. Further, that for implementing the core / shell quantum bar for implementing a blue color to a second object.

또한, 본 발명은 위의 특성을 갖는 코어/쉘 양자막대를 예를 들어 발광층으로 포함하는 발광 소자를 구현하는 것을 제 3 목적으로 한다. Further, the present invention is to a core / shell quantum bar having the characteristics of the above, for example, implement a light emitting device including the light emitting layer to the third object.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 반도체 입자 및 제 2 반도체 입자가 혼합된 합금 코어(alloy core)와; In order to achieve the object described above, the present invention as the first of a semiconductor particle and a second semiconductor particles mixed core alloy (alloy core); 상기 합금 코어의 표면에 막대(rod) 형상으로 형성되며, 상기 제 1 반도체 입자 및 제 2 반도체 입자 중 큰 밴드갭을 갖는 반도체 입자로 이루어지는 쉘(shell)을 포함하는 코어/쉘 구조 양자막대를 제공한다. Providing a core / shell structure of the quantum rod including a shell (shell) made of semiconductor particles is formed in a bar (rod) shaped on a surface of the alloy core, with a large band gap of the first semiconductor particles and the second semiconductor particles do.

이때, 상기 합금 코어는 상기 쉘을 구성하는 반도체 입자에 비해 밴드갭이 작으며, 상기 제 1 및 제 2 반도체 입자는 CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, CdSeTe, ZnCdSe, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl 2 SnTe 5 In this case, the alloy core had a band gap smaller than the semiconductor particles forming the shell, the first and second semiconductor particles, CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, CdSeTe, ZnCdSe, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl 2 SnTe 5 중 각각 선택된 하나의 반도체 입자로 이루어진다. It made of a single semiconductor particles each selected.

그리고, 상기 합금 코어는 Zn x Cd 1 - x Se, Zn x Cd 1 - x S, CdSe x S 1 -x , ZnTe x Se 1 - x ZnSe x S 1 -x , Zn x ln 1-x S, Zn x ln 1 - x Se, Zn x ln 1 - x Te, Cu x ln 1 - x S, Cu x ln 1 - x Te, GaP x N 1 -x 중 하나의 반도체 입자로 이루어지며, 상기 쉘은 CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaN, GaP 중 하나의 반도체 입자로 이루어진다.( 0 < x < 1) In addition, the alloy core is Zn x Cd 1 - x Se, Zn x Cd 1 - x S, CdSe x S 1 -x, ZnTe x Se 1 - x ZnSe x S 1 -x, Zn x ln 1-x S, Zn x ln 1 - x Se, Zn x ln 1 - x Te, Cu x ln 1 - x S, Cu x ln 1 - made of a single semiconductor particles in the x Te, GaP x N 1 -x , the shell consists of one of the semiconductor particles of CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaN, GaP. (0 <x <1)

또한, 상기 코어는 Zn x Cd 1 - x S합금 반도체 입자로 이루어지며, 상기 쉘은 ZnS 반도체 입자로 이루어지며, 상기 양자막대의 코어는 그 형상이 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 하나를 이루며, 상기 쉘은 상기 양자막대의 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이룬다. In addition, the core is Zn x Cd 1 - made of a x S alloy semiconductor particle, and the shell is made of ZnS semiconductor particles, the core of the two bars either the syntax is that the shape, tawongu, polyhedron, rod-shaped forms, the shell forms either in the form of one of the speed-yi circle, an ellipse, a polygonal shape sectional plane cut in the direction of the two rods.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 코어/쉘 구조 양자막대의 코어를 두 가지 반도체 입자가 혼합되어 이루어지도록 하며, 이러한 코어를 감싸는 쉘은 두 가지 반도체 입자 중 밴드갭이 큰 반도체 입자 중 하나로 이루어지도록 함으로써, 이를 통해, 코어와 쉘 간의 밴드갭 차이가 감소되도록 함으로써, 코어/쉘 구조의 양자막대의 발광과 직접적으로 관련된 전자 및 정공은 보다 안정한 상태로 존재할 수 있으므로, 고발광 효율, 고발광 선명성 및 고화학적 안정성이 달성될 수 있는 효과가 있다. As described above, over, and to occur to the core of the core / shell structure of both bars according to the present invention a mixture of two kinds of semiconductor particles, made surrounding these core-shell is in either of two semiconductors of the band gap is large semiconductor particles, the particles by such that, through which, by so reducing the band gap difference between the core and the shell, electrons and holes associated with light emission directly in both the bar of the core / shell structure can be a more stable state, high luminous efficiency, high luminous clarity and that there is an effect that stability can be achieved.

또한, 본 발명의 코어/쉘 구조 양자막대는 코어를 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와 황화아연(ZnS) 반도체 입자가 혼합된 합금 반도체 입자로 형성하고, 쉘을 황화아연(ZnS) 반도체 입자로 형성함으로써, 450 ~ 480nm의 컬러파장을 갖는 블루(blue) 컬러를 구현할 수 있는 효과가 있다. Also, to form the core core / shell structure of both bars in the invention as cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles and zinc sulfide (ZnS) alloy semiconductor particles are a mixture of the semiconductor particles to form a shell with a zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles Thereby, there is an effect that it is possible to implement a blue (blue) colors having a color wavelength of 450 ~ 480nm.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양자막대를 개략적으로 도시한 도면. 1 is a block diagram illustrating a quantum rod according to an embodiment of the invention.
도 2는 각 반도체 입자의 밴드갭을 나타낸 그래프. Figure 2 is a graph showing the band gaps of the semiconductor particles.
도 3은 본 발명의 실시예에 다른 밴드갭을 나타낸 그래프. Figure 3 is a graph showing a different band gap to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프. Figure 4 is a graph showing the emission spectrum according to an embodiment of the invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. With reference to the drawings, a description will be given of an embodiment according to the present invention;

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양자막대를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a block diagram illustrating a quantum rod according to an embodiment of the invention.

우선, 본 발명에 이용되는 양자막대(100)에 대해 간단히 설명하면, 수 나노 미터의 크기를 갖는 양자막대(100)는 양자효과(quantum effect)라는 특이한 거동을 나타내며, 고효율 발광 소자를 창출하기 위한 반도체 구조, 생체 내 분자의 발광 표지 등에 활용될 수 있는 것으로 알려져 있다. First of all, a brief description of both bars 100 used with the present invention, the quantum rod 100 with a size of nanometers represent the characteristic behavior of the quantum effect (quantum effect), for generating a high-efficiency light emitting element semiconductor structures, it is known that may be utilized such as the light emitting labeling of the molecule in vivo.

이러한 양자막대(100)에 대한 연구는 나노 결정의 크기와 표면 등과 같은 나노 결정의 구조를 나노 미터의 영역에서 변화시켜 결정의 물성 즉, 밴드갭(band gap)을 변화시키는 것을 그 기본 원리로 한다. Study on such a quantum rod 100 that by changing the structure of the nanocrystal, such as the size and the surface of the nanocrystals in the region of nanometers, which changes the physical properties of the crystal that is, the band gap (band gap) as a basic principle .

반도체 소재를 비롯하여 각각의 물질들은 원자 전자궤도가 분자 전자궤도로 전환되면서 결합한다. Each of the materials including a semiconductor material are combined as an atomic electron orbital electron transition from a molecular orbital. 분자 전자궤도는 원자상태의 2쌍의 전자궤도가 각각 참여하여 결합궤도(Bonding Molecular Orbital)와 반결합궤도(Antibonding Molecular Orbital)를 각각 형성한다. Molecule electron trajectory by the electron orbit of the second pair of atomic each join to form a combined trajectory (Bonding Molecular Orbital) and anti-bonding orbit (Antibonding Molecular Orbital), respectively.

이때, 많은 결합궤도들에 의하여 형성된 띠를 가전자대(Valence Band)라고 하고, 많은 반결합궤도들에 의하여 형성된 띠를 전도대(Conduction Band)라고 한다. At this time, the band formed by a number of bonding orbit is called the valence band (Valence Band) is called, and the conduction band (Conduction Band) the strip is formed by a number of half-orbit coupling.

가전자대(valence band)의 가장 높은 에너지 레벨을 HOMO(highest occupied molecular orbital)라 칭하고, 전도대(conduction band)의 가장 낮은 에너지 레벨로 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)라 칭하는데, HOMO 레벨과 LUMO 레벨의 에너지 차이가 밴드갭(band gap)이라 정의된다. Valence band and the highest energy level (valence band) referred to as HOMO (highest occupied molecular orbital), the conduction band, to referred to as (lowest unoccupied molecular orbital) LUMO lowest energy level (conduction band) of the HOMO level and the LUMO level It is defined as an energy difference between the band gap (band gap).

여기서, 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 도시한 바와 같이 코어(core)(110)를 감싸는 쉘(shell)(120)의 형태가 막대(rod) 모양으로 이루어져 있다. Here, the core / shell structure of both rods 100 surrounding the core (core) (110) as shown in the form of a shell (shell) (120) consists of a rod (rod) shaped.

이러한 양자막대(100)의 코어(110)는 3 ~ 1000nm의 나노결정 사이즈를 가지며, 양자막대(100)의 전체적인 크기는 10 ~ 10000nm의 나노결정 사이즈를 갖는다. The core 110 of the two bars (100) has a nano-crystal size of 3 ~ 1000nm, the overall size of the two rods 100 has a nanocrystal size of 10 ~ 10000nm.

이때, 코어(110)는 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 형태를 이룰 수 있으며, 이를 감싸는 쉘(120)은 장축과 단축을 가는 로드(rod) 형태를 가지며, 양자막대(100)의 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이룰 수 있다. At this time, the core 110 can achieve any form of sphere, tawongu, polyhedron, rod-shaped shell (120) surrounding it has a rod (rod) type thin the long and short axes, speed of the two bars (100) the cutting surface is cut in the direction W, it can form the ellipse, which forms one of the polygonal shape.

한편, 쉘(120)은 그 단축 대 장축의 비율이 1:1.1 내지 1:30의 범위를 가짐으로써 다양한 비율을 가질 수 있다. On the other hand, the shell 120 is the ratio of the speed versus the long axis 1 may have a different rate by having a range of 1.1 to 1:30.

이와 같이 구성되는 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 전도대(conduction band)에서 가전자대(valence band)로 들뜬 상태의 전자가 내려오면서 형광을 발생시키게 된다. The core / shell structure of both rod 100 that is configured as is, thereby coming in the electron excited state of a valence band (valence band) down the conduction band (conduction band) generates the fluorescence.

이러한 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 일반적 형광 염료와는 다른 성질을 갖는데, 같은 물질의 코어로 구성되더라도 입자의 크기에 따라 형광 파장이 달라지게 된다. These core / shell structure of both bars 100 generally with fluorescent dyes is gatneunde different properties, even if composed of a core of such material is a fluorescent wavelength it varies according to the size of the particles. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 형광을 내며, 입자 크기를 조절함으로써 원하는 가시광선 영역대의 빛을 거의 다 낼 수 있는 것이 특징이다. That is, the quality, the size of particles smaller naemyeo the fluorescence of short wavelength, is characterized by that can almost be the desired visible light band light by controlling the particle size.

이러한 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 양자효율(quantum yield)이 높아, 매우 강한 형광을 발생시킬 수 있는 것이 또 다른 특징이다. These core / shell structure of both bars 100, it is another feature which increases the quantum efficiency (quantum yield), can generate a very strong fluorescence.

특히, 막대 모양을 이루는 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 특정 방향의 빛만을 투과시키며 나머지 빛은 흡수하거나 반사시키는 편광특성을 갖는다. Specifically, a core / shell structure of both bars 100, forming a bar-shaped sikimyeo transmit only light in a specific direction and has a polarization property to the remaining light is absorbed or reflected.

즉, 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 양자막대(100)로 입사된 빛 중 특정파장의 빛만을 흡수하거나 반사시키는 특성을 가진다. That is, the core / shell structure of both bars 100 has the property of absorbing only light of a particular wavelength or the reflection of the light incident on the quantum rod 100. The 이때, 양자막대(100)의 편광축은 양자막대(100)의 길이방향을 따라 형성되므로, 빛은 양자막대(100)의 길이방향에 평행한 편광성분은 흡수 및 반사되고, 양자막대(100)의 길이방향에 수직한 편광성분은 양자막대를 투과하게 된다. In this case, the polarization axes of the two bars (100) are formed along the length of the two rods 100, the light polarization component parallel to the longitudinal direction of both the rod 100 is absorbed and the reflection of the two bars (100) a polarized light component perpendicular to the longitudinal direction is transmitted through the quantum rods.

이러한 구조를 갖는 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 형광 물질이므로 UV등의 광원을 필요로 하며, UV광원이 코어/쉘 구조 양자막대(100)에 조사됨으로써 다양한 색상을 구현할 수 있다. The core / shell structure of both bars 100 having such a structure because it is a fluorescent material, requires a light source such as UV, whereby UV light is irradiated to the core / shell structure of both bars 100 may implement a variety of colors.

이때, 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 편광특성을 가짐으로써, 양자막대(100)로 입사된 빛 중 특정파장의 빛만을 선택적으로 투과시키게 된다. In this case, thus a core / shell structure of both bars 100 by having a polarization property, the light only light of a specific wavelength selectively transmit incident on both of the rod 100. The

이러한 코어/쉘 구조 양자막대(100) 발광소자를 액정표시장치에 적용될 경우, 별도의 한쌍으로 이루어지는 편광판 중 하나를 삭제할 수 있으며, 양자막대(100)가 빛을 반사할 경우, 광손실을 최소화할 수 있다. When applied to such a core / shell structure of both bars 100, the light emitting element the liquid crystal display device, it is possible to delete one of the polarizing plate formed of a separate pair, a quantum rod 100. When the reflection light, to minimize the light loss can.

즉, 양자막대(100)로 입사된 빛 중 양자막대(100)의 길이방향에 수직한 편광축을 갖는 빛만이 양자막대(100)를 통과시키는 반면 나머지 빛들은 반사되도록 구성할 경우, 반사된 빛은 편광상태가 변화되어 자연광에 가까운 산란광으로 재생시킬 수 있다. That is, when only light having a polarization axis perpendicular to the longitudinal direction of both rod 100 of the light incident on the quantum rod 100 is configured so that, while passing the quantum rod 100 remaining light are reflected, the reflected light is the polarization state is changed can be regenerated as close to natural light scattering.

이렇게 재생된 산란광은 다시 양자막대(100)로 재공급되고, 이중 일부 빛은 다시 양자막대(100)를 투과하고 나머지 빛은 또 다시 반사됨으로써, 빛의 재생이 끊임없이 반복됨으로써 이러한 빛의 순환을 통해서 광손실을 최소화할 수 있다. The thus reproduced scattered light is supplied again back to both the bar (100), some of the light is again transmitted through the quantum rod 100, and the remaining light is also being re-reflection of light reproducing constantly repeated by being through the rotation of this light it can minimize light loss.

이때, 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 코어(110)를 감싸는 쉘(120)이 코어(110)의 가전자대(valence band)보다 낮은 에너지의 가전자대와 코어(110)의 전도대(conductuion band)보다 높은 에너지의 전도대에 의한 밴드갭을 갖는데, 이때, 본 발명의 실시예에 따른 코어(110)는 두 가지 반도체 입자가 혼합되어 이루어지며, 이러한 코어(110)를 감싸는 쉘(120)은 두 가지 반도체 입자 중 밴드갭이 큰 반도체 입자 중 하나로 이루어질 수 있다. At this time, the conduction band of the core / shell structure of both bars 100, a core 110, a surrounding shell 120, a core 110, a valence band (valence band) the valence band and the core 110 of the lower energy than the (conductuion band ) than gatneunde a band gap according to the conduction band of the high energy, at this time, made core 110 according to an embodiment of the present invention is a mixture of two kinds of semiconductor particles, surrounding this core 110. shell 120 has two two kinds of semiconductor particles, the band gap may be accomplished in one of the large semiconductor particles.

즉, 코어(110)는 CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, CdSeTe, ZnCdSe, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl 2 SnTe 5 That is, the core 110 CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP , GaSb, AlP, AlN, AlAs , AlSb, CdSeTe, ZnCdSe, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl 2 SnTe 5 중 선택된 2개의 반도체 입자가 혼합되어 이루어지며, 쉘(120)은 두 가지 반도체 입자 중 밴드갭이 큰 반도체 입자 중 하나로 이루어질 수 있다. The two semiconductor particles selected one consists of a mixture, the shell 120 may be formed as one of a large band gap semiconductor particles are of two semiconductor particles.

일예로, 코어(110)는 황화아연(ZnS) 반도체 입자와 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자가 혼합된 합금(alloy) 반도체 입자로 이루어지며, 이러한 코어(110)를 감싸는 막대 형상의 쉘(120)은 황화아연(ZnS) 반도체 입자로 이루어지도록 형성하는 것이다. As an example, the core 110 is zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles and the cadmium sulfide (CdS) consists of an alloy blend is a semiconductor particles (alloy) semiconductor particles, the shell 120 of the rod-shaped surrounding these core 110 It is formed to consist of a zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles.

여기서, 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자는 헥사고날(Hexagonal), 우루차이트(wurtzite) 및 징크블랜드(Zincbland) 중 어느 한 결정구조를 갖는 양자막대(100)를 형성하는데, 매우 필요한 반도체 입자이다. Here, cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles to form the quantum rod 100 having any one of the crystal structure of the hexagonal (Hexagonal), wool difference bit (wurtzite) and zinc blend (Zincbland), is very necessary semiconductor particles.

그리고, 황화아연(ZnS) 반도체 입자는 450 ~ 480nm의 컬러파장을 갖는 블루(blue) 컬러를 구현할 수 있는 반도체 입자로, 양자막대(100)의 코어(110)를 황화아연(ZnS) 반도체 입자와 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자가 혼합된 합금(alloy) 반도체 입자로 형성함으로써, 블루 컬러를 구현할 수 있는 양자막대(100)를 구현할 수 있다. In addition, zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles, the semiconductor particles that can be implemented for blue (blue) colors having a color wavelength of 450 ~ 480nm, the core 110 of the two bars (100) of zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles and cadmium sulfide (CdS) the alloy mixture of semiconductor particles (alloy) to form a semiconductor particle, can be implemented both rod 100 that can implement a blue color.

그리고, 이러한 코어(110)를 감싸는 쉘(120)을 황화아연(ZnS) 반도체 입자로 형성함으로써, 본 발명의 양자막대(100)는 고효율의 발광효율을 갖는 코어/쉘 구조의 양자막대(100)를 구현할 수 있다. And, surrounding this core 110 by forming the shell 120 into the zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles, quantum rods 100 of the present invention, both the bar 100 of the core / shell structure having a light emitting efficiency of the high efficiency a it can be implemented.

즉, 양자막대(도 1의 100)의 발광과 직접적으로 관련된 전자 및 정공은 보다 안정한 상태로 존재할 수 있으므로, 고발광 효율, 고발광 선명성 및 고화학적 안정성이 달성될 수 있는 것이다. That is, electrons and holes associated with light emission directly in both the bar (100 in FIG. 1) is that it be present in a more stable state, a high luminous efficiency, high luminous clarity and high chemical stability can be achieved. (위치 이동) (SHIFT)

이러한 본 발명의 실시예에 따른 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 두 가지의 반도체 입자가 혼합된 코어(110)와 쉘(120)이 코어(110)를 이루는 두 가지 반도체 입자 중 밴드갭이 큰 반도체 입자로 이루어지는 구조를 갖게 된다. These are two of the semiconductor particles, the band gap of this embodiment the core / shell structure of the quantum rod 100 is a two semiconductor particles mixed core 110 and shell 120 in accordance with the invention that make up the core 110 It will have a structure consisting of a large semiconductor particles.

이와 같은 코어/쉘 구조 양자막대(100)는 일반적인 코어/쉘 구조를 갖는 양자막대와 달리, 코어(110)와 쉘(120)의 밴드갭 차가 적어지게 됨으로써, 이로 인하여, 들뜬 상태의 양자막대(100) 내부에 발생한 전자와 정공의 양자역학적 파동함수가 보다 잘 유지될 수 있게 된다. Such a core / shell structure of both rod 100 is typical core / contrast to both rods having a shell structure, whereby the band gap difference between the core 110 and the shell 120 be reduced, Due to this, the excited quantum rods ( 100) the quantum mechanical wave functions of electrons and holes generated inside it is possible to be kept better.

즉, 코어(110)와 쉘(120) 간의 밴드갭 차이가 감소되도록 디자인된 본 발명의 코어/쉘 구조로 인하여 본 발명의 코어/쉘 구조의 양자막대(100)의 발광과 직접적으로 관련된 전자 및 정공은 보다 안정한 상태로 존재할 수 있으므로, 고발광 효율, 고발광 선명성 및 고화학적 안정성이 달성될 수 있는 것이다. That is, the core 110 and the shell 120, the band gap difference of the present invention designed to reduce the core / due to the shell structure of the electrons involved in emission directly in both the bar 100 of the core / shell structure of the present invention and between a hole is that it be present in a more stable state, a high luminous efficiency, high luminous clarity and high chemical stability can be achieved.

전술한 바와 같이 본 발명을 따르는 코어/쉘 구조 양자막대(100)의 가장 큰 특징은 코어(110)와 쉘(120) 간의 밴드갭 차이가 감소될 수 있도록, 특징적인 밴드갭을 갖는 합금 반도체 입자 코어(110)와 코어(110)의 합금 반도체 입자 중 하나의 반도체 입자로 이루어지는 쉘(120)을 선택하여, 양자막대(100)로 디자인함으로써 달성할 수 있다. The biggest feature alloy semiconductor particles having a characteristic band gap to allow the band gap difference between the core 110 and the shell 120, the reduction of a core / shell structure of both bars 100, according to an embodiment of the present invention as described above, by selecting the core 110 and core 110 alloy shell 120 made of a semiconductor particle of the semiconductor particles it can be achieved by design in both the bar (100).

이를 고려하여, 코어(110)는 Zn x Cd 1 - x Se, Zn x Cd 1 - x S, CdSe x S 1 -x , ZnTe x Se 1 -x ZnSe x S 1-x , Zn x ln 1 - x S, Zn x ln 1 - x Se, Zn x ln 1 - x Te, Cu x ln 1 - x S, Cu x ln 1 - x Te, GaP x N 1 -x 중 선택되어 이루어질 수 있으며, 쉘(120)은 코어(110)를 이루는 두 가지 반도체 입자 중 밴드갭이 큰 반도체 입자로 이루어질 수 있다.(0 < x < 1) In consideration of this, the core 110 is Zn x Cd 1 - x Se, Zn x Cd 1 - x S, CdSe x S 1 -x, ZnTe x Se 1 -x ZnSe x S 1-x, Zn x ln 1 - x S, Zn x ln 1 - x Se, Zn x ln 1 - x Te, Cu x ln 1 - x S, Cu x ln 1 - x Te, may be made are selected from GaP x 1 -x N, the shell ( 120) may be formed of a large band gap semiconductor particles are of two semiconductor particles forming the core (110). (0 <x <1)

이때, 양자막대(100)는 결정구조가 헥사고날(Hexagonal), 우루차이트(wurtzite) 및 징크블랜드(Zincbland) 중 어느 한 구조로 형성되는데, 이러한 결정구조는 황화카드뮴(Cds)의 반도체 입자를 통해 잘 형성할 수 있으므로, 황화카드뮴(Cds)을 포함하는 반도체 입자를 포함하는 것이 바람직하다. At this time, both the bar 100 is formed by any of the structure of the crystal structure is hexagonal (Hexagonal), wool difference bit (wurtzite) and zinc blend (Zincbland), such a crystal structure of the semiconductor particles of cadmium sulfide (Cds) so well it can be formed by, preferably comprises a semiconductor particles including cadmium sulfide (Cds).

특히, 450 ~ 480nm의 컬러파장을 갖는 블루(blue) 컬러를 구현하고자, 코어(110)를 황화아연(ZnS) 반도체 입자와 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자가 혼합된 합금(alloy) 반도체 입자로 형성하고, 쉘(120)을 황화아연(ZnS) 반도체 입자로 형성한다. In particular, to implement a blue (blue) colors having a color wavelength of 450 ~ 480nm, forming the core 110 to a zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles and the cadmium sulfide (CdS) The alloy mixture of semiconductor particles (alloy) semiconductor particles and, to form the shell 120 with zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles.

이에 대해 도 2a ~ 2b를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다. In reference to Figure 2a ~ 2b against the will explore in more detail.

도 2a ~ 2b는 각 반도체 입자의 밴드갭을 나타낸 그래프이다. Figure 2a ~ 2b are graphs illustrating a band gap of the semiconductor particles.

먼저 도 2a에 도시한 바와 같이, 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자는 황화아연(ZnS) 반도체 입자에 비해 높은 가전자대(valence band)를 가지며, 낮은 전도대(conductuion band)를 갖는다. First, as shown in Figure 2a, cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles have a higher valence band (valence band) than the zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles, and has a lower conduction band (conductuion band).

그리고, 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와 황화아연(ZnS) 반도체 입자가 혼합된 합금 반도체 입자(ZnCdS)는 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자에 비해 낮은 가전자대(valence band)를 가지며, 높은 전도대(conductuion band)를 가지며, 황화아연(ZnS) 반도체 입자에 비해서는 높은 가전자대(valence band)를 가지며, 낮은 전도대(conductuion band)를 갖는다. And, cadmium sulfide (CdS) of the semiconductor particles and of zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles mixed alloy semiconductor particles (ZnCdS) has a low valence band (valence band) than the cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles, high conduction band (conductuion has a band), as compared to zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles have a higher valence band (valence band), it has a lower conduction band (conductuion band).

즉, 도 2b에 도시한 것과 같이, 종래 코어/쉘 구조의 양자막대에서 코어를 구성하는 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와, 본 발명의 일 실시예에 따라 코어(도 1의 110)로 사용될 수 있는, 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와 황화아연(ZnS) 반도체 입자가 혼합된 합금 반도체 입자(ZnCdS)의 밴드갭 차이는 약 1eV를 갖는다. That is, as shown in Figure 2b, a conventional core / cadmium sulfide (CdS) semiconductor particle shell constituting the core in both the bar of the structure and, according to one embodiment of the present invention can be used as the core (110 of FIG. 1) which, cadmium sulfide (CdS) band gap difference between the semiconductor particles and of zinc sulfide (ZnS) with a semiconductor particle mixing alloy semiconductor particles (ZnCdS) is from about 1eV.

이에 반하여, 도 2c에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 코어(도 1의 110)로 사용될 수 있는, 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와 황화아연(ZnS) 반도체 입자가 혼합된 합금 반도체 입자(ZnCdS)와 쉘로 사용되는 황화아연(ZnS) 반도체 입자의 밴드갭 차이는 약 0.5eV를 갖게 되는 것이다. On the other hand, as shown in Figure 2c, in accordance with an embodiment of the invention the core (Fig. 1 of 110) with a, cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles and zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles that can be used as a mixed alloy semiconductor particles (ZnCdS) and a shell of zinc sulfide (ZnS) band gap difference of the semiconductor particles used will have to be approximately 0.5eV.

따라서, 블루 컬러를 구현할 수 있는 코어/쉘 구조 양자막대를 형성하면서, 종래와 같이 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자로 코어를 형성하고, 황화아연(ZnS) 반도체 입자로 쉘을 형성하는 경우의 코어와 쉘의 밴드갭은 약 1.5eV를 갖게 되나, 본 발명의 실시예와 같이 코어(도 1의 110)를 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와 황화아연(ZnS) 반도체 입자가 혼합된 합금 반도체 입자(ZnCdS)로 형성하고, 쉘(도 1의 120)을 황화아연(ZnS) 반도체 입자로 형성하는 경우의 코어(도 1의 110)와 쉘(도 1의 120)의 밴드갭은 약 0.5eV를 갖게 구현할 수 있는 것이다. Therefore, in the case of, forming a core / shell structure of both bars that can implement the blue color, and form the core as cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles as in the prior art, to form a shell with a zinc sulfide (ZnS) semiconductor particle core and of the shell, but have a band gap of about 1.5eV, as in the embodiment of the invention the core (110 of FIG. 1), the cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles and zinc sulfide (ZnS) semiconductor alloy particles are mixed semiconductor particles (ZnCdS ) formation, and the shell (120 of FIG. 1), zinc sulfide (ZnS), the band gap of the core (110 of FIG. 1) and the shell (120 in FIG. 1) in the case of forming a semiconductor particles have an approximately 0.5eV to implement that would be.

즉, 본 발명의 코어/쉘 구조의 양자막대(도 1의 100)는 코어(도 1의 110)와 쉘(도 1의 120) 간의 밴드갭 차이를 감소시킬 수 있어, 양자막대(도 1의 100)의 발광과 직접적으로 관련된 전자 및 정공은 보다 안정한 상태로 존재할 수 있으므로, 고발광 효율, 고발광 선명성 및 고화학적 안정성이 달성될 수 있는 것이다. That is, both the bar of the core / shell structure of the present invention (100 of Figure 1) it is possible to reduce the band gap difference between the core (Fig. 110 1) and the shell (120 in FIG. 1), and both bars (in Fig. 1 electrons and holes associated with light emission directly in 100) that it will be present in a more stable state, a high luminous efficiency, high luminous clarity and high chemical stability can be achieved.

이에 따라, 전자의 파장함수는 코어(도 1의 110)에 갇혀 있지만, 홀(정공)의 파장 함수는 코어(도 1의 110) 및 쉘(도 1의 120)에 분산되므로 편광 능력을 가질 수 있고, 코어(도 1의 110)에 사용되는 합금의 특성 상 표면 결함이 제거되어 신뢰도가 좋고 높은 발광 효율을 갖게 된다. Accordingly, wavelength function of the former is the core wave function of the confined, but the hole (holes) (Fig. 110 1) is so distributed in the core (110 of Fig. 1) and the shell (Fig. 120 1) have a polarizing ability and, the core is a characteristic of surface defects of the alloy to be used is removed (Fig. 110 1), the reliability is good to have a high luminous efficiency.

아울러, 위에서는 본 발명의 양자막대(도 1의 100)의 구조로서 예를 들어 합금 형태의 코어(도 1의 110)와 이 코어(도 1의 110)를 캡핑(capping)하는 쉘(도 1의 120)만을 도시하였으나, 분산 용매에 따라 양자막대(도 1의 100)를 에워싸는 유기결합체(ligand)가 사용될 수 있다. In addition, the above both bars of the present invention as the structure of the (100 in FIG. 1) for example, an alloy in the form of core (Fig. 110 1) and the core (110 of FIG. 1) for capping (capping) the shell (Fig. 1 120), but only shown, a quantum rod (the organic binder (ligand surrounding the 100) in FIG. 1) may be used in accordance with the dispersion solvent. 이 유기결합체의 말단은 분산 용매에 따라 지용성/소수성 유기결합체(hydrophobic ligand), 수용성 유기결합체(hydrophilic ligand), 또는 실리콘계 유기결합체(silicon ligand)를 가질 수 있다. Terminus of the organic binder may have a hydrophobic / hydrophobic organic binder (hydrophobic ligand), a water-soluble organic binder (hydrophilic ligand), or a silicon-based organic binder (silicon ligand) according to the dispersion solvent.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 보다 상세하게 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다. Or less, but it will be described in more detail to the present invention with reference to examples, to which the present invention is not limited only to an embodiment.

실시예 Example

황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와 황화아연(ZnS) 반도체 입자가 혼합된 합금 반도체 입자 코어/ 황화아연(ZnS) 쉘 양자막대의 합성 Cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles and zinc sulfide (ZnS) with a semiconductor particle mixing alloy semiconductor particle core / zinc sulfide (ZnS) synthesis of the shell quantum bar

Cd 분말을 옥타데아민(octadecylamine, 이하 "OA"라 칭함)에 여서 Cd-OA착물용액과 Zn 분말을 OA에 녹여서 Zn-OA착물용액을 만들었다. Dissolving a Cd powder to octadecyl amine (octadecylamine, hereinafter "OA" referred to) OA-OA complex solution to yeoseo Cd and Zn powder and made the Zn-OA complex solution.

그리고, Cd-OA착물용액과 Zn-OA착물용액을 교반하면서 반응온도를 300도로 조절하였다. Then, the reaction temperature was adjusted to 300 degrees with stirring Cd-OA complex solution and Zn-OA complex solution.

반응이 종결되면, 반응 혼합물의 온도를 가능한 빨리 상온으로 떨어뜨리고, 비용매(non-solvent)인 에탄올을 부가하여 원심분리를 실시하였다. After the reaction was completed, dropping the temperature of the reaction mixture was dropped to room temperature as soon as possible, and centrifugation was performed by adding the non-solvent (non-solvent) ethanol. 원심분리된 침전을 제외한 용액의 상등액은 버리고, 침전은 톨루엔(toluene)에 분산시켜 459nm에서 발광하는 Zn x Cd 합금 나노결정 용액을 합성하였다. The supernatant of the solution excluding the centrifuged precipitates was discarded, the precipitate was synthesized Zn x Cd alloy nanocrystal solution which emits light at 459nm was dispersed in toluene (toluene).

그리고, 합성한 Zn x Cd 합금 나노결정 용액을 반응물에 첨가한 후S-OA 착물 용액을 천천히 가하여 약 1시간 동안 270도의 반응온도에서 반응시켰다. And, followed by the addition of a synthetic Zn x Cd alloy nanocrystal solution was added to the reaction slowly, S-OA complex solution were reacted at 270 ° for about 1 hour while the reaction temperature.

그리고, 반응이 종결되면, 반응 혼합물의 온도를 가능한 빨리 상온으로 떨어뜨리고, 비용매(non-solvent)인 에탄올을 부가하여 원심분리를 실시하였다. Then, when the completion of the reaction, the possible temperature of the reaction mixture dropping quickly dropped to room temperature, centrifugation was performed by adding the non-solvent (non-solvent) ethanol. 원심분리된 침전을 제외한 용액의 상등액은 버리고, 침전은 톨루엔(toluene)에 분산시켜 459nm에서 발광하는 Zn x Cd 1 - x S 합금 나노결정 용액을 합성하였다. Supernatant excluding the centrifuged precipitates was discarded solution, precipitation is Zn x Cd 1 which emits light at 459nm was dispersed in toluene (toluene) - was synthesized x S alloy nanocrystal solution.

그리고, 이와 별도로 Zinc sulfate를 도데실아민(dodecylamine)과 함께 약 1시간 동안 80도로 건조 한 후, 3시간 동안 교반하였다. And, this separate for about one hour with the Zinc sulfate and dodecylamine (dodecylamine) and then dried 80 °, and the mixture was stirred for 3 hours.

그리고, 가루 상태의 황(sulfur)을 주입하고, 약 10분간 교반한 후, 오토클레이브(autoclave)에서 약 1시간 30분동안 200도의 반응온도에서 교반하였다. And, injecting a powder state sulfur (sulfur), and the mixture was stirred at after stirring for about 10 minutes, the autoclave (autoclave) of about 1.5 hours at the reaction temperature for a period of 200 degrees.

이후, HX(X=F, Cl, Br, I)가스를 주입한 후, 원심분리를 실시하였다. Since, HX (X = F, Cl, Br, I) and then injected with gas, and was subjected to centrifugal separation. 원심분리된 침전을 제외한 용액의 상등액은 버리고, 침전은 톨루엔(toluene)에 분산시킨 후, ZnxCd 1 -xS 합금 나노결정 표면에 ZnS 나노결정을 성장시켜, ZnxCd 1 -xS / ZnS 코어/쉘 구조의 양자막대를 합성하였다. After the supernatant is discarded except the centrifuged precipitate solution, precipitation was dispersed in toluene (toluene), ZnxCd 1 -xS alloy nanocrystals to grow ZnS nanocrystal on the surface, of 1 ZnxCd -xS / ZnS core / shell structure quantum rods were synthesized.

이와 같은 제조된 합금 반도체 입자 코어와 코어의 합금 반도체 입자 중 하나의 반도체 입자로 이루어지는 쉘로 이루어지는 양자막대의 밴드갭은 도 3에 도시하였다. The band of the same alloy of the produced alloy particles semiconductor core and shell, the core consisting of one of the semiconductor particles in the particles of the semiconductor quantum bar gap was shown in Fig.

본 발명의 실시예와 같이 코어를 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와 황화아연(ZnS) 반도체 입자가 혼합된 합금 반도체 입자로 형성하고, 쉘을 황화아연(ZnS) 반도체 입자로 형성하는 경우의 코어와 쉘의 밴드갭은 약 0.5eV를 갖게 구현할 수 있어, 코어/쉘 구조의 양자막대는 코어와 쉘 간의 밴드갭 차이를 감소시킬 수 있어, 양자막대의 발광과 직접적으로 관련된 전자 및 정공은 보다 안정한 상태로 존재할 수 있으므로, 고발광 효율, 고발광 선명성 및 고화학적 안정성이 달성될 수 있다. And forming a core as in the embodiment of the present invention as cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles and zinc sulfide (ZnS) with a semiconductor particle mixing alloy semiconductor particles, in the case of forming the shell with zinc sulfide (ZnS) semiconductor particle core and the band gap of the shell can be implemented to have an approximately 0.5eV, a core / shell structure of the quantum rod can reduce the band gap difference between the core and the shell, electrons and holes are more stable to light emission associated with the direct of the two bars since as may be present, a high luminous efficiency, high luminous clarity and high chemical stability can be achieved.

그리고, 본 발명의 실시예의 양자막대의 발광 스펙트럼은 도 4에 도시하였다. Then, the light emission spectrum of the quantum rod of the present invention is performed is shown in FIG. 도 4를 통해서, 본 발명의 실시예에 따른 코어를 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와 황화아연(ZnS) 반도체 입자가 혼합된 합금 반도체 입자로 형성하고, 쉘을 황화아연(ZnS) 반도체 입자로 형성하는 경우의 코어/쉘 구조 양자막대는 450 ~ 480nm의 컬러파장을 갖는 블루(blue) 컬러를 구현할 수 있다. Through 4, to form a core in accordance with an embodiment of the present invention as cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles and zinc sulfide (ZnS) with a semiconductor particle mixing alloy semiconductor particles to form a shell with a zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles the core / shell structure in the case of both the rod may implement a blue (blue) colors having a color wavelength of 450 ~ 480nm.

이와 같이, 본 발명에 따라 코어(도 1의 110)를 2개 이상의 서로 다른 밴드갭을 갖는 소재를 혼합하여 예를 들어 합금 형태로 배치 및 형성하고, 코어(도 1의 110)를 구성하는 소재 중에서 밴드갭이 큰 소재를 쉘(도 1의 120)로 배치 및 형성하면, 고효율의 발광 효율을 얻을 수 있다. In this way, the material constituting the core (110 of FIG. 1) at least two from each other by mixing a material having a different band gap, for example, is arranged and formed in an alloy form, a core (FIG. 110: 1) in accordance with the invention When in band gap is disposed and formed for a material in a shell (120 in FIG. 1), it is possible to obtain a high efficiency of light emission efficiency.

따라서 본 발명에 따른 양자막대(도 1의 100)를 발광층에 활용하는 등의 방법으로 다양한 발광 소자에 적용할 수 있다. Thus, for example, by utilizing both the bar (100 in FIG. 1) according to the invention in the light-emitting layer can be applied to various light-emitting device.

특히 유기발광소자의 유기박막 특히 발광층 형성시 유용하다. In particular, an organic thin film of the organic light-emitting device is particularly useful when the light-emitting layer is formed. 양자막대(도 1의 100)를 발광층에 도입하고자 하는 경우에는 진공증착법, 스퍼터링법, 프린팅법, 코팅법, 잉크젯방법, 전자빔을 이용한 방법 등을 이용할 수 있다. If to be introduced both bars (100 in FIG. 1) in the light emitting layer it may be carried out using a vacuum deposition method, a sputtering method, a printing method, a coating method, an inkjet method, a method using an electron beam or the like.

여기에서 유기박막으로는, 발광층 이외에 전자전달층, 정공전달층 등과 같이 유기 전계발광 소자에서 한 쌍의 전극 사이에 형성되는 유기 화합물로 된 막을 지칭한다. Here, an organic thin film is, in addition to the light emitting layer refers to an electron transport layer, in the organic electroluminescent device, such as a hole transport layer of an organic compound is formed between a pair of electrode films.

이러한 유기발광소자는 통상적으로 알려진 양극/발광층/음극, 양극/버퍼층/발광층/음극, 양극/정공전달층/발광층/음극, 양극/버퍼층/정공전달층/발광층/음극, 양극/버퍼층/정공전달층/발광층/전자전달층/음극, 양극/버퍼층/정공전달층/발광층/정공차단층/음극 등의 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The organic light-emitting device is typically known as an anode / light emitting layer / cathode, anode / buffer layer / light emitting layer / cathode, anode / hole transport layer / light emitting layer / cathode, anode / buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / cathode, anode / buffer layer / hole transport be formed of a layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode, anode / buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer structure, such as / cathode, but is not limited to this.

이때 버퍼층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 구리 프탈로시아닌(copperphthalocyanine), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene 16nylene), 또는 이들의 유도체를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The material of the case a buffer layer may be a conventional material used, preferably, copper phthalocyanine (copperphthalocyanine), polythiophene (polythiophene), polyaniline (polyaniline), polyacetylene (polyacetylene), polypyrrole (polypyrrole), polyphenylene vinylene (polyphenylene 16nylene), or be used, but a derivative thereof, and the like.

정공전달층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리트리페닐아민(polytriphenylamine)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The material of the hole transport layer may be a conventional material used, preferably, but can use the poly triphenylamine (polytriphenylamine), not limited to this.

전자전달층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리옥사디아졸(polyoxadiazole)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The material of the electron transport layer may be a conventional material used, preferably, but can use the poly-oxadiazole (polyoxadiazole), not limited to this.

정공차단층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 LiF, BaF2 또는 MgF2 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The material of the hole blocking layer may be a conventional material used, but preferably the like LiF, BaF2, or MgF2, but not limited thereto.

전술한 바와 같이, 본 발명의 코어/쉘 구조 양자막대는 코어를 두 가지 반도체 입자가 혼합되어 이루어지도록 하며, 이러한 코어를 감싸는 쉘은 두 가지 반도체 입자 중 밴드갭이 큰 반도체 입자 중 하나로 이루어지도록 함으로써, 코어와 쉘 간의 밴드갭 차이가 감소되도록 함으로써, 코어/쉘 구조의 양자막대의 발광과 직접적으로 관련된 전자 및 정공은 보다 안정한 상태로 존재할 수 있으므로, 고발광 효율, 고발광 선명성 및 고화학적 안정성이 달성될 수 있다. As described above, the core / shell structure of both bars of the present invention is to occur in a mixture of two kinds of semiconductor particles as a core, surrounding these core shell by to occur in one of two semiconductors of the band gap is large semiconductor particles, the particles since by so reducing the band gap difference between the core and the shell, core / electrons and holes associated with light emission directly in both the bar of the shell structure is present in a more stable state, a high luminous efficiency, high luminous clarity and high chemical stability It can be achieved.

또한, 본 발명의 코어/쉘 구조 양자막대는 코어를 황화카드뮴(CdS) 반도체 입자와 황화아연(ZnS) 반도체 입자가 혼합된 합금 반도체 입자로 형성하고, 쉘을 황화아연(ZnS) 반도체 입자로 형성함으로써, 450 ~ 480nm의 컬러파장을 갖는 블루(blue) 컬러를 구현할 수 있다. Also, to form the core core / shell structure of both bars in the invention as cadmium sulfide (CdS) semiconductor particles and zinc sulfide (ZnS) alloy semiconductor particles are a mixture of the semiconductor particles to form a shell with a zinc sulfide (ZnS) semiconductor particles by, you can implement a blue (blue) colors having a color wavelength of 450 ~ 480nm.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. The invention can be implemented in various modifications within the present invention is not limited to the above embodiments, without departing from the spirit of the present invention limits.

100 : 코어/쉘 구조 양자막대 100: core / shell structure quantum rods
110 : 코어, 120 : 쉘 110: core 120: shell

Claims (7)

  1. 제 1 반도체 입자 및 제 2 반도체 입자가 혼합된 합금 코어(alloy core)와; A first semiconductor and a second semiconductor particles mixed alloy core particles (core alloy) and;
    상기 합금 코어의 표면에 막대(rod) 형상으로 형성되며, 상기 제 1 반도체 입자 및 제 2 반도체 입자 중 큰 밴드갭을 갖는 반도체 입자로 이루어지는 쉘(shell) It is formed in a bar (rod) shaped on a surface of the alloy core, the shell (shell) made of the first semiconductor particles and the semiconductor particles having a large band gap of the second semiconductor particles
    을 포함하는 코어/쉘 구조 양자막대. The core / shell structure comprising a quantum rods.
  2. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 합금 코어는 상기 쉘을 구성하는 반도체 입자에 비해 밴드갭이 작은 코어/쉘 구조 양자막대. The alloy core is a small core / shell structure both bar band gap than the semiconductor particles forming the shell.
  3. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제 1 및 제 2 반도체 입자는 CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, CdSeTe, ZnCdSe, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl 2 SnTe 5 Said first and second semiconductor particles, CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs , GaP, GaSb, AlP, AlN , AlAs, AlSb, CdSeTe, ZnCdSe, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl 2 SnTe 5 중 각각 선택된 하나의 반도체 입자로 이루어지는 코어/쉘 구조 양자막대. Of the core / shell structure composed of a single semiconductor quantum rod particles respectively selected.
  4. 제 3항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 합금 코어는 Zn x Cd 1 - x Se, Zn x Cd 1 - x S, CdSe x S 1 -x , ZnTe x Se 1 - x ZnSe x S 1 -x , Zn x ln 1 -x S, Zn x ln 1 - x Se, Zn x ln 1 - x Te, Cu x ln 1 - x S, Cu x ln 1 - x Te, GaP x N 1 -x 중 하나의 반도체 입자로 이루어지는 코어/쉘 구조 양자막대. The core alloy is Zn x Cd 1 - x Se, Zn x Cd 1 - x S, CdSe x S 1 -x, ZnTe x Se 1 - x ZnSe x S 1 -x, Zn x ln 1 -x S, Zn x ln 1 - x Se, Zn x ln 1 - x Te, Cu x ln 1 - x S, Cu x ln 1 - x Te, GaP x N 1 core / shell structure consisting of both rods as a semiconductor particle of -x.
  5. 제 4 항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 쉘은 CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaN, GaP 중 하나의 반도체 입자로 이루어지는 코어/쉘 구조 양자막대. The shell CdSe, ZnS, CdS, ZnTe, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaN, the core made of a single semiconductor particles in the GaP / shell structure of both bars.
  6. 제 5 항에 있어서, 6. The method of claim 5,
    상기 코어는 Zn x Cd 1 - x S합금 반도체 입자로 이루어지며, 상기 쉘은 ZnS 반도체 입자로 이루어지는 코어/쉘 구조 양자막대.( 0 < x < 1) The core is Zn x Cd 1 - x S alloy made of a semiconductor particle, and the shell has a core / shell structure of both bars made of ZnS semiconductor particles (0 <x <1).
  7. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 양자막대의 코어는 그 형상이 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 하나를 이루며, 상기 쉘은 상기 양자막대의 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이루는 코어/쉘 구조 양자막대. The core of the two bars forms an any one of the syntax is that the shape, tawongu, polyhedron, rod-shaped, said shell constituting any form of one of the shortened yi circle, an ellipse, a polygonal shape sectional plane cut in the direction of the two bars The core / shell structure quantum rods.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017020046A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Pacific Light Technologies Corp. Low cadmium nanocrystalline quantum dot heterostructure

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