KR20150065440A - 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체, 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체, 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150065440A
KR20150065440A KR1020130150765A KR20130150765A KR20150065440A KR 20150065440 A KR20150065440 A KR 20150065440A KR 1020130150765 A KR1020130150765 A KR 1020130150765A KR 20130150765 A KR20130150765 A KR 20130150765A KR 20150065440 A KR20150065440 A KR 20150065440A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
graphene oxide
quantum dot
inp
organic solvent
alkylated
Prior art date
Application number
KR1020130150765A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101561841B1 (ko
Inventor
이동기
사멀 모니카
Original Assignee
명지대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 명지대학교 산학협력단 filed Critical 명지대학교 산학협력단
Priority to KR1020130150765A priority Critical patent/KR101561841B1/ko
Publication of KR20150065440A publication Critical patent/KR20150065440A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101561841B1 publication Critical patent/KR101561841B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 독성성분이 없어 인체에 무해하고 환경에 영향이 없어 광전자소자용 재료로 이용될 수 있는 알킬화된 그래핀 옥사이드와 InP가 코어인 양자점이 결합된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체를 개시한다.
또한 본 발명은 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체의 제조방법을 개시한다.

Description

양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체, 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이의 제조방법{THE QUANTUM DOT-GRAPHENE OXIDE NANOCOMPOSITE, REDUCED QUANTUM DOT-GRAPHENE OXIDE NANOCOMPOSITE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 인화인듐을 코어로 하는 양자점을 이용한 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체, 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
탄소 원자들로 구성된 저차원 나노물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 및 흑연(graphite) 등이 존재한다. 즉, 탄소 원자들이 6 각형 모양의 배열을 이루면서 공 모양이되면 0차원 구조인 풀러렌, 1차원적으로 말리면 탄소나노튜브, 2차원 상으로 원자 한 층으로 이루어지면 그래핀, 3 차원으로 쌓이면 흑연으로 구분을 할 수 있다.
이 중, 그래핀은 구조적은 화학적으로 매우 안정할 뿐만 아니라 우수한 전도체로서, 원자 한 층의 두께를 가지면서 상대적으로 표면 결함이 적은 구조적 특성으로 인하여 탁월한 전도성을 보인다. 예를 들면, 그래핀은 실리콘보다 100 배 빠르게 전자를 이동시키고, 이론적으로는 구리보다 약 100 배 정도 많은 전류를 흐르게 할 수 있다
그래핀의 우수한 특성으로 인해, 그래핀은 슈퍼커패시터 전극, 플렉시블 유기 메모리 디바이스, 하이드로젠 센서(hydrogen sensor), 광촉매 물질 등의 활용에 대해 다양한 연구가 진행되고 있다.
그리고 양자점은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 반도체 물질로서, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되어 있다. 양자점은 크기가 매우 작기 때문에 단위 부피당 표면적이 넓고, 대부분의 원자들이 나노 결정의 표면에 존재한다.
이러한 그래핀에 대한 연구의 연장으로 양자점(quantum dot, QD)-그래핀 옥사이드(graphene oxide, GO) 복합체에 대한 연구가 진행되고 있으며, 양자점-그래핀 옥사이드 복합체는 우수한 광전기화학(photoelectrochemical) 특성을 지니고 있어 광전자 소자용 재료로 이용이 가능하다.
지금까지 연구된 양자점-그래핀 옥사이드 복합체는 양자점으로 황화카드뮴(CdS), 카드뮴셀레나이드(CdSe) 또는 코어쉘 구조의 카드뮴셀레나이드/황화아연(Cdse/ZnS)을 이용하고 있다. 하지만, 이러한 카드뮴계의 양자점은 독성성분을 가지고 있어, 이를 포함하는 양자점-그래핀 복합체를 광전자 소자용 재료로 활용하면 인간의 건강과 환경에 큰 해악을 가져오는 문제가 있어 이를 대체할 양자점을 찾는 연구가 지속적으로 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 카드뮴 또는 카드뮴셀레나이드를 코어로 하는 양자점 대신 인화인듐(InP)을 코어로 하는 양자점을 이용한 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 인화인듐(InP) 화합물을 포함하는 양자점을 이용한 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체는, 알킬화된 그래핀 옥사이드와 InP가 코어인 양자점이 결합된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체이다.
상기 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체는, 알킬화된 그래핀 옥사이드(alkylated GO) 표면에 다수의 상기 양자점이 분산된 형태일 수 있다.
상기 알킬화된 그래핀 옥사이드는 아민기가 그래핀 옥사이드의 에폭시기 또는 카르복실산기에 결합된 구조일 수 있다.
상기 양자점은 InP/ZnS, InP/ZnSe, InP/ZnTe 및 InP/GaAs 중 어느 하나의 코어/쉘(core/shell) 구조일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, InP를 단일 코어로 하는 양자점 또는 InP를 코어로 하는 코어/쉘 구조로 통상의 기술자가 적절하게 변형할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 환원된 양자점-그래핀 옥사이드(reduced GOQD, RGOQD) 나노복합체는, 상기 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체가 환원된 구조이다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법은, 그래핀 옥사이드와 아민계 화합물을 혼합하여 알킬화된 그래핀 옥사이드 및 InP 화합물을 포함하는 양자점과 티올 화합물을 혼합하여 티올 리간드가 연결된 양자점을 준비하는 단계(단계 1); 상기 알킬화된 그래핀 옥사이드 및 상기 티올 리간드가 연결된 양자점을 유기용매에 혼합하는 단계(단계 2); 상기 유기용매 내에서 양자점-그래핀 옥사이드를 교반하여 합성하는 단계(단계 3); 및 상기 양자점-그래핀 옥사이드가 합성된 후 남은 유기용매를 증발시키는 단계(단계 4)을 포함한다.
상기 아민계 화합물은 헥사데실아민(hexadecylamine) 또는 옥타데실아민(octadecylamine)일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 그래핀 옥사이드를 알킬화할 수 있는 공지의 아민계 화합물을 통상의 기술자가 적절하게 선택할 수 있다.
상기 티올 화합물은 도데칸티올(dodecanethiol) 또는 옥타데칸티올(octadecanethiol)일 수 있다.
상기 유기용매는 톨루엔, 헥산, 벤젠, 자일렌 및 에틸벤젠 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법은, 그래핀 옥사이드와 아민계 화합물을 혼합하여 알킬화된 그래핀 옥사이드 및 InP 화합물을 포함하는 양자점과 티올 화합물을 혼합하여 티올 리간드가 연결된 양자점을 준비하는 단계(단계 1); 상기 알킬화된 그래핀 옥사이드 및 상기 티올 리간드가 연결된 양자점을 유기용매에 혼합하는 단계(단계 2); 상기 유기용매 내에서 양자점-그래핀 옥사이드를 교반하여 합성하는 단계(단계 3); 상기 양자점-그래핀 옥사이드를 환원시켜 환원된 양자점-그래핀 옥사이드를 제조하는 단계(단계 4); 및 상기 환원된 양자점-그래핀 옥사이드가 제조된 후 남은 유기용매를 증발시키는 단계(단계 5)를 포함한다.
상기 단계 4는, 상기 양자점-그래핀 옥사이드를 하이드라진, 페닐 하이드라진, 나트륨 하이드라진 및 수산화 칼륨 중에서 선택되는 어느 하나의 환원제로 환원시킬 수 있다.
상기 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법에 관한 설명 중, 상기 양자점-그래핀 나노복합체 제조방법에 관한 설명과 중복되는 부분에 대해서는 명세서의 간결함을 위하여 생략하기로 한다.
본 발명은 종래의 카드뮴 또는 카드뮴셀레나이드를 코어로 하는 양자점 대신 인화인듐(InP)을 코어로 하는 양자점으로 대신하여 양자점-그래핀 옥사이드를 제조함으로써 독성성분이 없어 광전자 소자용 재료로 활용 시에도 인간의 건강과 환경에 전혀 영향을 주지 않는다는 효과를 갖는다.
또한 인화인듐(InP)을 코어로 하는 양자점은 유기용매에 용해 가능하나 그래핀 옥사이드는 유기용매에 용해되지 않아 이들을 합성하는데 어려움이 있었으나, 그래핀 옥사이드를 알킬화함으로써 유기용매 내에서 이들의 합성이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 (a)GO (b)alkylated GO (c)GOQD (d)RGOQD의 구조 및 제조 방법을 개략적으로 도시한 그림이다.
도 2는 (a)GOQD의 SEM 이미지 (b)GOQD의 HRTEM 이미지 (c) GOQD의 격자 줄무늬 이미지(lattice fringe image) (d)RGOQD의 SEM 이미지 (e)RGOQD의 HRTEM 이미지 (f)RGOQD의 격자 줄무늬 이미지 (g) (f)내의 사각형에 대한 RGOQD의 FFT 이미지를 도시한 사진이다.
도 3은 (a)톨루엔에 담긴 QD, GOQD 및 RGOQD의 흡착 스펙트라 곡선 (b)톨루엔에 담긴 QD, GOQD 및 RGOQD의 형광 스펙트라 곡선 (c)QD, GOQD 및 RGOQD의 필름 스펙트라 (d)QD 및 GOQD의 transient PL 스펙트라 곡선을 도시한 그래프이다.
도 4는 (a)MOSFET의 구조 (b)실험에 사용한 MOSFET 이미지 (c)RGOQD의 게이트 전압의 변화에 따른 전류와 전압의 관계를 나타낸 그래프 (d)GOQD의 게이트 전압의 변화에 따른 전류와 전압의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 (a)QD, GOQD, RGO의 UPS 스펙트라 (b) QD, GOQD 및 RGO의 에너지 레벨 다이어그램을 도시한 그림이다.
이하에 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이다. 다음에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
실시예 1: InP/ZnS 양자점-그래핀 옥사이드(GOQD) 나노복합체 제조
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점-그래핀 옥사이드인 InP/ZnS 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체를 제조하기 위하여, 우선 도데칸티올 리간드가 연결된 InP/ZnS 양자점 및 알킬화된 그래핀 옥사이드를 준비하였다.
리간드로 미리스트산(myristic acid)를 이용하는 트리스(트리메틸실릴)포스핀(tris(trimethylsilyl) phosphine)이 연결된 인듐 아세테이트(indium acetae)와 1-옥타데센(1-octadecene)을 반응 플라스크에 넣어 반응 시킨 후, 초산 아연(zinc acetate)을 실온에서 첨가한 다음 230℃로 가열하여 InP/ZnS 양자점을 제조하였다. 1시간 후 반응 플라스크에 도데칸티올(dodecane thiol, DDT)를 넣고 1시간 동안 유지하면서 실온까지 냉각하여 도데칸티올 리간드가 연결된 InP/ZnS 양자점을 준비하였다. 이 후, 도데칸티올 리간드가 연결된 InP/ZnS 양자점을 아세톤/에탄올 혼합용액에 침전시킨 후 원심분리한 다음 톨루엔에 재분산하였다.
메탄올 용액 내에서 그래핀 옥사이드(도 1의 (a)참조) 4.4mg을 옥타데실아민(octadecylamine, ODA)과 함께 24시간동안 실온을 유지하면서 교반한 후, 알킬화된 그래핀 옥사이드를 걸러내고 잔존 도데실 아민(dodecyl amine)을 제거하기 위하여 메탄올을 이용하여 반복적으로 세척하여, 도 1의 (b)에 도시된 구조의 알킬화된 그래핀 옥사이드를 준비하였다.
그래핀 옥사이드는 톨루엔 또는 헥산과 같은 유기 용매에 용해되지 않지만, 알킬화된 그래핀 옥사이드의 경우 알킬화의 결과에 의해 유기 용매에 용해 가능하게 되었다.
도데칸티올 리간드가 연결된 InP/ZnS 양자점 및 알킬화된 그래핀 옥사이드를 준비한 다음, 톨루엔에 3.7mg의 알킬화된 그래핀 옥사이드가 포함된 3㎖의 알킬화된 그래핀 옥사이드 용액과 도데칸티올 리간드가 연결된 InP/ZnS 양자점을 포함하는 2㎖의 톨루엔 용액을 24시간동안 실온에서 서로 교반하여 혼합하였다. 이렇게 교반하여 혼합된 용액은 균질(homogeneous)하였고, 잔존(residual) 부분이 발견되지 않았다. 이 후, 남은 톨루엔 용액을 용매 증발에 의해 건조시켜 제거하여 도 1의 (c)에 도시된 구조의 InP/ZnS 양자점-그래핀 옥사이드(GOQD) 나노복합체를 제조하였다.
종래의 카드뮴 또는 카드뮴셀레나이드를 코어로 하는 양자점 대신 인화인듐(InP)을 코어로 하는 양자점을 이용한 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체를 제조하기 위한 다양한 연구가 이루어져왔다. 하지만, 양자점은 유기용매에 용해되나 그래핀 옥사이드가 유기용매에 용해되지 않아 이들을 합성하는 것이 곤란하여 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체를 제조하는데 어려움이 있었다.
본 발명은 그래핀 옥사이드를 알킬화함으로써 알킬화된 그래핀 옥사이드가 유기용매에 용해되는 특성을 이용하여 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체를 제조 가능하게 하였다.
실시예 2: 환원된 InP/ZnS 양자점-그래핀 옥사이드(GOQD) 나노복합체 제조
실시예 1에서 제조된 InP/ZnS 양자점-그래핀 옥사이드가 포함된 2㎖의 톨루엔 용액에 4.5㎕의 하이드라진 모노하이드레이트(hydrazine monohydrate)를 넣고 24시간 동안 100℃에서 환원시킨 다음 남은 톨루엔 용액을 용매 증발에 의해 건조시켜 제거한 후, 메탄올로 반복적으로 세척하고 건조하여 도 1의 (d)에 도시된 구조의 환원된 InP/ZnS 양자점-그래핀 옥사이드(RGOQD)를 제조하였다.
실험예 1:GOQD 및 RGOQD의 SEM 이미지, HRTEM 이미지 및 격자 줄무늬 이미지 및 RGOQD의 FFT(fast Fourier transformation) 이미지 측정
주사 전자 현미경(SEM)으로 JEOL JSM-7500F를 이용하여 실시예 1(GOQD) 및 실시예 2(RGOQD)의 SEM 이미지를 측정하였고, JEOL-1010을 이용하여 실시예 1(GOQD) 및 실시예 2(RGOQD)의 HRTEM 이미지를 측정하였다.
도 2 (a)의 SEM 이미지에서 보는 바와 같이, GOQD는 그래핀 옥사이드 시트의 중간층 공간에 300 내지 3000㎚의 양자점 응집체(aggregate)가 있는 납작해진 풍선 모양의 구조로, InP/ZnS 양자점-그래핀 옥사이드(GOQD) 나노복합체가 잘 형성된 것을 알 수 있다.
도 2(b)의 HRTEM 이미지에서 보는 바와 같이, GOQD는 격리된 포켓(pocket)에 양자점이 상당하게 축적(accumulation)되어 있는 것을 알 수 있다.
도 2(c)의 격자 줄무늬(lattice fringe) 이미지에서 보는 바와 같이, GOQD의 격자 평면(lattice plane) 공간은 0.32㎚이다.
도 2(d)의 SEM 이미지에서 보는 바와 같이,RGOQD는 환원에 의해 양자점 응집체의 크기가 300 내지 3000㎚에서 25 내지 50㎚로 급격하게 감소되어 분포되어 있는 구조로, 환원된 nP/ZnS 양자점-그래핀 옥사이드(RGOQD) 나노복합체가 잘 형성된 것을 알 수 있다.
도 2(e)의 HRTEM 이미지에서 보는 바와 같이, RGOQD는 구형태에 3 내지 5㎚의 양자점이 응집되어 있는 것을 알 수 있다.
도 2(f)의 격자 줄무늬 이미지에서 보는 바와 같이, RGOQD의 격자 평면 공간은 0.328㎚이다.
도 2(g)는 도 2(f)의 격자 줄무늬 이미지 내 박스의 고속 푸리에 변환(FFT) 이미지이다.
실험예 2: 흡착 스펙트라, 형광 스펙트라, 필름 스펙트라 측정 및 transient PL 스펙트라 측정을 통한 GOQD와 RGOQD의 광학적 특성 측정
톨루엔 용액 내에서 QD, 실시예 1(GOQD) 및 실시예 2(RGOQD)의 흡착(absorption) 스펙트라 및 형광(photoluminescence spectra, PL) 스펙트라를 측정하였다.
도 3(a)그래프 내의 사진은 UV 램프 노출의 전(왼쪽 사진))과 후(오른쪽 사진)를 보여주는 사진이다.
도 3(a)를 참고하면, QD는 561㎚에서 흡광도(absorbance) 및 507 내지 624㎚의 흡광도띠(absorbance band)를 나타내며, GOQD 및 RGOQD에서는 흡광도띠가 보다 긴 파장으로 시프트(shift)되는 것을 알 수 있다. 또한 QD의 561㎚에서 형광 피크 에미션(fluorescence peak emission)은 GOQD 및 RGOQD 에서는 각각 614㎚ 및 606㎚로 적색 이동(red shift)되었다. 이는 GOQD 및 RGOQD에서 양자점의 응집이 증가되었기 때문이다.
RGOQD의 흡광도띠는 GOQD의 흡광도띠에 비해 날카로운 것을 알 수 있고, RGOQD의 에미션 피크는 GOQD와 비교하여 청색 이동(blue shift)된 것을 알 수 있다. 이는 GOQD에서 RGOQD로 환원되면서 양자점 응집체의 크기가 급격하게 감소되었기 때문이다.
RGOQD는 아주 작은 에미션 강도(intensity)를 가지는 반면에, GOQD는 QD의 에미션 강도의 30%를 유지한다. 이는 RGOQD의 구형태의 양자점 응집체는 매우 가깝게 형성되어 있기 때문이다.
도 3(b) 및 (c)를 참고하면, QD, GOQD 및 RGOQD는 용액 상태와 필름 상태에서 다른 PL 스펙트라를 나타내는 것을 알 수 있다.
필름 상태에서 QD와 GOQD의 에미션 피크는 각각 631㎚ 및 628㎚로 적색 이동되었는데, 이는 QD의 크기가 증가하였기 때문이다. 또한 470㎚에서의 스펙트라의 폭(width)이 QD 및 GOQD는 20㎚인데 비해 GOQD는 10㎚로 측정되었다. 510㎚에서의 스펙트라의 폭은 QD, GOQD 및 RGOQD 모두 15 내지 20㎚로 측정되었는데, RGOQD, GOQD 및 QD 순으로 피크가 좁아졌다.
또한 GOQD의 루미네선스 강도(luminescence intensity)는 QD와 비교하여 크게 감소하고, RGOQD의 루미네선스 강도는 미미한 수준이었다.
도 3(d)를 참고하면, QD 필름은 형성된 여기자(exciton)의 단일 지수 감소(single exponential decay)를 하면서 여기 상태 수명(excited state lifetime)이 4.86㎱인데 비해, GOQD는 2개의 감소 과정을 거치는 감소 프로파일(profile)을 보이며 여기 상태 수명은 3.88㎱인 것을 알 수 있다.
실험예 3: MOSFET 실험을 통한 GOQD 및 RGOQD의 전기적 특성 측정
도 4(a) 및 (b)는 GOQD 및 RGOQD의 전기적 특성을 측정하기 위한 실험에 이용한 MOSFET의 구조 및 이미지를 나타낸 그림이다.
도 4(c) 및 (d)를 참고하면, GOQD 및 RGOQD가 모두 P-타입 반도체 재료의 특성을 나타내는데, CdSeS 합금 나노벨트로 구성된 FET는 n-채널 디플리션 모드를 보이는 것과 반대되는 특성을 갖는다. 또한 흑색 및 청색 발광 하에서 GOQD 및 RGOQD 모두 게이트 전압(VG)의 증가에 따라 드레인 전류(ID) 대 드레인 소스 전압(VDS)이 모두 감소한 것을 알 수 있다.
RGOQD의 경우 옴의 법칙(Ohm's law)를 만족하면서 포화 전류 없이 게이트 전압의 증가에 따라 드레인 소스 전압(VDS)이 일정하게 감소되는 특성을 나타낸다.(도 4(c) 참고) 그러나 GOQD의 경우, 드레인 소스 전압(VDS)이 0.1V 이상에서는 드레인 전류(ID)가 포화되는 특성을 나타내면서 에사키 다이오드(Esaki diode)와 같은 부성저항(negative resistance)을 갖는다.(도 4(d) 참고)
실험예 4: 자외선 광전자 분광법을 이용한 QD, GOQD 및 RGO의 에너지 레벨 측정
자외선 광전자 분광법(ultraviolet photoemission spectroscopy, UPS)을 이용하여 QD, GOQD 및 RGO의 에너지 준위(energy level)을 측정하였으며, 페르미 레벨은 골드(Au) 페르미 에너지(Fermi energy, EF)를 O eV로 하여 측정하였다.
도 5(a) 및 (b)를 참고하면, QD, GOQD 및 RGO의 일함수(work function, Φ)은 각각 2,93, 2.40 및 4.30eV으로 측정되어, GOQD는 전자를 표면에서 외부로 방출시키기 위해 필요한 에너지가 가장 낮은 효과를 갖는다. 또한 밸런스 밴드(valence band)는 각각 3.7, 4.34 및 2.05로 측정되었다.

Claims (16)

  1. 알킬화된 그래핀 옥사이드와 InP가 코어인 양자점이 결합된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 양자점-그래핀 복합체는, 알킬화된 그래핀 옥사이드 표면에 다수의 상기 양자점이 분산된 형태인 것을 특징으로 하는 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 알킬화된 그래핀 옥사이드는 아민기가 그래핀 옥사이드의 에폭시기 또는 카르복실산기에 결합된 구조인 것을 특징으로 하는 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 양자점은 InP/ZnS, InP/ZnSe, InP/ZnTe 및 InP/GaAs 중 어느 하나의 코어/쉘 구조인 것을 특징으로 하는 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 하나의 양자점-그래핀 나노복합체가 환원된 구조인 것을 특징으로 하는 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체.
  6. 그래핀 옥사이드와 아민계 화합물을 혼합하여 알킬화된 그래핀 옥사이드 및 InP 화합물을 포함하는 양자점과 티올 화합물을 혼합하여 티올 리간드가 연결된 양자점을 준비하는 단계(단계 1);
    상기 알킬화된 그래핀 옥사이드 및 상기 티올 리간드가 연결된 양자점을 유기용매에 혼합하는 단계(단계 2);
    상기 유기용매 내에서 양자점-그래핀 옥사이드를 교반하여 합성하는 단계(단계 3); 및
    상기 양자점-그래핀 옥사이드가 합성된 후 남은 유기용매를 증발시키는 단계(단계 4)을 포함하는 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 아민계 화합물은 헥사데실아민 또는 옥타데실아민인 것을 특징으로 하는 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 양자점은 InP/ZnS, InP/ZnSe, InP/ZnTe 및 InP/GaAs 중에서 선택된 어느 하나의 코어/쉘 구조인 것을 특징으로 하는 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 티올 화합물은 도데칸티올 또는 옥타데칸티올인 것을 특징으로 하는 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 유기용매는 톨루엔, 헥산, 벤젠, 자일렌 및 에틸벤젠 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  11. 그래핀 옥사이드와 아민계 화합물을 혼합하여 알킬화된 그래핀 옥사이드 및 InP 화합물을 포함하는 양자점과 티올 화합물을 혼합하여 티올 리간드가 연결된 양자점을 준비하는 단계(단계 1);
    상기 알킬화된 그래핀 옥사이드 및 상기 티올 리간드가 연결된 양자점을 유기용매에 혼합하는 단계(단계 2);
    상기 유기용매 내에서 양자점-그래핀 옥사이드를 교반하여 합성하는 단계(단계 3);
    상기 양자점-그래핀 옥사이드를 환원시켜 환원된 양자점-그래핀 옥사이드를 제조하는 단계(단계 4); 및
    상기 환원된 양자점-그래핀 옥사이드가 제조된 후 남은 유기용매를 증발시키는 단계(단계 5)를 포함하는 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 아민계 화합물은 헥사데실아민 또는 옥타데실아민인 것을 특징으로 하는 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 양자점은 InP/ZnS, InP/ZnSe, InP/ZnTe 및 InP/GaAs 중에서 선택된 어느 하나의 코어/쉘 구조인 것을 특징으로 하는 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 티올 화합물은 도데칸티올 또는 옥타데칸티올인 것을 특징으로 하는 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 유기용매는 톨루엔, 헥산, 벤젠, 자일렌 및 에틸벤젠 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 단계 4는, 상기 양자점-그래핀 옥사이드를 하이드라진, 페닐 하이드라진, 나트륨 하이드라진 및 수산화 칼륨 중에서 선택되는 어느 하나의 환원제로 환원시키는 것을 특징으로 하는 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 제조방법.
KR1020130150765A 2013-12-05 2013-12-05 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체, 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이의 제조방법 KR101561841B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130150765A KR101561841B1 (ko) 2013-12-05 2013-12-05 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체, 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130150765A KR101561841B1 (ko) 2013-12-05 2013-12-05 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체, 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150065440A true KR20150065440A (ko) 2015-06-15
KR101561841B1 KR101561841B1 (ko) 2015-11-20

Family

ID=53504353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130150765A KR101561841B1 (ko) 2013-12-05 2013-12-05 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체, 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101561841B1 (ko)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105295891A (zh) * 2015-11-16 2016-02-03 深圳市华星光电技术有限公司 石墨烯包裹量子点复合球的制备方法及石墨烯包裹量子点复合球
CN105347388A (zh) * 2015-10-14 2016-02-24 南京工程学院 一种硫化锌-石墨烯纳米复合材料的制备方法
CN107634067A (zh) * 2017-09-01 2018-01-26 河北大学 一种基于氧化石墨烯量子点的三态电荷俘获存储器及其制备方法
CN107681049A (zh) * 2017-09-01 2018-02-09 河北大学 一种避免误读的阻变存储器及制备方法
CN107681048A (zh) * 2017-09-01 2018-02-09 河北大学 一种具有神经仿生功能的忆阻器及制备方法和应用
CN107768380A (zh) * 2017-09-01 2018-03-06 河北大学 一种嵌入式电荷俘获型存储器及其制备方法
CN107768379A (zh) * 2017-09-01 2018-03-06 河北大学 一种基于石墨烯氧化物量子点的低功耗电荷俘获型存储器及其制备方法
KR20180130042A (ko) * 2017-05-25 2018-12-06 가천대학교 산학협력단 그래핀 퀀텀핀, 이의 제조방법 및 이의 용도
CN108962496A (zh) * 2018-07-19 2018-12-07 佛山腾鲤新能源科技有限公司 一种太阳能电池专用复合透明导电薄膜的制备方法
EP3315462A4 (en) * 2015-06-29 2019-01-02 Xu, Haibo Graphene oxide quantum dot, material composed of same and graphene-like structure, and preparation method therefor
CN114835606A (zh) * 2022-05-20 2022-08-02 山东理工大学 苯腙修饰碳量子点的制备方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10807872B2 (en) 2015-06-29 2020-10-20 Haibo Xu Graphene oxide quantum dot, material composed of same and graphene-like structure, and preparation method therefor
EP3315462A4 (en) * 2015-06-29 2019-01-02 Xu, Haibo Graphene oxide quantum dot, material composed of same and graphene-like structure, and preparation method therefor
CN105347388A (zh) * 2015-10-14 2016-02-24 南京工程学院 一种硫化锌-石墨烯纳米复合材料的制备方法
CN105295891A (zh) * 2015-11-16 2016-02-03 深圳市华星光电技术有限公司 石墨烯包裹量子点复合球的制备方法及石墨烯包裹量子点复合球
KR20180130042A (ko) * 2017-05-25 2018-12-06 가천대학교 산학협력단 그래핀 퀀텀핀, 이의 제조방법 및 이의 용도
CN107681049A (zh) * 2017-09-01 2018-02-09 河北大学 一种避免误读的阻变存储器及制备方法
CN107768379A (zh) * 2017-09-01 2018-03-06 河北大学 一种基于石墨烯氧化物量子点的低功耗电荷俘获型存储器及其制备方法
CN107768380A (zh) * 2017-09-01 2018-03-06 河北大学 一种嵌入式电荷俘获型存储器及其制备方法
CN107681048A (zh) * 2017-09-01 2018-02-09 河北大学 一种具有神经仿生功能的忆阻器及制备方法和应用
CN107681049B (zh) * 2017-09-01 2020-01-14 河北大学 一种避免误读的阻变存储器及制备方法
CN107681048B (zh) * 2017-09-01 2020-01-14 河北大学 一种具有神经仿生功能的忆阻器及制备方法和应用
CN107634067A (zh) * 2017-09-01 2018-01-26 河北大学 一种基于氧化石墨烯量子点的三态电荷俘获存储器及其制备方法
CN108962496A (zh) * 2018-07-19 2018-12-07 佛山腾鲤新能源科技有限公司 一种太阳能电池专用复合透明导电薄膜的制备方法
CN114835606A (zh) * 2022-05-20 2022-08-02 山东理工大学 苯腙修饰碳量子点的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101561841B1 (ko) 2015-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101561841B1 (ko) 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체, 환원된 양자점-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이의 제조방법
Surana et al. Synthesis, characterization and application of CdSe quantum dots
Sinha et al. Synthesis and enhanced properties of cerium doped ZnO nanorods
Nazir et al. Enhanced photoresponse of ZnO quantum dot-decorated MoS 2 thin films
Mishra et al. Structural, photoconductivity and photoluminescence characterization of cadmium sulfide quantum dots prepared by a co-precipitation method
Reddy et al. Tunable blue-green-emitting wurtzite ZnS: Mg nanosheet-assembled hierarchical spheres for near-UV white LEDs
Thottoli et al. Effect of trisodium citrate concentration on the particle growth of ZnS nanoparticles
Wang et al. Chiral CdSe nanoplatelets as an ultrasensitive probe for lead ion sensing
Heiba et al. Optical and electrical properties of quantum composite of polyvinyl alcohol matrix with CdSe quantum dots
Samal et al. InP/ZnS–graphene oxide and reduced graphene oxide nanocomposites as fascinating materials for potential optoelectronic applications
Srivastava et al. Effect of Cu concentration on the photoconductivity properties of ZnS nanoparticles synthesized by co-precipitation method
Kole et al. Room temperature synthesis of Mn2+ doped ZnS d-dots and observation of tunable dual emission: Effects of doping concentration, temperature, and ultraviolet light illumination
Soni et al. Electrical and optical characteristics of Ni doped ZnS clusters
Luo et al. Synthesis and characterization of new Cd-doped ZnO/ZnS core–shell quantum dots with tunable and highly visible photoluminescence
Bonu et al. Surface functionalization-enhanced magnetism in SnO 2 nanoparticles and its correlation to photoluminescence properties
Thirumalai et al. Eu3+ doped gadolinium oxysulfide (Gd2O2S) nanostructures—synthesis and optical and electronic properties
Lee et al. ZnO@ graphene QDs with tuned surface functionalities formed on eco-friendly keratin nanofiber textile for transparent and flexible ultraviolet photodetectors
Rao et al. Influence on optical properties of nickel doped cadmium sulfide
Awad et al. Tuning the optical properties of CdSe quantum dot using graphene nanocomposite
Mahmoud Synthesis and characterization of layered Mo1-xErxS2 (0≤ x≤ 0.05) nanostructures via 1, 2-ethanediolmono (2-methylpropenoate) assisted microwave approach for gas detection
Jana et al. Enhancement of photoluminescence emission and anomalous photoconductivity properties of Fe 3 O 4@ SiO 2 core–shell microspheres
Hammad et al. Optical properties of Cu 2+ and Fe 2+ doped ZnS semiconductor nanoparticles synthesized by co-precipitation method
Stefan et al. Interface charge transfer process in ZnO: Mn/ZnS nanocomposites
Manzoor et al. Enhanced electroluminescence properties of doped ZnS nanorods formed by the self-assembly of colloidal nanocrystals
Wei et al. Coating multi-walled carbon nanotubes with metal sulfides

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181004

Year of fee payment: 4