KR20190026211A - Passivation method of quantum dots and fabricating method of quantum dots-oxide composite using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to quantum dots having improved fluorescence stability under a degradation condition without reducing quantum efficiency, and a production method thereof and, more specifically, to a quantum dot-oxide complex using the quantum dots and a production method thereof. The quantum dots according to the present invention complex an organic ligand on surfaces of the quantum dots and metal alkoxide and are surface-passivated so as to function as an additional protecting group while preventing the separation of the organic ligand. The quantum dot-oxide complex according to the present invention is that the quantum dots are distributed in a metal oxide matrix. The production method of the quantum dots comprises: preparing the quantum dots; and applying the metal alkoxide to the quantum dots to complex the organic ligand on the surfaces of the quantum dots with the metal alkoxide.

Description

양자점 패시베이션 방법 및 이를 이용한 양자점-산화물 복합체 제조 방법{Passivation method of quantum dots and fabricating method of quantum dots-oxide composite using the same} TECHNICAL FIELD The present invention relates to a quantum dot passivation method and a quantum dots-oxide composite method using the same,

본 발명은 양자점 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 양자점 표면 보호를 위한 패시베이션이 된 양자점 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 패시베이션된 양자점의 활용에도 관계된다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 금속 산화물 내에 양자점이 분포되어 있는 양자점-산화물 복합체 및 그 제조 방법에 관한 것이기도 하다.The present invention relates to a quantum dot and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a quantum dot formed as a passivation for protecting the surface of a quantum dot and a method of manufacturing the same. The present invention also relates to the utilization of passivated quantum dots. More specifically, the present invention relates to a quantum dot-oxide complex in which quantum dots are distributed in a metal oxide, and a method for producing the same.

반도체 특성을 갖는 수십 나노미터 이하 크기의 나노 입자, 즉 양자점(quantum dots, QDs)은 양자 제한 효과(quantum confinement effect)에 의해 벌크 입자들과는 상이한 특성을 나타내어 크게 주목받고 있는 핵심 소재이다. 나노 입자의 크기가 감소함에 따라 나노 입자의 밴드 갭이 커지게 되어 입자의 크기가 상대적으로 감소할수록 발광 파장은 청색 편이(blue-shift)하게 된다. 또한 입자의 크기가 극단적으로 감소하게 되면 물질 표면에 존재하는 원자나 이온의 비율이 증가하게 되며, 이로 인해 융점이 낮아지거나 결정 격자 상수가 감소하는 등 극히 작은 입자들의 크기로 인해 벌크 크기의 입자에서 볼 수 없었던 새로운 광학적, 전기적, 물리적 특성을 나타낸다.The quantum dots (QDs) having a semiconductor characteristic of a size of several tens of nanometers or less, that is, quantum dots (QDs), are different from the bulk particles due to the quantum confinement effect. As the size of the nanoparticles decreases, the bandgap of the nanoparticles increases, and as the size of the particles decreases, the emission wavelength becomes blue-shifted. In addition, when the particle size is extremely reduced, the proportion of the atoms or ions existing on the surface of the material increases. As a result, due to the extremely small size of the particles such as the lowering of the melting point or the decrease of the crystal lattice constant, It exhibits new optical, electrical and physical properties that could not be seen.

이러한 물리적, 광학적 특성의 변화를 보이는 반도체 나노 입자 중에서 콜로이드 형태의 Ⅱ-Ⅵ 계열 화합물 반도체 양자점은 60 % 이상의 높은 양자 효율(QY)과 광, 화학적 안정성으로 인하여 많은 주목을 받고 있다. 대표적인 Ⅱ-Ⅵ 계열 화합물 반도체 양자점으로는 CdSe 등이 있으며, 높은 양자 효율 및 안정성 등의 특성으로 주목을 끌며 많은 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 이와 같은 양자점은 Cd2 +와 같은 독성성분을 함유하고 있어 환경적인 측면에서 많은 문제점을 야기할 수 있다. Among the semiconductor nanoparticles showing such changes in physical and optical properties, colloidal II-VI compound semiconductor quantum dots are attracting much attention due to high quantum efficiency (QY) of 60% or more and optical and chemical stability. As typical II-VI compound semiconductor quantum dots, CdSe and the like have been attracting attention with high quantum efficiency and stability, and many studies have been conducted. However, such quantum dots contain toxic components such as Cd 2 + , which can cause many environmental problems.

따라서 최근에는 독성이 강한 Ⅱ-Ⅵ 계열 화합물 반도체 양자점을 대체하면서 독성물질이 포함되지 않은 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체 양자점(예를 들어 InP)이나 I-Ⅲ-VI 칼코게나이드 계열 양자점(예를 들어 Cu-In-S)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 연구는 Cd 대체 양자점들의 양자 효율을 높이는 데에 초점이 맞추어져 있고 일부 성공적인 연구 사례도 보고되고 있다. 하지만, 광자와 열에 장기적으로 노출되는 것과 같은 열화 환경에 대해서도 형광 안정성을 갖는 양자점을 제조하는 것은 당면한 과제이다.In recent years, it has been proposed to replace Ⅱ-Ⅵ compound semiconductor quantum dots, which are highly toxic, with Ⅲ-Ⅴ compound semiconductor quantum dots (for example InP) or I-Ⅲ-VI chalcogenide quantum dots Cu-In-S) have been actively studied. Existing research has focused on improving the quantum efficiency of Cd-substituted quantum dots and some successful cases have been reported. However, it is a challenge to manufacture quantum dots having fluorescence stability for degradation environments such as long-term exposure to photons and heat.

양자점의 광 안정성 및 열 안정성을 향상시키는 데에는 다중 쉘이나 조성 구배 쉘과 같이, 두꺼운 쉘을 형성하는 것이 도움이 되지만, 열화 조건 하에서의 형광 안정성을 높이는 데에는 부족하다. 종래에는, 광 안정성을 위하여, 화학적으로 안정한 산화물로 양자점을 개별 코팅하여 양자점을 물리적으로 포위하는 방법들이 제안되어 있다.It is helpful to form thick shells, such as multiple shells or compositionally gradient shells, to improve the light stability and thermal stability of quantum dots, but it is not sufficient to enhance fluorescence stability under degradation conditions. Conventionally, methods for physically surrounding quantum dots by separately coating quantum dots with chemically stable oxides for optical stability have been proposed.

대표적인 것은 졸-겔 반응으로 형성한 실리카를 양자점에 개별 코팅하는 것이다. 그러나, 실리카를 형성하는 반응 동안에 양자점 표면이 화학적으로 열화되어 궁극적으로는 양자 효율을 상당히 감소시킨다는 문제가 있다. 다른 예로는 In2O3, ZnGa2O4, Al2O3 등으로 양자점 표면을 개별 코팅하는 것이 있다. 그러나, 현재까지 제안된 산화물로 코팅하는 방법에서는 양자점 표면에 피할 수 없는 손상이 일어나고 최종 양자점 크기가 증가하기 때문에 양자 효율이 낮아지게 된다는 한계가 있다.Typically, the silica formed in the sol-gel reaction is coated individually on the quantum dots. However, there is a problem that during the reaction to form silica, the surface of the quantum dots chemically deteriorates and ultimately significantly reduces the quantum efficiency. Another example is to coat the surfaces of the quantum dots separately with In 2 O 3 , ZnGa 2 O 4 , Al 2 O 3 and the like. However, in the method of coating with the oxide proposed so far, inevitable damage occurs on the surface of the quantum dots and the quantum efficiency is lowered because the size of the final quantum dots increases.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 양자 효율 감소 없이, 열화 조건 하에서의 형광 안정성을 높인 양자점 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. A problem to be solved by the present invention is to provide a quantum dot having improved fluorescence stability under degradation conditions without reducing quantum efficiency and a method for producing the quantum dot.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 이러한 양자점을 이용한 복합체 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a complex using the quantum dot and a method of manufacturing the same.

본 발명에서는 금속 알콕사이드를 가지고 인시튜 컴플렉싱(in-situ complexing)하여 양자점 표면을 패시베이션하는 방법을 제안한다. 이 방법은 매우 간단한 공정으로 구현이 되면서 양자점의 양자 효율을 감소시키지 않는 장점이 있다.The present invention proposes a method of passivating a surface of a quantum dot by in-situ complexing with a metal alkoxide. This method is advantageous in that the quantum efficiency of the quantum dot is not reduced as it is implemented in a very simple process.

일 실시예에서 InP 양자점에 다중 쉘을 적용한, InP/ZnSeS/ZnS 양자점을 제조하여 80 %의 절대 양자 효율을 가지는 적색 발광 양자점을 마련한 후, 연속적으로, 이 양자점에 적당량의 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide, Ti(i-PrO)4)를 반응시켜 양자점 표면을 컴플렉싱한다. In one embodiment, InP / ZnSeS / ZnS quantum dots were prepared by applying multiple shells to InP quantum dots, and red light emitting quantum dots having an absolute quantum efficiency of 80% were prepared. Subsequently, an appropriate amount of titanium isopropoxide titanium isopropoxide and Ti (i-PrO) 4 ) are reacted to complex the surface of the quantum dots.

본 발명에 따라 패시베이션된 양자점과 그렇지 않은 양자점에 대해 장시간 UV 조사 환경 하에서 열 에이징(aging)을 하면, 본 발명에 따른 양자점에서 양자점 안정성이 매우 향상되는 결과를 볼 수 있고, 이것은 금속 알콕사이드 컴플렉싱에 의해 양자점 표면에 존재하는 금속 덕분인 것으로 확인된다. According to the present invention, when the passaged quantum dots and the other quantum dots are subjected to thermal aging under a long-time UV irradiation environment, the stability of quantum dots in the quantum dots according to the present invention can be remarkably improved. This can be seen from the results of the metal alkoxide complexing Is due to the presence of the metal present on the surface of the quantum dots.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 방법으로 제조해 1차적으로 패시베이션된 양자점을 가지고 양자점-산화물 복합체를 형성하는 방법도 제공한다. The present invention also provides a method of forming a quantum dot-oxide complex with primarily passivated quantum dots prepared by the method according to the present invention.

본 발명에 따른 양자점은, 양자점 표면의 유기 리간드와 금속 알콕사이드가 컴플렉싱되어, 상기 유기 리간드의 탈락을 방지하는 동시에 추가적인 보호기로 작용하도록 표면 패시베이션된 것을 특징으로 한다.The quantum dot according to the present invention is characterized in that the organic ligand on the surface of the quantum dot and the metal alkoxide are surface-passivated so as to function as an additional protecting group while preventing the organic ligand from coming off.

상기 양자점은 코어/쉘 구조의 양자점이고, 상기 코어는 InP 또는 A-B-X (A=Cu+, Ag+, B=In3 +, Ga3 +, X=S2-, Se2 -)이며, 상기 금속 알콕사이드는 Mn +(OR)n(Mn+=Ti4+, Zr4+, Al3+, Si4+, R은 알킬기)일 수 있다. Wherein the quantum dots are quantum dot core / shell structure, the core is InP or ABX (A = Cu +, Ag +, B = In + 3, Ga + 3, X = S 2-, Se 2 -), and the metal The alkoxide may be M n + (OR) n (M n + = Ti 4+ , Zr 4+ , Al 3+ , Si 4+ , R being an alkyl group).

본 발명에 따른 양자점-산화물 복합체는 이러한 양자점이 금속 산화물 기지(matrix) 내에 분포되어 있는 것이다.The quantum dot-oxide complex according to the present invention is such that these quantum dots are distributed in a metal oxide matrix.

이 때, 상기 금속 산화물은 실리콘 산화물, 티타늄 산화물 및 알루미늄 산화물 중 어느 하나일 수 있다.At this time, the metal oxide may be any one of silicon oxide, titanium oxide, and aluminum oxide.

상기 양자점을 제조하는 방법은, 양자점을 준비하는 단계; 및 상기 양자점에 금속 알콕사이드를 적용해 상기 양자점 표면의 유기 리간드와 금속 알콕사이드가 컴플렉싱되도록 하는 단계를 포함하여 수행된다.The method for fabricating the quantum dot includes: preparing a quantum dot; And applying a metal alkoxide to the quantum dot to cause the organic ligand on the surface of the quantum dot to be complexed with the metal alkoxide.

바람직하기로, 상기 양자점을 준비하는 단계와 상기 컴플렉싱되도록 하는 단계는 인시튜로 수행하며, 상기 양자점을 준비하는 단계는 전구체들을 포함하는 용액으로부터 코어 양자점을 형성하는 단계; 및 상기 코어 양자점이 형성된 용액에 쉘 스톡 용액을 적용하여 상기 코어 양자점 상에 쉘을 형성함으로써 코어/쉘 구조의 양자점을 성장시키는 단계를 포함하며, 상기 컴플렉싱되도록 하는 단계는 상기 양자점이 성장되어 있는 용액에 금속 알콕사이드를 첨가하는 단계임을 특징으로 한다.Preferably, the step of preparing and completing the quantum dot is performed in situ, wherein the step of preparing the quantum dot comprises: forming a core quantum dot from a solution containing precursors; And growing a quantum dot of a core / shell structure by applying a shell stock solution to a solution of the core quantum dots to form a shell on the core quantum dots, wherein completing the quantum dots comprises: And adding a metal alkoxide to the solution.

특히, 상기 양자점이 성장되어 있는 용액을 가열하면서 상기 금속 알콕사이드를 첨가하도록 한다. 이 때, 상기 가열은 상기 금속 알콕사이드가 분해되어 금속 산화물로 변화하지 않는 온도 범위에서 수행한다.Particularly, the metal alkoxide is added while heating the solution in which the quantum dots are grown. At this time, the heating is performed in a temperature range where the metal alkoxide is decomposed and does not change into a metal oxide.

상기 양자점 제조 방법에서와 같이 1차적으로 패시베이션한 다음에는 양자점-산화물 복합체 제조를 위한 졸-겔 반응을 진행할 수 있다.After passivation as in the above-described quantum dot manufacturing method, a sol-gel reaction for producing a quantum dot-oxide complex can be performed.

바람직한 양자점-산화물 복합체 제조 방법은, 전구체들을 포함하는 용액으로부터 코어 양자점을 형성하는 단계; 상기 코어 양자점이 형성된 용액에 쉘 스톡 용액을 적용하여 상기 코어 양자점 상에 쉘을 형성함으로써 코어/쉘 구조의 양자점을 성장시키는 단계; 상기 양자점이 성장되어 있는 용액에 금속 알콕사이드를 첨가하여 상기 양자점 표면의 유기 리간드와 금속 알콕사이드가 인시튜 컴플렉싱되도록 하는 1차 패시베이션 단계; 및 상기 1차 패시베이션된 양자점을 금속 산화물 형성 졸-겔 반응에 투입하여 2차 패시베이션하는 단계를 포함한다.A preferred method of making a quantum dot-oxide complex comprises: forming a core quantum dot from a solution comprising precursors; Growing a quantum dot of a core / shell structure by applying a shell stock solution to a solution in which the core quantum dots are formed to form a shell on the core quantum dots; A first passivation step in which a metal alkoxide is added to a solution in which the quantum dots are grown to cause an organic ligand and a metal alkoxide on the surface of the quantum dots to be in situ complicated; And subjecting the first passivated quantum dot to a metal oxide forming sol-gel reaction for secondary passivation.

상기 2차 패시베이션하는 단계 동안에 상기 1차 패시베이션된 양자점의 유기 리간드 탈락이 방지된다. 그리고, 동시에 추가적인 보호기로 작용한다. During the secondary passivation step, organic ligand dropout of the primary passivated quantum dot is prevented. At the same time, it acts as an additional protecting group.

본 발명에 따르면, 효과적으로 표면이 패시베이션된 양자점을 제공할 수 있고, 이를 이용해 양자점의 우수한 성능이 유지되는 양자점-복합체도 제조할 수 있다. 패시베이션된 양자점은 열화 조건 하에서도 높은 형광 안정성을 유지한다. According to the present invention, it is possible to provide quantum dots that effectively passivate the surface, and can use this to produce quantum dot-complexes in which excellent performance of quantum dots is maintained. Passivated quantum dots maintain high fluorescence stability even under degradation conditions.

특히 양자점 합성과 패시베이션을 인시튜로 진행하는 제조 방법에 따르면 공정이 간단하고 비용 효과적이다. 또한 본 발명에 따른 패시베이션 방법은 양자점의 크기를 증가시키지 않으므로 양자 효율 감소가 없다. In particular, the fabrication process of in-situ quantum dot synthesis and passivation makes the process simple and cost-effective. Also, since the passivation method according to the present invention does not increase the size of the quantum dots, the quantum efficiency is not reduced.

본 발명에 따른 양자점은 금속 알콕사이드를 이용한 패시베이션에 의해 양자 효율이 오히려 개선된다. UV 조사 환경이나 열적 에이징 상태를 지속하여도 본 발명에 따른 양자점은 열화가 잘 일어나지 않는다. 실험예에 따르면 12시간까지 최초 양자 효율의 72-75%를 유지하였고 120시간까지는 그 상태가 유지가 되었다. The quantum efficiency of the quantum dot according to the present invention is rather improved by the passivation using the metal alkoxide. The deterioration of the quantum dot according to the present invention does not occur even if the UV irradiation environment or the thermal aging state is continued. According to the experimental example, 72-75% of the initial quantum efficiency was maintained up to 12 hours and maintained until 120 hours.

본 발명에 따르면 금속 알콕사이드를 이용해 1차 패시베이션된 양자점을 가지고 양자점-금속 산화물 복합체를 형성할 수 있으며, 이 때 양자점 표면의 유기 리간드 탈락을 방지하는 동시에 추가적인 보호기로 작용함으로써, 양자점의 우수한 성능을 보존할 수 있다. 이러한 양자점- 산화물 복합체는 높은 효율을 가진 LED용 광변환소재로 이용할 수 있다. According to the present invention, it is possible to form a quantum dot-metal oxide complex with a first-passivated quantum dot using a metal alkoxide. In this case, the organic ligand on the surface of the quantum dots is prevented from dropping out and acts as an additional protecting group. can do. Such quantum dot-oxide complexes can be used as high-efficiency light-converting materials for LEDs.

도 1은 본 발명에 따른 양자점 패시베이션 방법 및 이를 이용한 양자점-산화물 복합체 제조 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2의 (a)는 InP, InP/ZnSeS, InP/ZnSeS/ZnS QD, 그리고 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 XRD 패턴을 비교한 것이고, (b)는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD(비교예 1)의 TEM 이미지이며, (c)는 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD(실험예 1)의 TEM 이미지이다.
도 3은 고배율 XPS(X-ray photoelectron spectroscopic) 스캔결과이다. 도 3의 (a)는 Ti 2p, (b)는 Ti 3s 및 Se 3d5 / 2,(c)는 Zn 2p,(d)는 S 2p3 /2, 그리고 (e)는 O 1s 광전자 피크(InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD를 각각 보여줌)이며, (f)는 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD 스캔의 O 1s 피크 분해를 도시한다.
도 4는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 FT-IR((Fourier transform infrared) 스펙트럼을 비교한 그래프이다.
도 5는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 (a) UV-가시광 흡수 및 (b) 광(光) 루미네선스(Photo-Luminescence, PL) 스펙트럼을 도시한다. (a)안의 삽입그림은 클로로폼 안의 Ti(i-PrO)4 용액의 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
도 6의 (a)는 UV 조사 시간에 따른 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 상대 QD 방출 면적의 변화를 도시한 그래프이다. 에러바(error bar)는 각 샘플에 대해 세 번 반복된 측정을 나타낸다. (b)와 (c)는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 PL 스펙트럼 변화를 보여준다.
도 7의 (a)는 150℃에서의 열적 에이징 시간에 따른 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 상대 QD 방출 면적의 변화를 도시한 그래프이다. 에러바는 각 샘플에 대해 세 번 반복된 측정을 나타낸다. (b)와 (c)는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 PL 스펙트럼 변화를 보여준다.
도 8은 UV 조사 시간에 따른 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD(비교예 2)와 Zr(PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD(실험예 2)의 상대 QD 방출 면적의 변화를 도시한 그래프이다.
1 is a schematic view for explaining a quantum dot passivation method according to the present invention and a method for manufacturing a quantum dot-oxide complex using the same.
2 (a) compares XRD patterns of InP, InP / ZnSeS, InP / ZnSeS / ZnS QD, and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD, (TEM) image of pure InP / ZnSeS / ZnS QD (Comparative Example 1) and (c) TEM image of Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD (Experimental Example 1).
FIG. 3 is a high magnification X-ray photoelectron spectroscopic (XPS) scan result. Figure 3 (a) is Ti 2p, (b) is Ti 3s and Se 3d 5/2, (c ) is Zn 2p, (d) is S 2p 3/2, and (e) is O 1s photoelectron peaks ( ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD), and (f) Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS Lt; RTI ID = 0.0 > O1s < / RTI >
FIG. 4 is a graph comparing Fourier transform infrared (FT-IR) spectra of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD.
Figure 5 shows the absorption of UV-visible light and the photo-luminescence of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / Luminescence, PL) spectra. (a) shows the absorption spectrum of Ti (i-PrO) 4 solution in chloroform.
6 (a) is a graph showing changes in relative QD emission areas of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complicated InP / ZnSeS / ZnS QD according to UV irradiation time. The error bar represents three repeated measurements for each sample. (b) and (c) show PL spectra of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD.
7A is a graph showing changes in the relative QD emission area of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complicated InP / ZnSeS / ZnS QD according to the thermal aging time at 150 ° C. It is a graph. The error bar represents the measurement repeated three times for each sample. (b) and (c) show PL spectra of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD.
8 shows changes in relative QD emission areas of pure InP / ZnSeS / ZnS QD (Comparative Example 2) and Zr (PrO) 4 -complicated InP / ZnSeS / ZnS QD (Experimental Example 2) It is a graph.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know.

도 1은 본 발명에 따른 양자점 패시베이션 방법 및 이를 이용한 양자점-산화물 복합체 제조 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a schematic view for explaining a quantum dot passivation method according to the present invention and a method for manufacturing a quantum dot-oxide complex using the same.

본 발명에서는 간단한 방법에 의해 양자점 표면을 패시베이션하는 방법을 제안한다. 본 발명에서는 양자점 표면의 유기 리간드를 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide, Ti(i-PrO)4)와 같은 금속 알콕사이드로 컴플렉싱하여 양자점 표면을 효과적으로 패시베이션한다. 특히 양자점 합성 공정과 인시튜로 금속 알콕사이드 컴플렉싱을 진행하는 데에 방법적 특징이 있다. In the present invention, a method of passivating a surface of a quantum dot by a simple method is proposed. In the present invention, an organic ligand on the surface of a quantum dot is compounded with a metal alkoxide such as titanium isopropoxide (Ti (i-PrO) 4 ) to effectively passivate the surface of the quantum dot. Especially, quantum dot synthesis and in situ metal alkoxide complexing have a methodological feature.

도 1을 참조하면, 먼저 양자점(10)을 준비한다. 양자점(10)은 코어/쉘 구조일 수 있다. 이 때 코어는, InP 및 A-B-X (A=Cu+, Ag+, B=In3 +, Ga3 +, X=S2-, Se2 -)일 수 있다. Referring to FIG. 1, a quantum dot 10 is prepared. The quantum dot 10 may be a core / shell structure. In this case, the core may be InP and ABX (A = Cu + , Ag + , B = In 3 + , Ga 3 + , X = S 2- , Se 2 - ).

다음으로, 1차 패시베이션을 위해 양자점(10)에 금속 알콕사이드를 적용해 양자점 표면 컴플렉싱을 한다. 그리고 나서 2차 패시베이션을 위해 1차 패시베이션된 양자점, 즉 표면-컴플렉싱된 양자점(10’)을 금속 산화물 형성 졸-겔 반응시켜 2차 패시베이션한다. 2차 패시베이션을 통해, 최종적으로는 표면-컴플렉싱된 양자점(10’)이 금속 산화물 기지(matrix, 20)에 분산된 양자점-산화물 복합체(30)가 형성된다. Next, a metal alkoxide is applied to the quantum dot 10 for primary passivation to perform quantum dot surface complexing. Then, the passively quantized point, i.e., the surface-complicated quantum dot 10 'for secondary passivation is subjected to a second passivation by a metal oxide forming sol-gel reaction. Through the second passivation, a quantum dot-oxide complex 30 is finally formed in which the surface-complicated quantum dot 10 'is dispersed in a metal oxide matrix 20.

1차 패시베이션 단계에서 사용할 수 있는 금속 알콕사이드는 Mn+(OR)n(Mn+=Ti4+, Zr4 +, Al3 +, Si4 +, R은 알킬기)로 표현되는 금속 화합물이다. Primary metal alkoxides that can be used in a passivation step is M n + (OR) n is a metal compound represented by (n + M = Ti 4+, Zr + 4, Al + 3, Si + 4, R is an alkyl group).

산화물 기지(20)는 실리콘 산화물(실리카), 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물 등과 같은 금속 산화물 중 적어도 어느 하나일 수 있다. The oxide base 20 may be at least one of metal oxides such as silicon oxide (silica), titanium oxide, aluminum oxide, and the like.

일 실시예에서 InP 양자점에 다중 쉘을 적용한, InP/ZnSeS/ZnS 양자점을 제조하여 80%의 절대 양자 효율을 가지는 적색 발광 양자점을 마련한 후, 연속적으로, 그리고 인시튜로, 이 양자점에 적당량의 Ti(i-PrO)4를 반응시켜 양자점 표면을 컴플렉싱한다. 이후 실리카 합성을 위한 졸-겔 반응을 진행시켜 양자점-실리카 복합체를 형성한다. In one embodiment, InP / ZnSeS / ZnS quantum dots were prepared by applying multiple shells to InP quantum dots, and red light emitting quantum dots having an absolute quantum efficiency of 80% were prepared. Subsequently, an appropriate amount of Ti (i-PrO) 4 are reacted to complex the surface of the quantum dots. The sol-gel reaction for silica synthesis is then advanced to form a quantum dot-silica complex.

이와 같이, 본 발명은 금속 산화물 내에 양자점이 분포되어 있는 양자점-산화물 복합체에 관한 것이기도 하다. 본 발명은 금속 알콕사이드를 이용해 1차 패시베이션된 양자점을 가지고 양자점-산화물 복합체를 형성하는 방법에 관한 것이다. 양자점-산화물 복합체는 LED용 광변환소재로 이용할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 양자점의 패시베이션 및 이를 통한 양자점의 발광 안정성 확보, 더 나아가 이를 통해 LED용 광변환소재로 적용하는 것에까지 관계되어 있다. 금속 알콕사이드를 이용해 1차 패시베이션된 양자점은 양자점 표면의 유기 리간드 탈락이 방지되므로, 졸-겔 반응 동안 표면이 열화되지 않는다. Thus, the present invention also relates to a quantum dot-oxide composite in which quantum dots are distributed in a metal oxide. The present invention relates to a method of forming quantum dot-oxide complexes with primary passivated quantum dots using metal alkoxides. The quantum dot-oxide complex can be used as a photoconversion material for LEDs. As described above, the present invention relates to the passivation of quantum dots and the stability of luminescence of quantum dots through the passivation, and furthermore, to the application as a light conversion material for LEDs through the passivation. The first passivated quantum dots using the metal alkoxide prevent the organic ligands from falling off the surface of the quantum dots, so that the surface does not deteriorate during the sol-gel reaction.

양자점(10)에서 코어는 핫 콜로이드(hot colloid) 방법, 용매열(solvothermal) 방법, 또는 가열(heating-up)이나 핫-인젝션(hot-injection)을 통하여 제조할 수 있고, 쉘은 양이온 교환 공정(cation exchange process), 용매열 방법 등으로도 수행될 수 있는데, 아래에서 바람직한 양자점 합성 방법 및 패시베이션 방법의 실시예를 설명한다. In the quantum dot 10, the core may be prepared by a hot colloid method, a solvothermal method, or by heating-up or hot-injection, a cation exchange process, a solvent heating method, etc. An exemplary embodiment of a quantum dot synthesis method and a passivation method will be described below.

우선 전구체들을 포함하는 용액으로부터 코어 QD를 성장시키는 단계를 수행한다. 전구체와 용매를 혼합하여 제조한 혼합 용액을 가열하여 코어 QD를 먼저 성장시킨다. 혼합 용액의 가열은 여러 단계로 이루어질 수 있다. 먼저 디가스(degas) 온도, 예컨대 120℃로 가열해 디가스를 수행할 수 있다. 이후 성장 온도, 예를 들어 240℃까지 승온할 수 있다. 이 때, N2 퍼징(purging)을 수행할 수 있다. First, the step of growing the core QD from the solution containing the precursors is performed. The mixed solution prepared by mixing the precursor and the solvent is heated to grow the core QD first. Heating of the mixed solution can be done in several steps. First, the degassing can be performed by heating at a degassing temperature, for example, 120 deg. Thereafter, the temperature can be raised to a growth temperature, for example, 240 ° C. At this time, N 2 purging can be performed.

다음으로, 쉘을 형성한다. 코어 QD를 형성한 혼합 용액에 쉘 형성을 위한 스톡 용액을 적용함으로써 쉘을 형성할 수 있다. 쉘을 형성하는 단계는 두 번 이상 연속하여 수행할 수 있다. 이 때, 각 단계의 스톡 용액의 농도 및 반응 온도와 시간을 달리할 수 있다. 두 번째 반응시 온도가 더 높거나 시간이 더 길 수 있다. Next, a shell is formed. A shell can be formed by applying a stock solution for forming a shell to a mixed solution in which core QD is formed. The step of forming the shell may be performed two or more times in succession. At this time, the concentration of the stock solution in each step, the reaction temperature and the time may be different. The temperature of the second reaction may be higher or longer.

이와 같이, 쉘은 다중으로, 예를 들어 이중 혹은 삼중으로 형성될 수 있으며, 각 층은 조성이 다를 수도 있다. 이 때의 조성은 불연속적으로 변할 수도 있고 연속적으로 변할 수도 있다. 이러한 다중 쉘은 기본적인 코어 QD 패시베이션 효과가 탁월하다. 이에 따라 양자점(10)의 양자 효율이 개선될 수 있다. 쉘을 형성하면 코어 QD 상태에 비하여 PL과 QY가 모두 향상되므로, 양자점(10)으로는 코어/쉘 구조를 이용함이 바람직하다.As such, the shells may be formed in multiple, e.g., double or triple, and each layer may have a different composition. The composition at this time may vary discontinuously or continuously. These multi-shells have excellent core QD passivation effects. The quantum efficiency of the quantum dot 10 can be improved. When the shell is formed, PL and QY are both improved as compared with the core QD state. Therefore, it is preferable to use a core / shell structure for the quantum dot 10.

코어 QD를 형성한 혼합 용액에 스톡 용액까지 적용하여 가열한 상태는 양자점이 합성되어 있는 용액 상태이다. 본 발명에서는 이 양자점 성장 용액에 가열이 유지되는 상태에서 금속 알콕사이드를 첨가하여 양자점(10) 표면을 1차적으로 패시베이션한다. 가열을 하면서 양자점 성장 용액에 금속 알콕사이드를 첨가하는 단순한 조작을 통해 효과적인 양자점 패시베이션이 이루어질 수 있다. 양자점 합성과 패시베이션이 인시튜로 진행되어 공정이 간단하고 비용 효과적이다. The state of applying the stock solution to the mixed solution in which the core QD is formed is in a solution state in which quantum dots are synthesized. In the present invention, the metal alkoxide is added in a state where heating is maintained in the quantum dot growth solution to passivate the surface of the quantum dot 10 primarily. An effective quantum dot passivation can be achieved by simple operation of adding a metal alkoxide to the quantum dot growth solution while heating. Quantum dot synthesis and passivation proceed in-situ, making the process simple and cost-effective.

금속 알콕사이드는 양자점(10) 표면의 유기 리간드와 컴플렉싱하면서 양자점(10) 표면을 효과적으로 패시베이션한다. 이와 같이 1차 패시베이션된 양자점, 즉 표면-컴플렉싱된 양자점(10’)을 금속 산화물 형성 졸-겔 반응에 투입하더라도 종래와 달리 양자점 표면이 화학적으로 열화되는 일이 발생하지 않는다. 따라서, 종래 본 발명과 같은 1차 패시베이션이 없이 곧바로 졸-겔 반응을 진행시키는 경우와 비교해, 본 발명의 양자점-산화물 복합체는 양자점의 우수한 특성이 그대로 유지된다. The metal alkoxide effectively passivates the surface of the quantum dot 10 while complicating the organic ligand on the surface of the quantum dot 10. Even when the first passivated quantum dot, that is, the surface-complicated quantum dot 10 ', is injected into the metal oxide-forming sol-gel reaction, the surface of the quantum dot is not chemically deteriorated unlike the prior art. Therefore, compared with the case where the sol-gel reaction proceeds immediately without the first passivation as in the present invention, the quantum dot-oxide composite of the present invention maintains excellent characteristics of the quantum dot.

후술하는 실험예에서 상세히 설명하는 바와 같이, 발명자들은 XPS 및 FT-IR 분광법을 통하여, Ti(i-PrO)4로부터 유래하여 InP 기반 양자점 표면에 존재하는 Ti-O 종을 확인하였다. Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 QD와 그렇지 않은 QD에 대해 동일한 조건으로 UV와 열을 가하면서 PL 변화를 모니터링한 결과, Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 QD는 Ti(i-PrO)4로 인해 더 나은 패시베이션을 가져서, 안정성 면에서 큰 개선 효과를 보여준다는 것을 확인하였다. As described in detail later in the Experimental Example, the inventors confirmed Ti-O species present on the surface of InP-based quantum dots from Ti (i-PrO) 4 through XPS and FT-IR spectroscopy. Ti (i-PrO) 4 - Foundation & duplexing the QD and non while applying UV and heat in the same conditions for a QD a result of monitoring the PL changes, Ti (i-PrO) 4 - a compliance duplexing QD is Ti (i -PrO) 4 had better passivation and showed a great improvement in stability.

이하에서는 상세한 실험예를 통해, Ti- 및 Zr-알콕사이드 컴플렉싱을 통한 InP 기반 양자점의 패시베이션 효과에 대해 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the passivation effect of InP-based quantum dots through Ti- and Zr-alkoxide complexing will be described in more detail through detailed experimental examples.

실험 방법:Experimental Method:

실험예Experimental Example 1:  One: InPInP // ZnSeSZnSeS // ZnSZnS QDQD  And Ti(i-PrO)Ti (i-PrO) 44 컴플렉싱Complication

적색 발광 InP/ZnSeS/ZnS 다중 쉘 QD 합성을 위하여, 0.45 mmol의 인듐 클로라이드(indium chloride, InCl3, 99.999%), 2.2 mmol의 아연 클로라이드(zinc chloride, ZnCl2, 99.999%) 및 6 ml의 올레일아민(oleylamine, OLA, 70%)을 플라스크(three-neck flask)에 넣어 혼합 용액을 제조하고, 혼합 용액을 120℃에서 1시간 가열해 디가스한 후 N2 퍼징을 하며 180℃까지 승온하였다. 그런 다음, 0.35 ml의 tris(dimethylamino)phosphine(P(N(CH3)2)3), P(DMA)3,97%)을 재빨리 주입한 후 그 온도에서 혼합물을 23-25분 유지하여 InP 코어 QD를 성장시켰다. 그런 다음, 다음과 같은 방법으로 음이온 및 양이온 쉘 전구체를 교대로 주입하여 조성 구배를 가진 ZnSeS 중간 쉘을 단계적으로 성장시켰다: Se 스톡 용액(셀레늄(Se, 99.99%) 0.12 mmol을 1 ml의 trioctylphosphine(TOP, 90%)에 녹인 것)을 주입하여 200℃에서 30분간 반응시켰다. 그리고, Zn 스톡 용액(1.58 mmol의 스테아르산 아연(zinc stearate)를 4 ml 1-옥타데센(octadecene, ODE, 90%)에 녹인 것)을 주입하고 220℃에서 30분간 반응시켰다. 연속하여, Se-S 스톡 용액(0.06 mmol Se와 2 mmol 황(S, 99.99%)을 1.6ml TOP에 녹인 것)을 주입하여 240℃에서 30분간 반응시킨 다음, 앞의 Zn 스톡 용액을 다시 주입하여 260℃에서 30분간 반응시켰다. ZnSeS 중간 쉘의 마지막 단계로서 다른 Se-S 스톡 용액(0.02 mmol Se와 4 mmol 황(S,99.99%)을 2ml TOP에 녹인 것)을 주입하여 280℃에서 30분간 반응시킨 다음, 앞의 Zn 스톡 용액을 다시 주입하여 300℃에서 60분간 반응시켰다.For the red luminescent InP / ZnSeS / ZnS multi-shell QD synthesis, 0.45 mmol of indium chloride (InCl 3 , 99.999%), 2.2 mmol of zinc chloride (ZnCl 2 , 99.999% The mixed solution was prepared by adding oleylamine (OLA, 70%) into a three-neck flask, and the mixed solution was degassed by heating at 120 ° C for 1 hour, then purged with N 2 and heated to 180 ° C . Then, 0.35 ml of tris (dimethylamino) phosphine (P (N (CH 3 ) 2 ) 3 ), P (DMA) 3 , 97%) was rapidly injected, Core QD was grown. Then, a ZnSeS intermediate shell with a composition gradient was stepwise grown by alternately injecting anions and cation shell precursors in the following manner: Se stock solution (0.12 mmol of selenium (Se, 99.99%), 1 ml of trioctylphosphine TOP, 90%), and the mixture was reacted at 200 DEG C for 30 minutes. Then, Zn stock solution (1.58 mmol of zinc stearate dissolved in 4 ml of octadecene (ODE, 90%)) was injected and reacted at 220 ° C. for 30 minutes. Subsequently, a Se-S stock solution (0.06 mmol Se and 2 mmol sulfur (S, 99.99%) dissolved in 1.6 ml of TOP) was injected and reacted at 240 ° C. for 30 minutes. And allowed to react at 260 DEG C for 30 minutes. As a final step of the ZnSeS intermediate shell, another Se-S stock solution (0.02 mmol Se and 4 mmol sulfur (S, 99.99%) dissolved in 2 ml of TOP) was injected and reacted at 280 ° C for 30 minutes. The solution was injected again and reacted at 300 ° C for 60 minutes.

ZnS 외곽 셀을 연속적으로 성장시키기 위하여, 5 ml 1-도데칸티올(dodecanethiol)을 방울 방울 적하한 다음 200℃에서 60분간 반응시켰다. 다중 쉘 InP/ZnSeS/ZnS QD 제조는 3 mmol의 아세트산 아연(Zn acetate, 98%)이 3 ml의 올레산(oleic acid, 90%)에 녹여진 것을 주입하고 190℃에서 120분간 반응을 유지하여 마무리하였다. InP/ZnSeS/ZnS QD의 인-시튜 컴플렉싱은 이 양자점 성장 용액 안으로 7 mmol의 Ti(i-PrO)4(97%)를 즉시 주입하여 190℃에서 30분간 유지함으로써 수행하였다. To continuously grow the cells outside the ZnS, 5 ml of 1-dodecanethiol was dropwise added dropwise, followed by reaction at 200 ° C for 60 minutes. For the multi-shell InP / ZnSeS / ZnS QD, 3 mmol of zinc acetate (98%) was dissolved in 3 ml of oleic acid (90%) and the reaction was maintained at 190 ° C for 120 min. Respectively. In-situ complexing of InP / ZnSeS / ZnS QD was performed by immediately injecting 7 mmol of Ti (i-PrO) 4 (97%) into this quantum dot growth solution and holding at 190 ° C for 30 minutes.

이와 같이 제조된, 표면 패시베이션된 양자점들은 헥산에 분산시킨 후 과량 에탄올을 첨가하여 침전시키고 원심분리기(9000 rpm, 10분)를 이용하여 헥산/에탄올 조합 용매로 정화시키는 사이클을 여러 번(최소한 세 번) 수행하였다. 마지막으로 비교예로서 컴플렉싱되지 않은 순수(pristine) InP/ZnSeS/ZnS QD 및 본 발명에 따라 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 QD를 헥산이나 ODE에 재분산시켜 테스트에 투입하였다. The surface-passivated quantum dots thus prepared were dispersed in hexane, precipitated by addition of excess ethanol, and washed several times with a hexane / ethanol combination solvent using a centrifuge (9000 rpm, 10 min) ). Finally, as a comparative example, uncomplicated pristine InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed QD according to the present invention were redispersed in hexane or ODE and put into the test.

실험예Experimental Example 2: 지르코늄  2: zirconium 프로폭사이드(Zr-propoxide, Zr(PrO)Propoxide, Zr (PrO) 44 )를) 사용한  Used 양자점Qdot 패시베이션(표면 개질) 공정 Passivation (Surface Modification) Process

본 실험의 경우에는 적색 발광이 아닌 녹색 발광 InP/ZnSeS/ZnS 양자점을 가지고 진행되었다. In this experiment, green luminescent InP / ZnSeS / ZnS quantum dots were used instead of red luminescence quantum dots.

전체적인 반응은 실험예 1의 [적색 InP/ZnSeS/ZnS 양자점 + Ti(i-PrO)4] 실험과 동일하다. 녹색 InP/ZnSeS/ZnS 양자점을 합성한 후에 190℃에서 Zr(PrO)4 용액 0.5~4 mL를 천천히 주입한 후, 190℃에서 30분 동안 반응을 유지하고, 상온으로 온도를 서서히 냉각하였다. 이후 공정은 실험예 1과 동일하다. The overall reaction is the same as in Experiment 1 [Red InP / ZnSeS / ZnS quantum dot + Ti (i-PrO) 4 ] experiment. After the green InP / ZnSeS / ZnS quantum dots were synthesized, Zr (PrO) 4 After 0.5 to 4 mL of the solution was slowly injected, the reaction was maintained at 190 DEG C for 30 minutes and the temperature was gradually cooled to room temperature. The subsequent process is the same as in Experimental Example 1.

양자점Qdot 분산액의 안정성 테스트 Stability testing of dispersions

비교예 1(Ti(i-PrO)4 컴플렉싱이 없는 순수 적색 발광 InP/ZnSeS/ZnS QD)와 실험예 1(Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD)에 대해 UV 조사를 하여 열화 조건에 노출시키고 소정 기간동안 열적 에이징을 동일하게 실시하였다. Comparative Example 1 (pure red emitting InP / ZnSeS / ZnS QD without Ti (i-PrO) 4 complexing) and Experimental Example 1 (Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD) UV irradiation was performed to expose to the deteriorating condition, and the thermal aging was performed for the predetermined period in the same manner.

비교예 2(Zr(PrO)4 컴플렉싱이 없는 순수 녹색 발광 InP/ZnSeS/ZnS QD)와 실험예 2(Zr(PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD)에 대해 UV 조사를 하여 열화 조건에 노출시키고 소정 기간동안 열적 에이징을 동일하게 실시하였다. Comparative Example 2 (pure green luminescence InP / ZnSeS / ZnS QD without Zr (PrO) 4 complexing) and Experimental Example 2 (Zr (PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD) Exposure to deteriorating conditions and thermal aging were carried out in the same manner for a predetermined period.

UV 조사 테스트의 경우, 헥산 안에 QD 분산액을 65 nm-다중 밴드 UV 램프를 사용해 120시간 동안 지속적으로 UV 조사하고 조사 시간에 따른 PL 세기 경시 변화를 모니터링하였다.For the UV irradiation test, the QD dispersion in hexane was continuously irradiated with UV light for 65 hours using a 65 nm-multiband UV lamp, and the change in PL intensity over time was monitored.

열적 에이징 테스트의 경우, 높은 끓는점을 가지는 ODE에 양자점을 분산시켜 각 분산액을 150℃의 컨텍션 오븐 안에 4시간 동안 두었다. For thermal aging tests, the quantum dots were dispersed in an ODE with a high boiling point and each dispersion was placed in a 150 占 폚 contact oven for 4 hours.

평가 툴:Evaluation tools:

Cu Kα 복사를 사용하는 분말 X-선 회절(XRD)(Rigaku, Ultima IV)를 이용해 양자점의 결정 구조를 해석하였다. 양자점 이미지를 얻기 위하여, 200kV에서 작동하는 JEM-2100F (JEOL Ltd.)를 이용해 TEM 작업을 수행하였다. Al Kα x-ray(E=1486.6eV)를 구비한 XPS(Thermo VG)를 사용해 Si 기판 위의 QD 필름에 대해 화학 조성/천이를 분석하였다. FT-IR 분광기(Bruker, Vertex 70)를 사용해 QD 표면의 화학 종을 규명하였다. 양자점의 UV-Vis 흡수 및 PL 스펙트럼은 각각 흡수 분광장치(Shimadzu, UV-2450) 및 500 W 크세논 램프-장착된 분광광도계(PSI Inc., Darsa Pro-5200)를 가지고 기록하였다. 희석된 QD 분산액의 PL 양자 효율 절대값은 PL QY 측정 시스템(C9920-02, Hamamatsu)을 가지고 평가하였다. Cu K α The crystal structure of quantum dots was analyzed using powder X-ray diffraction (XRD) (Rigaku, Ultima IV) using radiation. To obtain the quantum dot image, a TEM operation was performed using JEM-2100F (JEOL Ltd.) operating at 200 kV. Al K alpha The chemical composition / transition was analyzed for QD films on Si substrates using XPS (Thermo VG) with x-ray (E = 1486.6 eV). FT-IR spectroscopy (Bruker, Vertex 70) was used to identify species on the QD surface. UV-Vis absorption and PL spectra of the quantum dots were recorded with an absorption spectrometer (Shimadzu, UV-2450) and a 500 W xenon lamp-mounted spectrophotometer (PSI Inc., Darsa Pro-5200). The PL quantum efficiency absolute value of the diluted QD dispersion was evaluated with a PL QY measurement system (C9920-02, Hamamatsu).

실험 결과:Experiment result:

도 2의 (a)는 InP, InP/ZnSeS, InP/ZnSeS/ZnS QD, 그리고 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 XRD 패턴을 비교한 것이고, (b)는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD(비교예 1)의 TEM 이미지이며, (c)는 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD(실험예 1)의 TEM 이미지이다. 2 (a) compares XRD patterns of InP, InP / ZnSeS, InP / ZnSeS / ZnS QD, and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD, (TEM) image of pure InP / ZnSeS / ZnS QD (Comparative Example 1) and (c) TEM image of Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD (Experimental Example 1).

도 2의 (a)를 참조하면, InP의 XRD와 중간 쉘 ZnSeS이 형성된 InP/ZnSeS의 XRD와 다중 쉘 완성된 InP/ZnSeS/ZnS의 XRD 및 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 XRD 패턴 차이를 확인할 수 있다. InP QD의 반사 피크가 더 큰 2θ 쪽으로 이동하고 ZnSe나 ZnS의 분리된 피크가 없는 것을 보면, 조성이 차츰 변화하는 구배를 가진 ZnSeS 쉘링이 제대로 이루어졌음을 알 수 있다. InP/ZnSeS/ZnS의 경우 ZnS 분율이 더 증가하게 되면서 반사 피크가 더 큰 2θ 쪽으로 이동하였다.2 (a), XRD of InP / ZnSeS formed with XRD of InP and intermediate shell ZnSeS and XRD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / The XRD pattern difference of ZnSeS / ZnS QD can be confirmed. It can be seen that the reflection peak of InP QD shifts toward the larger 2θ and that there is no separate peak of ZnSe or ZnS, so that ZnSeS shelling with graded composition gradually changes. In the case of InP / ZnSeS / ZnS, the reflection peak shifted toward the larger 2θ as the ZnS fraction increased.

Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 경우 반사 피크의 위치는 변하지 않고 세기만 감소하였다. 이로부터 QD 표면에 Ti(i-PrO)4 분자가 부착 내지 성공적으로 컴플렉싱되어 회절 세기 감소를 일으킨 것을 확인할 수 있다. In the case of Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD, the position of the reflection peak was not changed but only the intensity was decreased. From this, Ti (i-PrO) 4 It can be confirmed that the molecules are adhered or successfully complicated to cause a decrease in the diffraction intensity.

도 2의 (b)를 참조하면, InP/ZnSeS/ZnS QD의 평균 크기는 약 6.8nm이고, 도 2의 (c)를 참조하면 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 평균 크기는 도 2의 (b)와 비교해 거의 다르지 않다. 따라서, 성장 용액 안에서 Ti(i-PrO)4의 열 분해를 통해 형성될 수 있는 TiOx 상으로 QD 표면이 코팅되는 일은 일어나지 않았다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 실험예에서의 가열은 금속 알콕사이드가 분해되어 금속 산화물로 변화하지 않는 온도 범위에서 수행된 것이다. 따라서, 패시베이션하는 동안 양자점 크기를 증가시켜 양자 효율을 떨어뜨리는 일은 없다. Referring to FIG. 2 (b), the average size of InP / ZnSeS / ZnS QD is about 6.8 nm. Referring to FIG. 2C, Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS The average size of the QD is not substantially different from that of FIG. 2 (b). Thus, it can be seen that the coating of the QD surface with the TiO x phase, which can be formed through thermal decomposition of Ti (i-PrO) 4 in the growth solution, has not occurred. That is, the heating in the present experimental example was carried out in a temperature range where the metal alkoxide was not decomposed and changed into a metal oxide. Therefore, quantum efficiency is not lowered by increasing the quantum dot size during passivation.

QD 표면 상의 Ti 종의 존재를 확인하기 위하여, 비교예 1 및 실험예 1 QD에 대하여 XPS 분석을 실시하였다. 도 3은 고배율 XPS 스캔결과이다. 도 3의 (a)는 Ti 2p, (b)는 Ti 3s 및 Se 3d5 / 2,(c)는 Zn 2p,(d)는 S 2p3 /2, 그리고 (e)는 O 1s 광전자 피크(InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD를 각각 보여줌)이며, (f)는 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD 스캔의 O 1s 피크 분해를 도시한다.To confirm the presence of Ti species on the surface of the QD, XPS analysis was performed on the QD of Comparative Example 1 and Experimental Example 1. 3 shows a result of a high magnification XPS scan. Figure 3 (a) is Ti 2p, (b) is Ti 3s and Se 3d 5/2, (c ) is Zn 2p, (d) is S 2p 3/2, and (e) is O 1s photoelectron peaks ( ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD), and (f) Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS Lt; RTI ID = 0.0 > O1s < / RTI >

먼저, 도 3의 (a), (b)를 참조하면, Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 QD는 464.7, 458.9, 및 62.4eV에서 피크를 보이는데 이것은 각각 Ti 2p1 /2, 2p3 /2, 및 3s 피크에 해당하고, QD 표면 컴플렉싱된 Ti(i-PrO)4-QD로부터의 Ti-O 결합에 의한 것이다. First, Fig. 3 (a), (b) With reference to, Ti (i-PrO) 4 - Foundation & duplexing the QD is looks for peaks at 464.7, 458.9, and 62.4eV This Ti 2p 1/2, respectively, 2p 3 / 2 , and 3s peaks, and is due to Ti-O bonds from Ti (i-PrO) 4 -QD surface-complexed.

도 3의 (b), (c), (d)에서와 같이 Se 3d5 /2, Zn 2p, S 2p3 /2, 그리고 도시하지는 않았지만 In 3d 피크도 관찰이 되었고, QD 표면에 존재하는 Ti(i-PrO)4 분자에 의해 QD로부터 방출되는 광전자의 스크리닝이 있어 순수 QD에 비해 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 QD에서의 피크 세기가 낮아진 것을 볼 수 있다.(B) in Fig. 3, (c), but Se 3d 5/2, Zn 2p , S 2p 3/2, and not shown in the drawings, as shown in (d) In 3d peak also was observed, Ti present in the QD surface (i-PrO) 4 Screening of photoelectrons emitted from QD by molecules reveals that the peak intensity at Ti (i-PrO) 4 -complexed QD is lower than that of pure QD.

도 3의 (e)에서 보는 바와 같이, 두 QD에 있어서 O 1s 피크 차이가 크다. 순수 QD의 O 1s 피크는 카복실레이트 QD 리간드 및 QD 필름 상에 흡착된 대기 성분으로부터 유래하는 것이다. 반면에 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 QD의 O 1s 피크는 도 3의 (f)에서와 같이 531.7 및 530.4 eV 결합 에너지를 갖는 두 서브 스펙트럼으로 분해할 수 있다. 531.7 eV 피크는 앞의 순수 QD의 O 1s 피크와 같다. 530.4 eV 피크는 Ti(i-PrO)4로부터의 Ti-O 결합의 산소에 의한 것이다.As shown in FIG. 3 (e), the O 1s peak difference is large in the two QDs. The O1s peak of pure QD is derived from the atmospheric component adsorbed on the carboxylate QD ligand and QD film. On the other hand, the O 1s peak of Ti (i-PrO) 4 -complexed QD can be decomposed into two sub-spectra having binding energies of 531.7 and 530.4 eV, as shown in Fig. 3 (f). The 531.7 eV peak is equal to the O 1s peak of the pure QD above. The 530.4 eV peak is due to the oxygen of the Ti-O bond from Ti (i-PrO) 4 .

위의 XPS 결과를 뒷받침하기 위하여 FT-IR 측정도 실시하였다. 도 4는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 FT-IR 스펙트럼을 비교한 그래프이다.FT-IR measurements were also performed to support the above XPS results. FIG. 4 is a graph comparing FT-IR spectra of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD.

도 4에 표시한 바와 같이, 두 QD 모두 C-H 및 COO- 스트레칭(stretching)에 관계된 강한 밴드를 보인다. 특히, 2850 및 2920cm-1 밴드는 각각 메틸(-CH3) 및 메틸렌(-CH2) 그룹에 해당하는 것이며, 이들은 올레산기(oleate), 스테아르산기(stearate), 도데실기(dodecyl)과 같은 지방족(aliphatic) 표면 리간드 종의 것이다.As shown in FIG. 4, both QDs exhibit strong bands related to CH and COO - stretching. Particularly, the 2850 and 2920 cm -1 bands correspond to methyl (-CH 3 ) and methylene (-CH 2 ) groups, respectively, and they are aliphatic groups such as oleate group, stearate group and dodecyl group lt; / RTI > is an aliphatic surface ligand species.

1450 및 1550cm-1 밴드는 각각 QD 표면 상의 지방산의 카복시 그룹의 대칭 및 비대칭 모드에 해당한다. Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 QD 샘플에서만 측정되는 810cm-1 밴드는 QD 표면이 Ti(i-PrO)4와 적절히 컴플렉싱되었다는 것을 입증한다. The 1450 and 1550 cm < -1 > bands correspond to the symmetric and asymmetric modes of the carboxy group of fatty acids on the QD surface, respectively. The 810 cm -1 band measured only in the Ti (i-PrO) 4 -complexed QD sample demonstrates that the QD surface is adequately complexed with Ti (i-PrO) 4 .

도 5는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 (a) UV-가시광 흡수 및 (b) PL 스펙트럼을 도시한다. (a)안의 삽입그림은 클로로폼 안의 Ti(i-PrO)4 용액의 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 5 shows (a) UV-visible absorption and (b) PL spectra of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD. (a) shows that Ti (i-PrO) 4 in chloroform The absorption spectrum of the solution is shown.

도 5의 (a)를 참조하면, Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 흡수 곡선은 약 350nm까지는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 동일하고 이후 단파장 영역으로 수렴한다. 삽입그림에서 보는 바와 같이 Ti(i-PrO)4 용액의 흡수 스펙트럼이 350nm 이하에서 급격히 증가한다. 따라서, 이러한 단파장 영역에서의 흡수 차이는 QD 표면에 Ti(i-PrO)4가 컴플렉싱되어 있다는 것을 보여준다. Ti(i-PrO)4의 이소프로필 그룹은 QD 표면 상의 다양한 유기 리간드(예를 들어 올레산기, 스테아르산기, 도데실기)의 탄화수소 사슬과 소수성 반응을 통해 컴플렉싱 또는 컨쥬게이트(conjugate)될 수 있다. 5 (a), the absorption curve of Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD is equal to that of pure InP / ZnSeS / ZnS QD up to about 350 nm and then converges to a short wavelength region . As shown in the figure, Ti (i-PrO) 4 The absorption spectrum of the solution increases sharply at 350 nm or less. Thus, the absorption difference in this short wavelength region shows that Ti (i-PrO) 4 is complexed on the QD surface. The isopropyl group of Ti (i-PrO) 4 can be complexed or conjugated through a hydrophobic reaction with the hydrocarbon chains of various organic ligands (e.g., oleic acid group, stearic acid group, dodecyl group) on the QD surface .

도 5의 (b)를 참조하면 Ti(i-PrO)4가 컴플렉싱되어도 PL 특성이 유지된다. 뿐만 아니라 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 QY는 83%여서 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD의 QY인 80%보다 약간 상승한다. 따라서, Ti(i-PrO)4를 이용한 InP/ZnSeS/ZnS QD 표면의 패시베이션이 QY 개선을 가져온 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5 (b), PL characteristics are maintained even when Ti (i-PrO) 4 is complexed. In addition, the QY of Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD is 83%, which is slightly higher than the QY of 80% of pure InP / ZnSeS / ZnS QD. Therefore, it can be seen that the passivation of the InP / ZnSeS / ZnS QD surface using Ti (i-PrO) 4 has improved the QY.

두 종류의 QD를 365 nm UV 광을 조사하면서 안정성 평가하였다. 도 6의 (a)는 UV 조사 시간에 따른 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 상대 QD 방출 면적의 변화를 도시한 그래프이다. 에러바(error bar)는 각 샘플에 대해 세 번 반복된 측정을 나타낸다. (b)와 (c)는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 PL 스펙트럼 변화를 보여준다. Two kinds of QDs were evaluated for stability under exposure to 365 nm UV light. 6 (a) is a graph showing changes in relative QD emission areas of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complicated InP / ZnSeS / ZnS QD according to UV irradiation time. The error bar represents three repeated measurements for each sample. (b) and (c) show PL spectra of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD.

도 6에 도시한 바와 같이 둘의 차이는 상당하며, Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD에서의 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱이 QD 표면을 패시베이션하는 데에 매우 효과적임을 알 수 있다. 24시간 조사 후, 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD는 처음 QY의 30%만 유지하였고, 시간이 더 지속되면 QD 응집이 일어난다. 이러한 효율 저하는 표면 리간드의 탈락 및 QD 표면의 광화학적 산화에 의해 QD 표면이 손상된 결과이다. 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD에서는 72시간이 지난 후에 QD가 콜로이드 성질을 잃어 침전이 일어났다.As shown in Fig. 6, the two differences are significant, and Ti (i-PrO) 4 -complexing in the Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD passivates the QD surface It is very effective for After 24 hours of irradiation, the pure InP / ZnSeS / ZnS QD retained only 30% of the initial QY, and QD agglomeration occurs when the time is longer. This decrease in efficiency is a result of the QD surface being damaged by the elimination of surface ligands and the photochemical oxidation of the QD surface. In pure InP / ZnSeS / ZnS QD, after 72 hours, the QD lost its colloidal properties and precipitated.

반면, Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD에서는 12시간까지 최초 QY의 72-75%를 유지하였고 120시간까지는 그 상태가 유지가 되었다. 이 때 QD의 응집이나 침전이 일어나지 않고 콜로이드 성질을 유지하고 있는 것으로 보아, Ti(i-PrO)4가 QD 표면을 효과적으로 패시베이션하여 표면 리간드의 탈락을 억제하고 있음을 알 수 있다.On the other hand, in the Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD, 72-75% of the original QY was maintained up to 12 hours and maintained until 120 hours. At this time, it can be seen that Ti (i-PrO) 4 effectively passivates the QD surface and suppresses the elimination of the surface ligand, since the QD does not aggregate or precipitate and maintains the colloidal property.

추가의 실험을 통해 25℃에서 Ti(i-PrO)4와 InP/ZnSeS/ZnS QD를 단순 혼합한 후 UV 조사한 경우에는 InP/ZnSeS/ZnS QD에서와 동일한 결과를 얻었다. 따라서, Ti(i-PrO)4와 InP/ZnSeS/ZnS QD가 같이 존재하는 것만으로는 패시베이션을 얻을 수 없고, 본 발명에서와 같이 가열을 하는 상태에서 인시튜 반응을 실시해야 패시베이션이 된다는 것을 알 수 있다. In addition, the same results as in InP / ZnSeS / ZnS QD were obtained when the Ti (i-PrO) 4 and InP / ZnSeS / ZnS QD were simply mixed at 25 ℃ after UV irradiation. Therefore, passivation can not be obtained only by the presence of Ti (i-PrO) 4 and InP / ZnSeS / ZnS QD, and it is found that the passivation can be obtained by carrying out the Inchture reaction in the state of heating as in the present invention .

도 6의 (b), (c)를 참조하면, 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD는 UV 조사 시간 증가에 따라 24시간 후 618nm에서 625nm로 적색 편이한 것을 볼 수 있다. UV 조사로 인해 표면 리간드를 잃어 양자 제한 효과가 떨어짐에 따른 결과이다. Referring to FIGS. 6 (b) and 6 (c), pure InP / ZnSeS / ZnS QD is red shifted from 618 nm to 625 nm after 24 hours as the UV irradiation time increases. This is the result of the loss of surface ligands due to UV irradiation and the detrimental effect of quantum limitation.

한편, 높은 끓는점을 가지는 ODE 안에 QD를 분산시키고 150℃로 가열해 열적 안정성을 평가하였다. 도 7의 (a)는 150℃에서의 열적 에이징 시간에 따른 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 상대 QD 방출 면적의 변화를 도시한 그래프이다. 에러바는 각 샘플에 대해 세 번 반복된 측정을 나타낸다. (b)와 (c)는 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD와 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD의 PL 스펙트럼 변화를 보여준다. On the other hand, QD was dispersed in an ODE having a high boiling point and heated to 150 DEG C to evaluate thermal stability. 7A is a graph showing changes in the relative QD emission area of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complicated InP / ZnSeS / ZnS QD according to the thermal aging time at 150 ° C. It is a graph. The error bar represents the measurement repeated three times for each sample. (b) and (c) show PL spectra of pure InP / ZnSeS / ZnS QD and Ti (i-PrO) 4 -complexed InP / ZnSeS / ZnS QD.

도 7의 (a)를 참조하면 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD는 4시간 경과 후 PL 세기가 45% 감소한다. 대조적으로 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱 InP/ZnSeS/ZnS QD에서는 93% 유지된다. 도 7의 (b), (c)를 참조하면, 시간 증가에 따른 적색 편이도 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD에서만 발생이 되었다. Referring to FIG. 7 (a), the pure InP / ZnSeS / ZnS QD decreases the PL intensity by 45% after 4 hours. In contrast, Ti (i-PrO) 4 -complexing InP / ZnSeS / ZnS QD is maintained at 93%. Referring to FIGS. 7 (b) and 7 (c), the red shift due to the increase in time was only generated in pure InP / ZnSeS / ZnS QD.

이와 같이 Ti(i-PrO)4-컴플렉싱은 열화 환경에서도 QD 표면의 광산화를 억제할 뿐 아니라 표면 리간드를 보존하는 데에 효과적인 수단임을 알 수 있다. Thus, it can be seen that Ti (i-PrO) 4 -complexing is an effective means for not only suppressing the photooxidation of the QD surface but also preserving the surface ligand even in a deteriorated environment.

도 8은 UV 조사 시간에 따른 순수 InP/ZnSeS/ZnS QD(비교예 2)와 Zr(PrO)4-컴플렉싱된 InP/ZnSeS/ZnS QD(실험예 2)의 상대 QD 방출 면적의 변화를 도시한 그래프이다. 8 shows changes in relative QD emission areas of pure InP / ZnSeS / ZnS QD (Comparative Example 2) and Zr (PrO) 4 -complicated InP / ZnSeS / ZnS QD (Experimental Example 2) It is a graph.

도 8을 참조하면, Zr(PrO)4 표면 처리 유무에 따라 녹색 양자점의 UV 조사에 따른 발광 특성 변화가 다르며, 기본적으로 [적색 InP/ZnSeS/ZnS 양자점 + Ti(i-PrO)4] 에서와 거의 유사한 결과를 나타낸다. Referring to FIG. 8, Zr (PrO) 4 The change in luminescence characteristics of the green quantum dots differs depending on the presence or absence of the surface treatment. Basically, the result is substantially similar to that of [red InP / ZnSeS / ZnS quantum dot + Ti (i-PrO) 4 ].

한편, 실험예에서 사용된 양자점은 InP 기반이지만 다른 조성의 양자점에도 본 발명에 따른 패시베이션 방법을 적용하는 것이 물론 가능하다. On the other hand, the quantum dots used in the experimental examples are based on InP, but it is of course possible to apply the passivation method according to the present invention to quantum dots of other compositions.

양자점의 안정성 향상을 위해서 실험예 1에서 알콕 사이드 컴플렉싱에 사용된 물질은 Ti(i-PrO)4이며, 실험예 2에서 사용된 물질은 Zr(PrO)4이다. 하지만 상기 물질 이외에 작동 가능한 추가적인 금속 알콕사이드 후보는 아래와 같다.To improve the stability of the quantum dots, the material used for the alkoxide complexing in Experimental Example 1 was Ti (i-PrO) 4 , and the material used in Experimental Example 2 was Zr (PrO) 4 . However, additional metal alkoxide candidates that can work in addition to these materials are listed below.

Ti 계열 : Titanium butoxide(Ti(BuO)4), methoxide(Ti(MeO)4), ethoxide(Ti(EtO)4)Titanium butoxide (Ti (BuO) 4 ), methoxide (Ti (MeO) 4 ), ethoxide (Ti (EtO) 4 )

Zr 계열 : Zirconium butoxide(Zr(BuO)4), tert-butoxide(Zr(t-BuO)4), ethoxide(Zr(EtO)4)Zr series: Zirconium butoxide (Zr (BuO) 4), tert-butoxide (Zr (t-BuO) 4), ethoxide (Zr (EtO) 4)

Al 계열 : Aluminum tert-butoxide(Al(t-BuO)3), tri-sec-butoxide(Al(t-s-BuO)3), ethoxide(Al(EtO)3)Series Al: Aluminum tert-butoxide (Al ( t-BuO) 3), tri-sec-butoxide (Al (ts-BuO) 3), ethoxide (Al (EtO) 3)

Sn 계열 : Tin(IV) tert-butoxide(Sn(t-BuO)4)Sn system: Tin (IV) tert-butoxide (Sn (t-BuO) 4 )

Si 계열 : Tetraethyl orthosilicate(TEOS), Tetramethyl orthosilicate(TMOS)Si series: Tetraethyl orthosilicate (TEOS), Tetramethyl orthosilicate (TMOS)

Zn 계열 : Zinc methoxide(Zn(MeO)2)Zn system: Zinc methoxide (Zn (MeO) 2 )

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

10 : 양자점
10’ : 1차 패시베이션된 양자점
20 : 산화물 기지
30 : 복합체
10: Quantum dot
10 ': primary passivated quantum dot
20: oxide base
30: complex

Claims (10)

양자점 표면의 유기 리간드와 금속 알콕사이드가 컴플렉싱되어, 상기 유기 리간드의 탈락을 방지하는 동시에 추가적인 보호기로 작용하도록 표면 패시베이션된 양자점.A quantum dot surface-passivated so that the organic ligand on the surface of the quantum dot is complexed with the metal alkoxide to prevent the organic ligand from coming off and to serve as an additional protecting group. 제1항에 있어서, 상기 양자점은 코어/쉘 구조의 양자점이고, 상기 코어는 InP 또는 A-B-X (A=Cu+, Ag+, B=In3 +, Ga3 +, X=S2-, Se2 -)이며, 상기 금속 알콕사이드는 Mn+(OR)n(Mn+=Ti4+, Zr4+, Al3+, Si4+)인 것을 특징으로 하는 양자점. The method of claim 1 wherein the quantum dots are quantum dot core / shell structure, the core is InP or ABX (A = Cu +, Ag +, B = In + 3, Ga + 3, X = S 2-, Se 2 - ) and the metal alkoxide is M n + (OR) n (M n + = Ti 4+ , Zr 4+ , Al 3+ , Si 4+ ). 제1항 기재의 양자점이 금속 산화물 기지(matrix) 내에 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 양자점-산화물 복합체. A quantum dot-oxide composite according to claim 1, wherein the quantum dots are distributed in a metal oxide matrix. 제3항에 있어서, 상기 금속 산화물은 실리콘 산화물, 티타늄 산화물 및 알루미늄 산화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양자점-산화물 복합체. 4. The quantum dot-oxide composite according to claim 3, wherein the metal oxide is any one of silicon oxide, titanium oxide and aluminum oxide. 양자점을 준비하는 단계; 및
상기 양자점에 금속 알콕사이드를 적용해 상기 양자점 표면의 유기 리간드와 금속 알콕사이드가 컴플렉싱되도록 하는 단계를 포함하는 양자점 제조 방법.
Preparing a quantum dot; And
And applying a metal alkoxide to the quantum dot to cause the organic ligand on the surface of the quantum dot to be complexed with the metal alkoxide.
제5항에 있어서, 상기 양자점을 준비하는 단계와 상기 컴플렉싱되도록 하는 단계는 인시튜(in-situ)로 수행하며,
상기 양자점을 준비하는 단계는,
전구체들을 포함하는 용액으로부터 코어 양자점을 형성하는 단계; 및
상기 코어 양자점이 형성된 용액에 쉘 스톡 용액을 적용하여 상기 코어 양자점 상에 쉘을 형성함으로써 코어/쉘 구조의 양자점을 성장시키는 단계를 포함하며,
상기 컴플렉싱되도록 하는 단계는 상기 양자점이 성장되어 있는 용액에 금속 알콕사이드를 첨가하는 단계인 것을 특징으로 하는 양자점 제조 방법.
6. The method of claim 5, wherein the step of preparing and completing the quantum dot is performed in-situ,
The step of preparing the quantum dot includes:
Forming a core quantum dot from a solution comprising precursors; And
Growing a quantum dot of a core / shell structure by applying a shell stock solution to a solution in which the core quantum dots are formed to form a shell on the core quantum dots,
Wherein the completing step is a step of adding a metal alkoxide to the solution in which the quantum dots are grown.
제6항에 있어서,
상기 양자점이 성장되어 있는 용액을 가열하면서 상기 금속 알콕사이드를 첨가하는 것을 특징으로 하는 양자점 제조 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the metal alkoxide is added while heating the solution in which the quantum dots are grown.
제7항에 있어서, 상기 가열은 상기 금속 알콕사이드가 분해되어 금속 산화물로 변화하지 않는 온도 범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 양자점 제조 방법. The method according to claim 7, wherein the heating is performed in a temperature range where the metal alkoxide is decomposed and does not change into a metal oxide. 전구체들을 포함하는 용액으로부터 코어 양자점을 형성하는 단계;
상기 코어 양자점이 형성된 용액에 쉘 스톡 용액을 적용하여 상기 코어 양자점 상에 쉘을 형성함으로써 코어/쉘 구조의 양자점을 성장시키는 단계;
상기 양자점이 성장되어 있는 용액에 금속 알콕사이드를 첨가하여 상기 양자점 표면의 유기 리간드와 금속 알콕사이드가 인시튜 컴플렉싱되도록 하는 1차 패시베이션 단계; 및
상기 1차 패시베이션된 양자점을 금속 산화물 형성 졸-겔 반응에 투입하여 2차 패시베이션하는 단계를 포함하는 양자점-산화물 복합체 제조 방법.
Forming a core quantum dot from a solution comprising precursors;
Growing a quantum dot of a core / shell structure by applying a shell stock solution to a solution in which the core quantum dots are formed to form a shell on the core quantum dots;
A first passivation step in which a metal alkoxide is added to a solution in which the quantum dots are grown to cause an organic ligand and a metal alkoxide on the surface of the quantum dots to be in situ complicated; And
And subjecting the first passivated quantum dot to a metal oxide forming sol-gel reaction to perform a second passivation.
제9항에 있어서, 상기 2차 패시베이션하는 단계 동안에 상기 1차 패시베이션된 양자점의 유기 리간드 탈락이 방지되는 것을 특징으로 하는 양자점-산화물 복합체 제조 방법.10. The method of claim 9, wherein organic ligand dropout of the first passivated quantum dot is prevented during the secondary passivation step.
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