KR20200090218A - 양자점 및 그의 제조방법과 응용 - Google Patents

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Abstract

양자점 및 그의 제조방법과 응용에 관한 것으로서, 방법은 먼저 화합물 양자점 코어를 형성한 다음, 상기 화합물 양자점 코어가 포함된 반응 시스템에 합금화할 금속원소 M2의 전구체를 투입하여, 이 금속원소 M2를 기존의 화합물 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시함으로써, 합금 코어를 지닌 양자점을 형성하는 단계를 포함한다. 이러한 방법에서, 합금화의 성분 분포는 금속원소와 비금속원소의 재료 투입 비율의 변경을 통해 조절될 뿐만 아니라, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터를 통해서도 보다 실시간적이고, 보다 직접적이며, 보다 정확하게 조절될 수 있어, 합금화 양자점의 더욱 정확한 성분 및 에너지 레벨 분포에 대한 제어를 구현할 수 있다.

Description

양자점 및 그의 제조방법과 응용
본 발명은 양자점 기술분야에 관한 것으로서, 특히 양자점 및 그의 제조방법과 응용에 관한 것이다.
양자점(quantum dot)은 3개 차원의 크기가 모두 나노급으로 제한되는 특수 재료로서, 이러한 현저한 양자 구속 효과(quantum confinement effect)에 의해, 양자점은 방출 파장의 연속 조절성, 좁은 발광 파장, 넓은 흡수 스펙트럼, 높은 발광 강도, 긴 형광 수명, 및 양호한 생체적합성(biocompatibility) 등의 많은 독특한 나노 성질을 갖는다. 이러한 특징으로 인해 양자점은 생체표지자(biomarker), 평판 디스플레이, 고체 조명(solid state lighting), 태양광 에너지 등 분야에서 광범위한 응용 전망을 지닌다.
양자점의 방출 파장은 이론적인 측면에서 설명하면 양자점 코어의 크기와 성분의 변경을 통해 간단한 제어를 구현할 수 있다고 알려져 있다. 그러나 사실상, 실제로 어느 특정 방출 파장에 도달해야 하는 양자점은 코어 형성과 성장동력학 등 측면에서 반응 시간의 엄격한 제어, 상이한 표면 리간드 유닛 시험, 반응 전구물질 주입의 최적화 등등을 포함하는 다량의 복잡한 실험이 필요하다. 이상에서 언급한 기술 구현의 난도는 CdSe계를 기반으로 하는 청색 발광 양자점을 제조 시 더욱 두드러진다. 방출 파장이 짧은(통상적으로 <480nm) 청색 양자점은 양자 크기 효과의 요건에 따라 CdSe 양자점 코어의 크기를 2nm 이하로 제어해야 하며, 통상적인 반응 조건 하에서는 위의 크기의 균일한 입경 분포를 구현하기가 매우 어렵다. 따라서, CdSe계는 크기가 비교적 큰 주황색과 적색 발광 양자점을 합성하는 데에 더 자주 사용된다.
이상의 이원 성분(binary component) 양자점 시스템의 에너지 밴드폭의 관리성(band width controllability)(즉 양자점 크기에 대응하여)에서의 한계를 해결하기 위하여, 3종 또는 3종 이상의 원소를 포함하는 다원 합금화 양자점 시스템(alloyed QDs)이 성공적으로 개발되었다. 합금화 반도체 재료의 특징은 이들이 각 구성 원소로 형성되는 이원화합물의 에너지 밴드폭, 엑시톤 보어 반경(exciton Bohr radius)과 격자상수 등을 포함하는 종합적인 특성을 지닌다는데 있다. 이러한 특징은 양자점 재료 시스템에도 마찬가지로 적용되며, 예를 들어, ZnSe 또는 ZnS과 같이 에너지 밴드갭이 넓은 반도체 재료를 에너지 밴드갭이 좁은 CdSe 양자점에 섞으면, 원래의 양자점 코어의 에너지 밴드폭이 증가될 수 있으며, 이는 청색, 특히 짙은 청색 발광 양자점의 구현에 있어 중요한 의미를 갖는다. 양자점 에너지 밴드갭의 제어 범위를 확장시킬 수 있다는 점 외에도, 합금화 양자점 시스템은 다른 장점을 더 제공할 수 있다. 먼저, 코어와 쉘 간에 형성되는 합금화 계면은 격자 전이층(lattice transition layer)으로 사용될 수 있고; 그 다음, 합금화 양자점은 양자점 성장의 비등방성 확장에 민감하지 않기 때문에 더욱 좁은 스펙트럼 폭을 구현할 수 있다.
현재 가장 광범위하게 사용되는 합금화 양자점의 제조방법은 상이한 반응 전구물질의 반응 활성 차이에 기초한 제조 노선으로서, 예를 들어 원팟(one-pot) 반응 과정에서 한 단계의 열주입 반응만으로 연속 성분이 점진적으로 변하는 구조를 갖는 SdSe@ZnS 코어/쉘 양자점을 구현할 수 있다. 반응 전기에, 반응 활성이 높은 Se와 Cd로 CdSe가 농화된(CdSe-rich) 내부 코어를 형성하고, 반응 활성이 상대적으로 낮은 S는 Zn과 함께 주로 쉘층의 성장 반응에 참여함으로써, 양자점의 반경 방향을 따라 CdSe-rich 내부 코어 위상으로부터 ZnS-rich 쉘 위상으로 연속 성분이 점차 변화하는 기울기 변화를 형성한다.
그러나 이러한 통상적인 합금화 양자점의 제조방법 중의 성분 분포는 일반적으로 주로 미리 각 성분의 전구체의 원료 투입 비율을 조절함을 통해 변화를 구현하는 것이나, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터로는 성분 분포 조절을 구현하기가 매우 어렵다. 즉 이러한 방법 중의 합금화 및 상응하는 성분 분포는 반응 과정에서 제어할 수 없기 때문에, 합금화 양자점 중 성분 분포에 대한 정확한 제어가 매우 제한적이다.
따라서, 종래 기술은 개선 및 발전이 더 필요하다.
양자점의 제조방법에 있어서,
제1 양자점 코어 성장 반응 시스템을 제공하여, 제1 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 전구체와 비금속원소 전구체를 포함하며, 상기 금속원소 전구체는 적어도 금속원소 M1의 전구체를 포함하고, 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소는 적어도 M1을 포함하며;
상기 제1 양자점 코어 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하는 단계;
제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1와 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계;를 포함하며, 상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 상이하다.
양자점 코어와 상기 양자점 코어를 피복하는 제1 반도체 쉘층을 포함하는 양자점에 있어서;
상기 양자점 코어는 금속원소 M1, 금속원소 M2 및 비금속원소로 구성되고, 상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 상이하며;
상기 양자점 코어에서, 상기 양자점의 반경 방향을 따라, 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M2의 함량은 점차 증가하고, 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M1의 함량은 점차 감소한다.
양자점의 응용에 있어서, 상기 양자점은 기능성 재료로서 반도체 소자를 제조하는데 사용된다.
이러한 방법 중, 합금화의 성분 분포는 금속원소와 비금속원소의 재료 투입 비율의 변경을 통해 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터를 통해 보다 실시간적이고, 보다 직접적이며, 보다 정확하게 조절할 수 있어, 합금화 양자점에 대한 더욱 정확한 성분 및 에너지레벨의 분포 제어를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 구조도이다.
도 7은 실시예 14 중 정방향 배치 하부 방출 QLED 소자의 구조도이다.
도 8은 실시예 15 중 정방향 배치 하부 방출 QLED 소자의 구조도이다.
도 9는 실시예 16 중 역방향 배치 하부 방출 QLED 소자의 구조도이다.
도 10은 실시예 17 중 역방향 배치 하부 방출 QLED 소자의 구조도이다.
도 11은 실시예 18 중 정방향 배치 상부 방출 QLED 소자의 구조도이다.
도 12는 실시예 19 중 역방향 배치 상부 방출 QLED 소자의 구조도이다.
본 발명의 목적, 기술방안 및 효과가 더욱 분명하고 명확해지도록, 이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 여기에 묘사되는 실시방식과 구체적인 실시예는 단지 본 발명을 해석하기 위한 것이지, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아님을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시방식 중의 다음과 같은 개념은 본 분야의 통상적인 표현에 속하는 것임을 이해하여야 하며, 예를 들어 "상기 제1 양자점 코어의 구성은 M1X1이다"는 제1 양자점 코어가 금속원소 M1과 비금속원소 X1로 구성되나, 단 각종 성분 함량의 구체적인 선택과는 관련이 없고, 함량에 대해 구체적인 요구가 있는 경우에만, 예를 들어 "상기 제2 양자점 코어의 구성은 M1 cM2 1 - cX1이다"는 제2 양자점 코어가 금속원소 M1, 금속원소 M2와 비금속원소 X1로 구성되고, 그 중 "c"와 "1-c"는 각각 금속원소 M1과 금속원소 M2가 차지하는 함량비율을 나타낸다.
통상적인 합금화 양자점의 제조방법 중의 성분 분포는 일반적으로 주로 미리 각 성분의 전구체의 원료 투입 비율을 조정함으로써 변화를 구현하는 것이나, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터로는 성분 분포 조절을 구현하기가 매우 어렵다. 즉 이러한 방법 중의 합금화 및 상응하는 성분 분포는 반응 과정에서 제어할 수 없기 때문에, 합금화 양자점 중의 성분 분포에 대한 정확한 제어가 매우 제한적이다. 통상적인 합금화 양자점의 제조방법에 존재하는 상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시방식은 신규한 합금화 양자점의 제조방법을 제공하며, 이러한 방법에서, 합금화의 성분 분포는 통상적인 방법과 마찬가지로 금속원소와 비금속원소의 원료 투입 비율의 변경을 통해 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터를 통해서도 보다 실시간적이고, 보다 직접적이며, 보다 정확하게 조절될 수 있어, 합금화 양자점에 대한 더욱 정확한 성분 및 에너지 레벨 분포의 제어를 구현할 수 있다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법의 흐름도로서, 그 중, 이하 단계를 포함한다:
S11: 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템을 제공하여, 제1 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 전구체 및 비금속원소 전구체를 포함하며, 상기 금속원소 전구체는 적어도 금속원소 M1의 전구체를 포함하고, 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소는 적어도 금속원소 M1을 포함하며;
S12: 상기 제1 양자점 코어 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하는 단계;
S13: 제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계.
본 발명의 실시방식이 제공하는 합금화 양자점의 구현방법은, 먼저 화합물 양자점 코어를 형성한 다음, 상기 화합물 양자점 코어가 포함된 반응 시스템에 합금화할 금속원소 M2의 전구체를 투입하여, 이 금속원소 M2를 기존의 화합물 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하는 것으로, 이온표면에 가까운 M2일수록 양이온 교환 반응이 발생하여 양자점 코어로 진입할 확률이 높아짐으로써, M2 중 표면에 인접한 부위의 성분 분포가 더욱 높아지고; 이온표면에서 먼 M2일수록 양이온 교환 반응이 발생하여 양자점 코어로 진입할 확률이 낮아짐으로써, M2 중 표면에서 먼 부위(즉 중심에 가까운 부위)의 성분 분포가 낮아져, 안으로부터 바깥으로 M2의 함량은 점차 증가하고, 안으로부터 바깥으로 M1의 함량은 점차 감소하는 합금 코어를 구비한 양자점을 형성한다. 이러한 방법에서, 합금 코어의 성분 분포는 금속원소와 비금속원소의 원료투입 비율의 변경을 통해 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터를 통해서도 보다 실시간적이고, 보다 직접적이며, 보다 정확하게 조절될 수 있어, 합금 코어에 대한 더욱 정확한 성분 및 에너지 레벨 분포의 제어를 구현할 수 있다. 본 발명의 실시방식 중의 "차단"이란, 원래의 반응 시스템 중 생성된 성분의 성장 과정을 종료하고, 다른 생성 성분의 성장으로 전환하는 것을 말하며, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터를 통해 보다 실시간적이고, 보다 직접적이며, 보다 정확하게 조절할 수 있어, 합금화 양자점에 대한 더욱 정확한 성분 및 에너지 레벨 분포의 제어를 구현할 수 있다. 예를 들어 일부 실시방식에서, 상기 제1 양자점의 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 M1의 전구체와 비금속원소 X1의 전구체이며, 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1X1이다. 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제1 양자점의 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하고; 제1 양자점 코어의 성장을 차단하여, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어 M1M2X1의 성장을 수행한다. 종래의 제1 양자점 코어 M1X1의 성장과정을 종료하고, 금속원소 M2를 제1 양자점 코어 M1X1 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어 M1M2X1의 성장으로 전환한다. 일반적으로, 온도조절을 통해 양이온 교환 반응을 촉진함으로써 차단을 구현할 수 있으며, 어떤 경우 반응조건 파라미터를 조정하지 않고 차단 목적을 구현할 수도 있다. 예를 들어 양이온 교환 반응 온도의 조절을 통해 M2가 반경 방향을 따라 중심쪽으로 진입하는 정도와 확률을 변화시킬 수 있으며, 온도가 높을수록, M2에 양이온 교환 반응이 발생하여 양자점 코어로 진입할 확률이 높아지고, 또한 양자점 코어에 침투되는 정도 역시 더욱 심화된다. M2의 전구체 투입 시기를 변경시킬 수도 있으며, 투입 시점이 이를수록, 기존 화합물 양자점 코어의 형성 시간이 짧아지고, 크기 역시 작아지며, M2의 성분 분포는 양자점 코어의 중심에 갈수록 가까워진다. 반대로, 투입되는 시점이 늦을수록, 기존 화합물 양자점 코어의 형성시간이 길어지고, 크기 역시 커지며, M2의 성분 분포는 양자점 코어의 중심으로부터 멀어진다. M2의 전구체 투입 후의 양이온 교환 반응 시간을 변경시킬 수도 있으며, 일정 시간 범위 내에서, 반응시간이 길수록, M2에 양이온 교환 반응이 발생하여 양자점 코어로 진입할 확률이 높아지고, 또한 양자점 코어에 침투되는 정도 역시 심화된다. 설명해두어야 할 점으로, 예를 들어 양자점이 구형 또는 유사 구형인 구조라고 가정하면, 양자점의 코어 역시 구형 또는 유사 구형 구조이며, 양자점의 반경을 따르는 방향이란, 양자점의 물리적 구조 중심으로부터 양자점 표면을 향해 연장되는 방향을 말한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 상이하며, 상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 독립적으로 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga 중의 하나로부터 선택된다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Ga이고, 상기 금속원소 M2는 In이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Zn이고, 상기 금속원소 M2는 Cd이다.
일반적으로 InP, CdS와 CdSe는 에너지 밴드갭이 비교적 좁고 보어 반경은 비교적 커서, 짧은 발광 파장(예를 들어 청색)을 지닌 양자점을 제조하기 어려우며, 통상적인 합금화 양자점 방법을 통해 제조 시 에너지 밴드갭이 비교적 넓은 금속원소, 예를 들어 Ga 또는 Zn을 동시에 투입할 수 있으나, 단 이러한 금속원소의 반응 활성이 In 또는 Cd보다 훨씬 작을 뿐만 아니라, 통상적인 합금화 양자점 방법은 재료 투입량의 변경을 통해서만 성분 분포를 조절할 수 있기 때문에, Ga 또는 Zn의 재료 투입량이 In 또는 Cd보다 훨씬 높을 경우에만 비로소 합금화 양자점 중에서 Ga 또는 Zn의 성분 분포를 효과적으로 형성할 수 있으며, 이는 각 원소 성분 분포의 조절 가능한 범위를 크게 제한하는 동시에, 형성되는 양자점 자체의 성능 역시 최적화시킬 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 먼저 충분한 조건의 최적화를 통해 비교적 작은 이온 반경(즉 낮은 활성)을 지닌 M1으로 고품질의 M1X1 이원화합물 제1 양자점 코어를 형성한 다음, 비교적 큰 이온 반경(즉 높은 활성)을 지닌 M2를 투입하여 양이온 교환을 실시한다. 이때 활성이 높은 M2의 성분 분포는 상대적인 재료 투입량의 변경을 통해 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 반응 조건, 예를 들어 M2 투입 시기, 반응 온도, 양이온 교환 반응시간 등의 제어를 통해서도 조절될 수 있으며, 이에 따라 성분 분포의 제어 및 최종적으로 양자점을 최적화시키기에 충분한 공간을 제공함으로써, InP와 CdSe 합금체계에 기초한 단파장 양자점의 제조를 구현할 수 있어, 발광파장의 커버 가능 범위가 확장된다. 이때, 좁은 에너지 밴드갭에 대응하는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어로 진입하기 때문에, 제2 양자점 코어는 원래의 제1 양자점 코어에 비해, 발광 피크 파장에 적색 편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Cd이고, 상기 금속원소 M2는 Zn이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 In이고, 상기 금속원소 M2는 Ga이다.
CdS, CdSe와 InP는 금속원소와 비금속원소의 반응 활성이 크고 대응되는 보어 반경 역시 크기 때문에, 코어 형성 반응 시 반응 속도가 매우 빠르고, 형성되는 CdSe와 InP 코어의 반응동력학을 제어하기 쉽지 않아, 크기 분포의 불균일을 초래하기 쉬우며, 이에 따라 양자점은 비교적 넓은 발광 피크 폭을 갖는다. 통상적인 합금화 방법은 이온 반경이 비교적 작은(낮은 활성) 금속원소를 동시에 투입하는 방식이나, 반응 활성이 약하기 때문에 반응동력학에 대해서는 거의 개선이 없으며, 따라서 상기 발광 피크 폭 문제를 해결할 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 이미 형성된 좁은 에너지 밴드갭을 지닌 M1X1 이원화합물인 제1 양자점 코어에 이온 반경이 비교적 작은(낮은 반응활성) M2를 투입하여 양이온 교환 반응을 실시함으로써, 제어 가능한 양이온 교환 반응으로 양자점 크기와 성분의 균일성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 이에 따라 양자점의 발광 피크폭을 효과적으로 좁힐 수 있다. 이와 동시에, 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어로 진입함으로써, 제1 양자점 코어의 유효 보어 반경을 감소시키므로, 즉 동일한 크기에서의 양자점 크기 효과가 약해지며, 이에 따라 양자점의 발광 피크 폭을 추가적으로 감소시키는데 도움을 준다. 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어로 진입하기 때문에, 제2 양자점 코어는 원래의 제1 양자점 코어에 비해, 발광 피크 파장에 청색 편이가 발생한다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 Zn의 전구체는, 디메틸아연(dimethyl Zinc), 디에틸아연(diethyl Zinc), 아세트산아연(Zinc acetate), 아연아세틸아세토네이트(Zinc acetylacetonate), 요오드화아연(Zinc iodide), 브롬화아연(Zinc bromide), 염화아연(Zinc chloride), 플루오르화아연(Zinc fluoride), 탄산아연(Zinc carbonate), 시안화아연(Zinc cyanide), 질산아연(Zinc nitrate), 산화아연(Zinc oxide), 과산화아연(Zinc peroxide), 과염소산아연(Zinc perchloarate), 황산아연(Zinc sulfate), 올레산아연(Zinc oleate), 스테아르산아연(Zinc stearate) 등 중의 적어도 하나 이상을 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 Cd의 전구체는, 디메틸카드뮴(dimethyl cadmium), 디에틸카드뮴(diethyl cadmium), 아세트산카드뮴(cadmium acetate), 카드뮴아세틸아세토네이트(cadmium acetylacetonate), 요오드화카드뮴(cadmium iodide), 브롬화카드뮴(cadmium bromide), 염화카드뮴(cadmium chloride), 플루오르화카드뮴(cadmium fluoride), 탄산카드뮴(cadmium carbonate), 질산카드뮴(cadmium nitrate), 산화카드뮴(cadmium oxide), 과염소산카드뮴(cadmium perchlorate), 인산카드뮴(cadmium phosphide), 황산카드뮴(cadmium sulfate), 올레산카드뮴(cadmium oleate), 스테아르산카드뮴(cadmium stearate) 등 중의 적어도 하나 이상을 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 Hg의 전구체는, 디메틸수은(dimethyl mercury), 디에틸수은(diethyl mercury), 아세트산수은(mercury acetate), 수은아세틸아세토네이트(mercury acetylacetonate), 요오드화수은(mercury iodide), 브롬화수은(mercury bromide), 염화수은(mercury chloride), 플루오르화수은(mercury fluoride), 탄산수은(mercury carbonate), 질산수은(mercury nitrate), 산화수은(mercury oxide), 과염소산수은(mercury perchlorate), 인산수은(mercury phosphide), 황산수은(mercury sulfate), 올레산수은(mercury oleate), 스테아르산수은(mercury stearate) 등 중의 적어도 하나 이상을 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 Al의 전구체는, 인산알루미늄(aluminum phosphate), 아세트산알루미늄(aluminum acetate), 알루미늄아세틸아세토네이트(aluminum acetylacetonate), 요오드화알루미늄(aluminum iodide), 브롬화알루미늄(aluminum bromide), 염화알루미늄(aluminum chloride), 플루오르화알루미늄(aluminum fluoride), 탄산알루미늄(aluminum carbonate), 시안화알루미늄(aluminum cyanide), 질산알루미늄(aluminum nitrate), 산화알루미늄(aluminum oxide), 과산화알루미늄(aluminum peroxide), 황산알루미늄(aluminum sulfate), 올레산알루미늄(aluminum oleate), 스테아르산알루미늄(aluminum stearate), 미리스트산알루미늄(aluminum myristate), 팔미트산알루미늄(aluminum palmitate) 등 중의 적어도 하나 이상을 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 In의 전구체는, 인산인듐(indium phosphate), 아세트산인듐(indium acetate), 인듐아세틸아세토네이트(indium acetylacetonate), 요오드화인듐(indium iodide), 브롬화인듐(indium bromide), 염화인듐(indium chloride), 플루오르화인듐(indium fluoride), 탄산인듐(indium carbonate), 시안화인듐(indium cyanide), 질산인듐(indium nitrate), 산화인듐(indium oxide), 과산화인듐(indium peroxide), 황산인듐(indium sulfate), 올레산인듐(indium oleate), 스테아르산인듐(indium stearate), 미리스트산인듐(indium myristate), 팔미트산인듐(indium palmitate) 등 중의 적어도 하나 이상을 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 Ga의 전구체는, 인산갈륨(gallium phosphate), 아세트산갈륨(gallium acetate), 갈륨아세틸아세토네이트(gallium acetylacetonate), 요오드화갈륨(gallium iodide), 브롬화갈륨(gallium bromide), 염화갈륨(gallium chloride), 플루오르화갈륨(gallium fluoride), 탄산갈륨(gallium carbonate), 시안화갈륨(gallium cyanide), 질산갈륨(gallium nitrate), 산화갈륨(gallium oxide), 과산화갈륨(gallium peroxide), 황산갈륨(gallium sulfate), 올레산갈륨(gallium oleate), 스테아르산갈륨(gallium stearate), 미리스트산갈륨(gallium myristate), 팔미트산갈륨(gallium palmitate) 등 중의 적어도 하나 이상을 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 다른 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법의 흐름도로서, 그 중 이하 단계를 포함한다:
S21: 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템을 제공하여 제1 양자점 코어 성장을 수행하는 단계, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 M1의 전구체 및 비금속원소 X1의 전구체이고, 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1X1이며;
S22: 상기 제1 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하는 단계;
S23: 제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 코어의 조성이 M1M2X1인 제2 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계.
일부 실시방식에서, 상기 비금속 원소 X1은 S, Se, Te, N, P 및 As 중의 하나로부터 선택된다.
상기 Se의 전구체는 Se 원소와 일부 유기물로 형성되는 화합물이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 Se의 전구체는, Se-TOP, Se-TBP, Se-TPP, Se-ODE, Se-OA(selenium-oleic acid), Se-ODA(selenium-octadecylamine), Se-TOA(selenium-trioctylamine), Se-ODPA(selenium-octadecylphosphonic acid), Se-OLA(selenium-oleylamine), Se-OCA(selenium-octylamine) 등 중의 적어도 하나를 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
상기 S의 전구체는 S 원소와 일부 유기물로 형성되는 화합물이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 S의 전구체는, S-TOP, S-TBP, S-TPP, S-ODE, S-OA, S-ODA, S-TOA, S-ODPA, S-OLA, S-OCA, 알킬티올(예를 들어 헥산티올(hexanethiol), 옥탄티올(octanethiol), 데칸티올(decanethiol), 도데칸티올(dodecanethiol), 및 헥사데칸티올(hexadecanethiol)), 메르캅토프로필실란(mercaptopropylsilane)) 등 중의 적어도 하나를 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
상기 Te의 전구체는 Te 원소와 일부 유기물로 형성되는 화합물이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 Te의 전구체는 Te-TOP, Te-TBP, Te-TPP, Te-ODE, Te-OA, Te-ODA, Te-TOA, Te-ODPA, Te-OLA, Te-OCA 등 중의 적어도 하나를 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 N의 전구체는 일산화질소(nitric oxide), 질산(nitric acid), 질산암모늄(ammonium nitrate) 등 중의 적어도 하나를 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 P의 전구체는 트리스(트리메틸실란)인산염(tris(trimethylsilyl)phosphine) 또는 알킬포스핀계 화합물(alkyl phosphines)(예를 들어 트리에틸포스핀(triethyl phosphine), 트리부틸포스핀(tributyl phosphine), 트리옥틸포스핀(trioctyl phosphine), 트리페닐포스핀(triphenyl phosphine) 및 트리시클로헥실포스핀(tricyclohexyl phosphine))을 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 As의 전구체는, 요오드화비소(aluminum iodide), 브롬화비소(aluminum bromide), 염화비소(arsenic chloride), 산화비소(aluminum oxide), 황산비소(aluminum sulfate) 중의 적어도 하나를 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 양자점 코어 표면에 제1 반도체 쉘층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제1 반도체 쉘층의 재료는 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 재료 또는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 재료로부터 선택된다. 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제1 반도체 쉘층의 재료는 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 재료에서 선택되고, 상기 제1 반도체 쉘층의 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 재료는 CdSe, CdS, CdTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSe, ZnS, ZnTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSe, HgS, HgTe, HgSeS, HgSeTe 및 HgSTe 등 중의 하나로부터 선택되나, 단 이에 한정되지 않는다. 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제1 반도체 쉘층의 재료는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 재료에서 선택되고, 상기 제1 반도체 쉘층의 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 재료는 GaN, GaP, GaAs, InP, InAs, InAsP, GaAsP, InGaP, InGaAs 및 InGaAsP 등 중의 하나로부터 선택되나, 단 이에 한정되지 않는다.
일부 실시방식에서, 상기 양자점의 발광 피크 파장 범위는 380-700나노미터이다.
일부 실시방식에서, 상기 양자점의 발광 피크의 반치폭 범위는 12-80나노미터이다.
일부 실시방식에서, 상기 양자점의 양자 수득율 범위는 20-100%이다.
통상적인 합금화 양자점의 제조는 일반적으로 합금화에 필요한 금속원소와 비금속원소의 전구체를 동시에 투입하고, 상이한 금속원소 또는 비금속원소 간의 반응 활성이 다른 점을 이용하여 일정 성분 분포 기울기를 갖는 합금화 양자점을 자발적으로 형성하며, 반응 활성이 높은 금속원소 또는 비금속원소가 먼저 반응에 참여하므로, 중심에 가까운 위치에 더 많이 분포하며, 반경을 따라 바깥을 향하는 성분 분포는 즉 함량이 점차 감소한다. 이와 유사하게, 반응 활성이 낮은 금속원소 또는 비금속원소는 나중에 반응에 참여하기 때문에 중심에서 먼 위치에 더 많이 분포하게 되며, 반경을 따라 바깥을 향하는 성분 분포는 즉 함량이 점차 증가하게 된다. 이러한 방법에서, 금속원소 또는 비금속원소의 성분 분포는 일반적으로 주로 미리 각 성분의 전구체의 재료 투입 비율을 조절함으로써 변화를 구현하는 것이나, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터로는 성분 분포의 조절을 구현하기가 매우 어려우며, 즉 이러한 방법 중의 합금화와 상응하는 성분 분포는 반응 과정에서 제어가 불가능하다. 따라서 목표 성분 분포에 도달하려면, 비율이 다른 다수 그룹의 전구체 재료의 투입을 부단히 시도해야 하며, 최종 반응 결과를 통한 성분 분포를 피드백으로 삼아, 다시 전구체 재료 투입을 조절하고, 최종적으로 목표 성분 분포에 도달했는지 여부를 반복적으로 시도해보아야 한다. 따라서 합금화 양자점의 성분 분포에 대한 정확한 제어가 매우 제한적이다. 설명해두어야 할 점으로, 예를 들어 양자점이 구형 또는 유사 구형 구조라고 가정하면, 양자점의 코어 역시 구형 또는 유사 구형 구조이며, 양자점의 반경을 따르는 방향이란, 양자점의 물리적 구조 중심으로부터 양자점 표면을 향해 연장되는 방향을 말한다.
본 발명의 실시방식이 제공하는 합금화 양자점 구현 방법은, 먼저 이원화합물 양자점 코어를 형성한 다음, 상기 이원화합물 양자점 코어가 함유된 반응 시스템에 합금화할 금속원소 M2의 전구체를 투입하며, 이 금속원소 M2는 기존의 이원화합물 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하는 것으로, 이온표면에 가까운 M2일수록 양이온 교환 반응이 발생하여 양자점 코어로 진입할 확률이 높아짐으로써, M2의 표면에 인접한 부위의 성분 분포가 더욱 높아지고; 이온표면에서 먼 M2일수록 양이온 교환 반응이 발생하여 양자점 코어로 진입할 확률이 낮아짐으로써, M2의 표면에서 먼 부위(즉 중심에 가까운 부위)의 성분 분포가 낮아져, 반경을 따라 바깥을 향하는 M2의 함량은 점차 증가하고, 반경을 따라 바깥을 향하는 M1의 함량은 점차 감소하는 합금 코어를 구비한 양자점을 형성한다. 이러한 방법에서, 합금 코어의 성분 분포는 금속원소와 비금속원소의 재료 투입 비율의 변경을 통해 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터를 통해서도 보다 실시간적이고, 보다 직접적이며, 보다 정확하게 조절될 수 있어, 합금 코어에 대한 더욱 정확한 성분 및 에너지 레벨 분포의 제어를 구현할 수 있다. 예를 들어 양이온 교환 반응 온도의 조절을 통해 M2가 반경 방향을 따라 중심쪽으로 진입하는 정도와 확률을 변화시킬 수 있으며, 온도가 높을수록, M2에 양이온 교환 반응이 발생하여 양자점 코어로 진입할 확률이 높아지고, 또한 양자점 코어에 침투되는 정도 역시 더욱 심화된다. M2의 전구체 투입 시기를 변경시킬 수도 있으며, 투입 시점이 이를수록, 기존의 이원화합물 양자점 코어의 형성 시간이 짧아지고, 크기 역시 작아지며, M2의 성분 분포는 양자점 코어의 중심에 더욱 가까워진다. 반대로, 투입되는 시점이 늦을수록, 기존의 이원화합물 양자점 코어의 형성시간이 길어지고, 크기 역시 커지며, M2의 성분 분포는 양자점 코어의 중심으로부터 멀어진다. M2의 전구체 투입 후의 양이온 교환 반응 시간을 변경시킬 수도 있으며, 일정 시간 범위 내에서, 반응시간이 길수록, M2에 양이온 교환 반응이 발생하여 양자점 코어로 진입할 확률이 높아지고, 또한 양자점 코어에 침투되는 정도 역시 심화된다.
일부 실시방식에서, 제2 양자점 코어를 획득하고, 상기 제2 양자점 코어 표면에 제1 반도체 쉘층을 형성하기 전, 상기 제2 양자점 코어의 성장 과정에서, 금속원소 M3의 전구체와 비금속원소 X3의 전구체를 투입하는 단계; 제2 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 제2 양자점 코어 표면에 제3 반도체 쉘층 M3X3의 성장을 수행하는 단계를 더 포함하며; 일부 구체적인 실시방식에서, 금속원소 M3는 금속원소 M1, 금속원소 M2와 동일하거나 또는 상이하고; 비금속원소 X3는 비금속원소 X1과 동일하거나 또는 상이하다.
상기 제3 반도체 쉘층의 성장과정에서, 금속원소 M4의 전구체를 투입하되, 상기 금속원소 M3와 상기 금속원소 M4는 상이하며; 제3 반도체 쉘층 M3X3의 성장을 차단하고, 금속원소 M4를 제3 반도체 쉘층 중의 금속원소 M3과 양이온 교환 반응을 실시하여 제2 반도체 쉘층 M3M4X3를 획득한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M3와 상기 금속원소 M4는 상이하며, 일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M3와 상기 금속원소 M4는 독립적으로 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga 중의 하나로부터 선택된다. 구체적인 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga의 전구체의 선택은 윗글에서 상세히 기재하였으므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다. 일부 실시방식에서, 상기 비금속원소 X3는 S, Se, Te, N, P 및 As 중의 하나로부터 선택된다. 구체적인 원소의 전구체의 선택은 윗글에서 상세히 기재하였으므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
본 발명의 실시방식은 양자점 합금 코어의 효과적인 구현과 제어를 기초로, 유사한 방법을 통해 상기 양자점 합금 코어 표면을 둘러싸는 양자점 합금 쉘층을 추가적으로 형성하며, 마찬가지로 양자점 합금 쉘층의 각 성분 분포를 효과적으로 제어할 수 있다. 양자점 합금 쉘층의 성분 분포의 제어와 최적화는 양자점 내부 전하의 유효한 구속을 구현하고, 양자점 코어/쉘 간의 격자 불일치(lattice mismatch)를 경감시키며, 양자 깜빡임(quantum flicker)이 발생할 확률을 감소시킬 수 있어, 양자점 자체의 발광성능이 향상된다. 양자점 전계발광 소자의 응용에 있어서, 양자점 합금 쉘층의 최적화는 전하의 주입 및 구속을 효과적으로 개선할 수 있으며, 따라서 소자의 효율이 향상된다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 금속원소 M4는 금속원소 M3보다 큰 이온 반경을 지니며, 상기 양자점 발광 피크 파장에 적색편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M3는 Ga이고, 상기 금속원소 M4는 In이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 GaInP이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M3는 Zn이고, 상기 금속원소 M4는 Cd이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 ZnCdS 또는 ZnCdSe이다.
일반적으로 InP, CdS와 CdSe는 에너지 밴드갭이 좁고 보어 반경이 커서, 짧은 발광 파장(예를 들어 청색)을 지닌 양자점을 제조하기 어려우며, 통상적인 합금화 양자점 방법을 통해 제조 시 에너지 밴드갭이 비교적 넓은 금속원소, 예를 들어 Ga 또는 Zn을 동시에 투입할 수 있으나, 단 이러한 금속원소의 반응 활성이 In 또는 Cd보다 훨씬 작을 뿐만 아니라, 통상적인 합금화 양자점 방법은 재료 투입량의 변경을 통해서만 성분 분포를 조절할 수 있기 때문에, Ga 또는 Zn의 재료 투입량이 In 또는 Cd보다 훨씬 높을 경우에만 비로소 합금화 양자점 중에서 Ga 또는 Zn의 성분 분포를 효과적으로 형성할 수 있으며, 이는 각 원소 성분 분포의 조절 가능한 범위를 크게 제한하는 동시에, 형성되는 양자점 자체의 성능 역시 최적화시킬 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 먼저 충분한 조건의 최적화를 통해 비교적 작은 이온 반경(즉 낮은 활성)을 지닌 M3으로 고품질의 M3X3 이원화합물 쉘층을 형성한 다음, 비교적 큰 이온 반경(즉 높은 활성)을 지닌 M4를 투입하여 양이온 교환을 실시한다. 이때 활성이 높은 M2의 성분 분포는 상대적인 재료 투입량의 변경을 통해 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 반응 조건, 예를 들어 M4 투입 시기, 반응 온도, 양이온 교환 반응시간 등의 제어를 통해 더 조절할 수 있어, 성분 분포의 제어 및 최종적으로 양자점을 최적화시키기에 충분한 공간을 제공함으로써, InP와 CdSe 합금체계에 기초한 단파장 양자점의 제조를 구현할 수 있어, 발광 파장의 커버 가능 범위가 확장된다. 이때, 좁은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M4에 합금화가 발생하여 반도체 쉘층으로 진입하기 때문에, 발광 피크 파장에 적색 편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 본 발명의 상기 금속원소 M4는 금속원소 M3보다 작은 이온 반경을 지니며, 상기 양자점 발광 피크 파장에 청색 편이가 발생한다.
일부 실시예에서, 상기 금속원소 M3은 Cd이고, 상기 금속원소 M4는 Zn이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 CdZnS 또는 CdZnSe이다.
일부 실시예에서, 상기 금속원소 M3은 In이고, 상기 금속원소 M4는 Ga이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 InGaP이다.
CdS, CdSe와 InP는 금속원소와 비금속원소의 반응 활성이 크고, 대응하는 보어 반경 역시 크기 때문에, 코어 형성 반응 시 반응 속도가 매우 빠르고, 반응동력학을 제어하기 쉽지 않아, 크기 분포의 불균일을 초래하기 쉬우며, 이에 따라 양자점은 비교적 넓은 발광 피크 폭을 갖는다. 통상적인 합금화 방법은 이온 반경이 비교적 작은(낮은 활성) 금속원소를 동시에 투입하는 방식이나, 반응 활성이 약하기 때문에 반응동력학에 대해서는 거의 개선이 없으며, 따라서 상기 발광 피크 폭 문제를 해결할 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 이미 형성된 좁은 에너지 밴드갭을 지닌 M3X3 이원화합물 반도체 쉘에 이온 반경이 비교적 작은(낮은 반응활성) M4를 투입하여 양이온 교환 반응을 실시함으로써, 제어 가능한 양이온 교환 반응이 양자점의 크기와 성분의 균일성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 이에 따라 양자점의 발광 피크 폭을 효과적으로 좁힐 수 있다. 이와 동시에, 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M4에 합금화가 발생하여 M3X3 이원화합물 반도체 쉘로 진입함으로써, 양자점의 유효 보어 반경을 감소시키므로, 즉 동일한 크기 하의 양자점 크기 효과가 약해지며, 이에 따라 양자점의 발광 피크 폭을 추가적으로 감소시키는데 도움을 준다. 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M3에 합금화가 발생하여 M3X3 이원화합물 반도체 쉘로 진입하기 때문에, 양자점의 발광 피크 파장에 청색 편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 본 발명의 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법은
제1 양자점 코어 성장 반응 시스템을 제공하여 제1 양자점 코어 성장을 수행하는 단계, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 M1의 전구체 및 비금속원소 X1의 전구체이고, 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1X1이며;
상기 제1 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하는 단계;
제1 양자점 코어의 성장을 차단하여, 상기 금속원소 M2와 상기 제1 양자점 코어M1X1 중의 금속원소 M1의 양이온 교환을 실시하고, 제2 양자점 코어 M1M2X1의 성장을 진행하여, 제2 양자점 코어 M1M2X1을 획득하는 단계를 포함하며;
상기 금속원소 M2는 금속원소 M1보다 큰 이온 반경을 지닌다.
본 발명의 실시방식의 상기 금속원소 M2는 금속원소 M1보다 큰 이온 반경을 지니며, 상기 제2 양자점 코어 M1M2X1은 상기 제1 양자점 코어 M1X1에 비해 발광 피크 파장에 적색 편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Ga이고, 상기 금속원소 M2는 In이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 양자점 코어 M1M2X1은 GaInP이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Zn이고, 상기 금속원소 M2는 Cd이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 양자점 코어 M1M2X1은 ZnCdS 또는 ZnCdSe이다.
일반적으로 InP, CdS와 CdSe는 에너지 밴드갭이 비교적 좁고 보어 반경은 비교적 커서, 짧은 발광 파장(예를 들어 청색)을 지닌 양자점을 제조하기 어려우며, 통상적인 합금화 양자점 방법을 통해 제조 시 에너지 밴드갭이 비교적 넓은 금속원소, 예를 들어 Ga 또는 Zn을 동시에 투입할 수 있으나, 단 이러한 금속원소의 반응 활성이 In 또는 Cd보다 훨씬 작을 뿐만 아니라, 통상적인 합금화 양자점 방법은 재료 투입량의 변경을 통해서만 성분 분포를 조절할 수 있기 때문에, Ga 또는 Zn의 재료 투입량이 In 또는 Cd보다 훨씬 높을 경우에만 비로소 합금화 양자점 중에서 Ga 또는 Zn의 성분 분포를 효과적으로 형성할 수 있으며, 이는 각 원소 성분 분포의 조절 가능한 범위를 크게 제한하는 동시에, 형성되는 양자점 자체의 성능 역시 최적화시킬 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 먼저 충분한 조건의 최적화를 통해 비교적 작은 이온 반경(즉 낮은 활성)을 지닌 M1을 고품질의 M1X1 이원화합물 제1 양자점 코어를 형성한 다음, 비교적 큰 이온 반경(즉 높은 활성)을 지닌 M2를 투입하여 양이온 교환을 실시한다. 이때 활성이 높은 M2의 성분 분포는 상대적인 재료 투입량의 변경을 통해 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 반응 조건, 예를 들어 M2 투입 시기, 반응 온도, 양이온 교환 반응시간 등의 제어를 통해 더 조절할 수 있으며, 성분 분포의 제어 및 최종적으로 양자점을 최적화시키기에 충분한 공간을 제공함으로써, InP와 CdSe 합금체계에 기초한 단파장 양자점의 제조를 구현할 수 있어, 발광 파장의 커버 범위가 확장된다. 이때, 좁은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어로 진입하기 때문에, 제2 양자점 코어 M1M2X1은 원래의 제1 양자점 코어 M1X1에 비해, 발광 피크 파장에 적색 편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 본 발명의 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법은
제1 양자점 코어 성장 반응 시스템을 제공하여 제1 양자점 코어 성장을 수행하는 단계, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 M1의 전구체 및 비금속원소 X1의 전구체이고, 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1X1이며;
상기 제1 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하는 단계;
제1 양자점 코어의 성장을 차단하여, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어M1X1 중의 금속원소 M1과 금속원소 교환을 실시하고, 제2 양자점 코어 M1M2X1의 성장을 수행하여, 제2 양자점 코어 M1M2X1을 획득하는 단계를 포함하며;
상기 금속원소 M2는 금속원소 M1보다 작은 이온 반경을 지닌다.
본 발명의 실시방식의 상기 제2 양자점 코어 M1M2X1은 상기 제1 양자점 코어 M1X1에 비해 발광 피크 파장에 청색 편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Cd이고, 상기 금속원소 M2는 Zn이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 양자점 코어 M1M2X1은 CdZnS 또는 CdZnSe이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 In이고, 상기 금속원소 M2는 Ga이며, 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 양자점코어 M1M2X1은 InGaP이다.
CdS, CdSe와 InP는 금속원소와 비금속원소의 반응 활성이 크고 대응되는 보어 반경 역시 크기 때문에, 코어 형성 반응 시 반응 속도가 매우 빠르고, 형성되는 CdSe와 InP 코어의 반응동력학을 제어하기 쉽지 않아, 크기 분포의 불균일을 초래하기 쉬우며, 이에 따라 양자점은 비교적 넓은 발광 피크 폭을 갖는다. 통상적인 합금화 방법은 이온 반경이 비교적 작은(낮은 활성) 금속원소를 동시에 투입하는 방식이나, 반응 활성이 약하기 때문에 반응동력학에 대해서는 거의 개선이 없으며, 따라서 상기 발광 피크 폭 문제를 해결할 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 이미 형성된 좁은 에너지 밴드갭을 지닌 M1X1 이원화합물 제1 양자점 코어에 이온 반경이 비교적 작은(낮은 반응활성) M2를 투입하여 양이온 교환 반응을 실시함으로써, 제어 가능한 양이온 교환 반응이 양자점 크기와 성분의 균일성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 이에 따라 양자점의 발광 피크폭을 효과적으로 좁힐 수 있다. 이와 동시에, 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어에 진입함으로써, 제1 양자점 코어의 유효 보어 반경을 감소시키기 때문에, 즉 동일한 크기 하의 양자점 크기 효과가 약해지며, 이에 따라 양자점의 발광 피크폭을 추가적으로 감소시키는데 도움을 준다. 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어로 진입하기 때문에, 제2 양자점 코어 M1M2X1은 원래의 제1 양자점 코어 M1X1에 비해, 발광 피크 파장에 청색 편이가 발생한다.
도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 다른 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법의 흐름도로서, 그 중 이하 단계를 포함한다:
S31: 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템을 제공하여 제1 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 전구체 및 비금속원소 전구체이며, 상기 금속원소 전구체는 금속원소 M1의 전구체와 금속원소 M2의 전구체이고, 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소는 금속원소 M1과 금속원소 M2이며;
S32: 상기 제1 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하는 단계;
S33: 제1 양자점 코어의 성장을 차단하여, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하고, 제2 양자점 코어 성장을 수행하여, 제2 양자점 코어를 획득하는 단계.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 비금속원소의 전구체가 비금속원소 X1의 전구체인 경우, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하며, 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1 aM2 1 - aX1이다. 제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 M1 aM2 1 - aX1중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어 M1 bM2 1 - bX1의 성장을 수행하며, 그 중 0<a<1, 0<b<1, b<a이다. 마지막으로 제2 양자점 코어 M1 bM2 1 - bX1을 획득한다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 비금속원소 전구체가 비금속원소 X1의 전구체와 비금속원소 X2의 전구체인 경우, 상기 제1 양자점 코어 M1 aM2 1 - aX1X2를 형성하고; 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하며; 제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 제1 양자점 코어 M1 aM2 1 - aX1X2를 형성하여, 상기 금속원소 M2와 상기 제1 양자점 코어 M1 aM2 1 - aX1X2 중의 금속원소 M1의 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어 M1 bM2 1 - bX1X2의 성장을 진행하며, 그 중 0<a<1, 0<b<1, b<a이다. 마지막으로 제2 양자점 코어 M1 bM2 1 - bX1X2를 획득한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Ga이고, 상기 금속원소 M2는 In이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Zn이고, 상기 금속원소 M2는 Cd이다.
일반적으로 InP, CdS와 CdSe는 에너지 밴드갭이 비교적 좁고 보어 반경은 비교적 커서, 짧은 발광 파장(예를 들어 청색)을 지닌 양자점을 제조하기 어려우며, 통상적인 합금화 양자점 방법을 통해 제조 시 에너지 밴드갭이 비교적 넓은 금속원소, 예를 들어 Ga 또는 Zn을 동시에 투입할 수 있으나, 단 이러한 금속원소의 반응 활성이 In 또는 Cd보다 훨씬 작을 뿐만 아니라, 통상적인 합금화 양자점 방법은 재료 투입량의 변경을 통해서만 성분 분포를 조절할 수 있기 때문에, Ga 또는 Zn의 재료 투입량이 In 또는 Cd보다 훨씬 높을 경우에만 비로소 합금화 양자점 중에서 Ga 또는 Zn의 성분 분포를 효과적으로 형성할 수 있으며, 이는 각 원소 성분 분포의 조절 가능한 범위를 크게 제한하는 동시에, 형성되는 양자점 자체의 성능 역시 최적화시킬 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 먼저 충분한 조건의 최적화를 통해 비교적 작은 이온 반경(즉 낮은 활성)을 지닌 M1으로 고품질의 M1X1 이원화합물 제1 양자점 코어를 형성한 다음, 비교적 큰 이온 반경(즉 높은 활성)을 지닌 M2를 투입하여 양이온 교환을 실시한다. 이때 활성이 높은 M2의 성분 분포는 상대적인 재료 투입량의 변경을 통해 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 반응 조건, 예를 들어 M2 투입 시기, 반응 온도, 양이온 교환 반응시간 등의 제어를 통해서도 조절될 수 있어, 성분 분포의 제어 및 최종적으로 양자점을 최적화시키기에 충분한 공간을 제공함으로써, InP와 CdSe 합금체계에 기초한 단파장 양자점의 제조를 구현할 수 있어, 발광파장의 커버 가능 범위가 확장된다. 이때, 좁은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어로 진입하기 때문에, 제2 양자점 코어는 원래의 제1 양자점 코어에 비해, 발광 피크 파장에 적색 편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Cd이고, 상기 금속원소 M2는 Zn이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 In이고, 상기 금속원소 M2는 Ga이다.
CdS, CdSe와 InP는 금속원소와 비금속원소의 반응 활성이 크고 대응되는 보어 반경 역시 크기 때문에, 코어 형성 반응 시 반응 속도가 매우 빠르고, 형성되는 CdSe와 InP 코어의 반응동력학을 제어하기 쉽지 않아, 크기 분포의 불균일을 초래하기 쉬우며, 이에 따라 양자점은 비교적 넓은 발광 피크 폭을 갖는다. 통상적인 합금화 방법은 이온 반경이 비교적 작은(낮은 활성) 금속원소를 동시에 투입하는 방식이나, 반응 활성이 약하기 때문에 반응동력학에 대해서는 거의 개선이 없으며, 따라서 상기 발광 피크 폭 문제를 해결할 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 이미 형성된 좁은 에너지 밴드갭을 지닌 M1X1 이원화합물 제1 양자점코어에 이온 반경이 비교적 작은(낮은 반응활성) M2를 투입하여 양이온 교환 반응을 실시함으로써, 제어 가능한 양이온 교환 반응이 양자점 크기와 성분의 균일성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 이에 따라 양자점의 발광 피크폭을 효과적으로 좁힐 수 있다. 이와 동시에, 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어에 진입함으로써, 제1 양자점 코어의 유효 보어 반경을 감소시키므로, 즉 동일한 크기 하의 양자점 크기 효과가 약해지며, 이에 따라 양자점의 발광 피크 폭을 추가적으로 감소시키는데 도움을 준다. 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어로 진입하기 때문에, 제2 양자점 코어는 원래의 제1 양자점 코어에 비해, 발광 피크 파장에 청색 편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 상이하고, 상기 비금속원소 X1과 상기 비금속원소 X2는 상이하며, 금속원소 M1, 금속원소 M2와 비금속원소 X1, 비금속원소 X2의 선택은 윗글에서 상세히 기재하였으므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
일부 실시방식에서, 종래의 합금화 방법을 이용하여 이미 형성된 합금 양자점(즉 M1 aM2 1 - aX1 양자점 코어 또는 M1 aM2 1 - aX1X2 양자점 코어)은 본 발명에서 제공하는 방법을 통해 추가적인 성분 분포의 조정과 최적화를 실시할 수 있으며, 이에 따라 종래의 합금화 방법을 통해 제조되는 기존의 양자점의 성분 분포가 수요를 충족시키지 못하는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 성분 분포의 조절은 본 발명의 방법을 채택하기 때문에, 마찬가지로 금속원소와 비금속원소의 재료 투입 비율 변경을 통해 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터를 통해서도 보다 실시간적이고, 보다 직접적이며, 보다 정확하게 조절될 수 있어, 합금화 양자점에 대한 더욱 정확한 성분 및 에너지 레벨 분포의 제어를 구현할 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 또 다른 일부 실시방식이 제공하는 양자점의 제조방법의 흐름도로서, 그 중 이하 단계를 포함한다:
S41: 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템을 제공하여 제1 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 전구체 및 비금속원소 전구체이며, 상기 금속원소 전구체는 금속원소 M1의 전구체이고, 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소는 금속원소 M1이며;
S42: 상기 제1 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하는 단계;
S43: 제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계, 상기 제2 양자점 코어 중의 금속원소는 금속원소 M1과 금속원소 M2이며;
S44: 상기 제2 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제2 양자점 코어 성장 반응 시스템에 다시 금속원소 M2의 전구체를 투입하여, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하고, 제3 양자점 코어의 성장을 수행하여, 제3 양자점 코어를 획득하는 단계.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 비금속원소의 전구체가 비금속원소 X1의 전구체인 경우, 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1X1이며; 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하고; 제1 양자점 코어의 성장을 차단하여, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 M1X1 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하며, 그 중 제2 양자점 코어의 조성은 M1 cM2 1 - cX1이고, 그 중 0.4<c<0.9이다.
상기 제2 양자점 코어 M1 cM2 1 - cX1의 성장 반응 시스템에 다시 금속원소 M2의 전구체를 투입하여, 상기 금속원소 M2를 상기 제2 양자점 코어 M1 cM2 1 - cX1 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제3 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제3 양자점 코어의 조성은 M1 dM2 1 - dX1이고, 0<d<0.9, d<c이다. 마지막으로 제3 양자점 코어 M1 dM2 1-dX1을획득한다.
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 비금속원소의 전구체가 비금속원소 X1의 전구체와 비금속원소 X2의 전구체인 경우, 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1X1X2이며; 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하고; 제1 양자점 코어의 성장을 차단하여, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 M1X1X2 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제2 양자점 코어의 조성은 M1 cM2 1 - cX1X2이고, 그 중 0.4<c<0.9이다.
상기 제2 양자점 코어 M1 cM2 1 - cX1X2의 성장 반응 시스템에 다시 금속원소 M2의 전구체를 투입하여, 상기 금속원소 M2를 상기 제2 양자점 코어 M1 cM2 1 - cX1X2 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제3 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제3 양자점 코어의 조성은 M1 dM2 1 - dX1X2이고, 그 중 0<d<0.9, d<c이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Ga이고, 상기 금속원소 M2는 In이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Zn이고, 상기 금속원소 M2는 Cd이다.
일반적으로 InP, CdS와 CdSe는 에너지 밴드갭이 비교적 좁고 보어 반경은 비교적 커서, 짧은 발광 파장(예를 들어 청색)을 지닌 양자점을 제조하기 어려우며, 통상적인 합금화 양자점 방법을 통해 제조 시 에너지 밴드갭이 비교적 넓은 금속원소, 예를 들어 Ga 또는 Zn을 동시에 투입할 수 있으나, 단 이러한 금속원소의 반응 활성이 In 또는 Cd보다 훨씬 작을 뿐만 아니라, 통상적인 합금화 양자점 방법은 재료 투입량의 변경을 통해서만 성분 분포를 조절할 수 있기 때문에, Ga 또는 Zn의 재료 투입량이 In 또는 Cd보다 훨씬 높을 경우에만 비로소 합금화 양자점 중에서 Ga 또는 Zn의 성분 분포를 효과적으로 형성할 수 있으며, 이는 각 원소 성분 분포의 조절 가능한 범위를 크게 제한하는 동시에, 형성되는 양자점 자체의 성능 역시 최적화시킬 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 먼저 충분한 조건의 최적화를 통해 비교적 작은 이온 반경(즉 낮은 활성)을 지닌 M1으로 고품질의 M1X1 이원화합물 제1 양자점 코어를 형성한 다음, 비교적 큰 이온 반경(즉 높은 활성)을 지닌 M2를 투입하여 양이온 교환을 실시한다. 이때 활성이 높은 M2의 성분 분포는 상대적인 재료 투입량의 변경을 통해 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 반응 조건, 예를 들어 M2 투입 시기, 반응 온도, 양이온 교환 반응시간 등의 제어를 통해서도 조절될 수 있으며, 성분 분포의 제어 및 최종적으로 양자점을 최적화시키기에 충분한 공간을 제공함으로써, InP와 CdSe 합금체계에 기초한 단파장 양자점의 제조를 구현할 수 있어, 발광파장의 커버 가능 범위가 확장된다. 이때, 좁은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어로 진입하기 때문에, 제2 양자점 코어는 원래의 제1 양자점 코어에 비해, 발광 피크 파장에 적색 편이가 발생한다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 Cd이고, 상기 금속원소 M2는 Zn이다.
일부 실시방식에서, 상기 금속원소 M1은 In이고, 상기 금속원소 M2는 Ga이다.
CdS, CdSe와 InP는 금속원소와 비금속원소의 반응 활성이 크고 대응되는 보어 반경 역시 크기 때문에, 코어 형성 반응 시 반응 속도가 매우 빠르고, 형성되는 CdSe와 InP 코어의 반응동력학을 제어하기 쉽지 않아, 크기 분포의 불균일을 초래하기 쉬우며, 이에 따라 양자점은 비교적 넓은 발광 피크 폭을 갖는다. 통상적인 합금화 방법은 이온 반경이 비교적 작은(낮은 활성) 금속원소를 동시에 투입하는 방식이나, 반응 활성이 약하기 때문에 반응동력학에 대해서는 거의 개선이 없으며, 따라서 상기 발광 피크 폭 문제를 해결할 수 없다. 본 최적화 실시방식에서는 이미 형성된 좁은 에너지 밴드갭을 지닌 M1X1 이원화합물 제1 양자점 코어에 이온 반경이 비교적 작은(낮은 반응활성) M2를 투입하여 양이온 교환 반응을 실시함으로써, 제어 가능한 양이온 교환 반응으로 양자점 크기와 성분의 균일성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 이에 따라 양자점의 발광 피크폭을 효과적으로 좁힐 수 있다. 이와 동시에, 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어에 진입함으로써, 제1 양자점 코어의 유효 보어 반경을 감소시키므로, 즉 동일한 크기 하의 양자점 크기 효과가 약해지며, 이에 따라 양자점의 발광 피크 폭을 추가적으로 감소시키는데 도움을 준다. 넓은 에너지 밴드갭에 대응되는 금속원소 M2에 합금화가 발생하여 원래의 제1 양자점 코어로 진입하기 때문에, 제2 양자점 코어는 원래의 제1 양자점 코어에 비해, 발광 피크 파장에 청색 편이가 발생한다.
본 실시방식에서, 상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 상이하고, 상기 비금속원소 X1과 상기 비금속원소 X2는 상이하며, 금속원소 M1, 금속원소 M2와 비금속원소 X1, 비금속원소 X2의 선택은 윗글에서 상세히 기재하였으므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
비록 본 발명의 실시방식이 제공하는 방법은 성분 분포 조절에 보다 많은 공간을 제공함으로써, 금속원소와 비금속원소의 재료 투입 비율의 변경을 통해 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터를 통해 보다 실시간적이고, 보다 직접적이며, 보다 정확하게 더 조절할 수도 있으나, 단 양이온 교환 반응 자체가 실시되는 정도, 즉 성분 분포 조절 공간은 여전히 각종 조건의 제약을 받을 수 있고, 임의로 조절할 수 있는 것이 아니다. 양이온 교환 반응의 정도는 반응을 촉진시키는 구동력의 크기와 관련이 있으며, 이러한 구동력은 주로 양자점 및 반응 시스템 중에서 어느 하나의 이온의 농도차에 의해 결정된다. 따라서 처음에 투입되는 교환을 실시하고자 하는 금속원소가 일정 시간 반응한 후, 그 농도가 일정 정도까지 떨어졌을 때에는, 반응 온도와 반응 시간 등의 파라미터를 어떻게 변경하더라도, 양이온 교환 반응을 더 이상 진행하기가 어려우며(0.4<c<0.9일 때), 이에 따라 성분 분포 역시 계속 조절할 수가 없다. 따라서 본 최적화 실시방식에서는 교환하고자 하는 금속원소를 2회 투입하는 방식을 통해, 양자점 중 및 반응 시스템 중의 농도차, 즉 반응 구동력을 다시 형성함으로써, 양이온 교환 반응을 계속 실시하여, 조성이 M1 dM2 1 - dX1X2와 M1 dM2 1 - dX1인 제3 양자점 코어를 형성할 수 있으며, 양자점의 합금 성분 분포 역시 추가적인 조절을 구현할 수 있다.
본 발명의 일부 실시방식은 도 5에 도시된 바와 같이, 양자점 코어(1) 및 상기 양자점 코어(1)를 피복하는 제1 반도체 쉘층(2)을 포함하는 양자점을 더 제공한다.
상기 양자점 코어(1)는 금속원소 M1, 금속원소 M2와 비금속원소(도면 중 비금속원소의 함량은 도시되지 않음)로 구성되며;
상기 양자점 코어(1)에서, 상기 양자점의 반경 방향을 따라, 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M2의 함량은 점차 증가하고(도면 중 검정색 부분으로 M2의 함량을 표시), 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M1의 함량은 점차 감소한다(도면 중 흰색 부분으로 M1의 함량을 표시).
일부 실시방식에서, 상기 양자점 코어는 금속원소 M1, 금속원소 M2와 비금속원소 X1로 구성된다. 일부 구체적인 실시방식에서, 상기 금속원소 M1과 금속원소 M2는 상이하고, 상기 금속원소 M1과 금속원소 M2는 독립적으로 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga 중의 하나로부터 선택되며, 상기 비금속원소 X1은 S, Se, Te, N, P 및 As 중의 하나로부터 선택된다.
일부 실시방식에서, 상기 제1 반도체 쉘층의 재료는 Ⅱ-VI족 반도체 재료 또는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 재료로부터 선택된다.
일부 실시방식에서, 상기 양자점의 발광 피크 파장 범위는 380-700나노미터이고, 상기 양자점의 발광 피크 반치폭 범위는 12-80나노미터이다.
일부 실시방식에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 양자점 코어(1)와 제1 반도체 쉘층(2) 사이에 제2 반도체 쉘층(3)이 더 형성되며, 상기 제2 반도체 쉘층(3)이 상기 양자점 코어(1)를 피복하고, 상기 제1 반도체 쉘층(2)은 상기 제2 반도체 쉘층(3)을 피복하며;
그 중, 상기 제2 반도체 쉘층(3)은 금속원소 M3, 금속원소 M4와 비금속원소(도면에서 비금속원소의 함량은 도시되지 않음)로 구성되고;
상기 제2 반도체 쉘층(2)에서, 상기 양자점의 반경 방향을 따라, 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M4의 함량은 점차 증가하고(도면 중 검정색 부분으로 M4의 함량을 표시), 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M3의 함량은 점차 감소한다(도면 중 흰색 부분으로 M3의 함량을 표시).
일부 구체적인 실시방식에서, 상기 제2 반도체 쉘층은 금속원소 M3, 금속원소 M4와 비금속원소 X3로 구성된다. 상기 금속원소 M3와 금속원소 M4는 상이하며, 상기 금속원소 M3와 금속원소 M4는 독립적으로 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga 중의 하나로부터 선택되고; 상기 비금속원소 X3은 S, Se, Te, N, P 및 As 중의 하나로부터 선택된다.
일부 실시방식에서, 상기 양자점의 발광 피크 파장 범위는 380-700나노미터이고, 상기 양자점의 발광 피크의 반치폭 범위는 12-80나노미터이다.
본 발명의 일부 실시방식은 상기 양자점이 기능성 재료로써 반도체 소자를 제조하는데 사용되는 양자점의 응용을 더 제공한다. 상기 반도체 소자는 전계발광 소자, 광발광 소자, 태양전지, 디스플레이 소자, 광전검출기, 바이오프로브 및 비선형 광학 소자 중의 어느 하나이다.
전계발광 소자를 예로 들면, 본 발명의 실시방식이 제공하는 양자점은 전계발광 소자의 발광층을 제조하는데 사용되며, 획득되는 양자점 전계발광 소자는 고효율의 전하 주입, 높은 발광 휘도, 낮은 구동전압 및 높은 소자 효율 등 우수한 성능을 구현할 수 있고; 이와 동시에 본 발명의 실시방식이 제공하는 양자점 재료는 제어가 쉽고 다양한 성능 레벨 구조의 특징을 더 구비하여, 전계발광 소자 중의 기타 기능층에 부합되는 에너지 레벨 구조를 충족시킴으로써, 소자의 전체적인 에너지 레벨 구조의 정합을 구현하여, 고효율의 안정적인 반도체 소자를 구현하는데 도움을 줄 수 있다.
상기 광발광 소자란 외부 광원의 조사에 의존하여 에너지를 획득하고, 여기를 발생시켜 발광하는 소자를 말하며, 자외복사(ultraviolet radiation), 가시광 및 적외복사(infrared radiation)는 모두 광발광, 예를 들어 인광(phosphorescence)과 형광(fluorescence)을 야기할 수 있다. 본 발명의 실시방식의 양자점은 광발광 소자의 발광재료로 사용될 수 있다.
상기 태양전지는 광전지 소자(photovoltaic device)라고도 하며, 본 발명의 실시방식의 양자점은 태양전지의 광흡수 재료로 사용되어, 광전지 소자의 각종 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
상기 디스플레이 소자란 백라이트 모듈 또는 상기 백라이트 모듈을 응용한 디스플레이 패널을 말하며, 상기 디스플레이 패널은 각종 제품, 예를 들어 디스플레이기, 태블릿 컴퓨터, 핸드폰, 노트북 컴퓨터, 평판TV, 웨어러블 디스플레이 장치 또는 기타 상이한 크기의 디스플레이 패널을 포함하는 제품에 응용될 수 있다.
상기 광전검출기란 광신호를 전기신호로 전환하는 소자를 말하며, 그 원리는 복사에 의해 조사된 재료의 전도율에 변화가 발생하는 것으로서, 양자점 재료를 광전검출기에 응용하면 다음과 같은 장점이 있다: 수직입사 광에 민감하고, 광도전율(photoconductivity)이 높으며, 검출률이 높고, 검출 파장을 연속적으로 조절 가능하며, 저온에서 제조가 가능하다. 이러한 구조의 광전검출기는 운행 과정에서, 양자점의 감광층이 광자를 흡수한 후 발생되는 광유발 전자(photo-induced electron)-정공쌍이 내부 전계(internal electric field)의 작용에 의해 분리되어, 상기 구조의 광전검출기가 보다 낮은 구동 전압을 지니게 함으로써, 외부에서 인가되는 바이어스 전압이 낮거나, 심지어 외부에서 인가되는 바이어스 전압이 0인 상태에서도 작동할 수 있고, 또한 제어가 용이하다.
상기 바이오프로브란 모종 유형의 재료를 수식하여, 마킹 기능을 갖게 하는 소자로서, 예를 들어 본 발명의 양자점을 피복하여 형광 프로브를 형성하고, 세포 이미징 또는 물질 검출 분야에 응용할 수 있으며, 종래의 유기 형광 염료 프로브에 비해, 본 발명의 양자점 재료로 제조된 바이오프로브는 형광 강도가 세고, 화학 안정성이 양호하며, 광표백 저항능력이 강한 특징을 지녀 광범위한 용도를 갖는다.
상기 비선형 광학 소자는 광학 레이저 기술분야에 속하며, 응용이 비교적 광범위하다. 예를 들어 전기광학 스위치와 레이저 변조, 레이저 주파수의 전환, 레이저 주파수 조정; 광학 정보 처리 수행, 이미징 품질과 빔 품질 개선; 비선형 에탈론(etalon)과 쌍안정(bistable) 소자로써 사용되고; 물질의 고 여기상태(excitation state)와 고해상도 스펙트럼 및 물질 내부의 에너지와 여기의 전이(excitation transfer) 과정 및 기타 이완(relaxation) 과정 등을 연구하는데 응용된다.
이하 실시예를 통해 본 발명의 실시방식에 대해 상세히 설명한다.
실시예 1: CdZnS / ZnS 양자점의 제조
1mmol의 산화카드뮴(CdO), 3mL의 올레산(OA)과 5mL의 옥타데센(ODE)을 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 1.8mmol의 유황분(S)과 3mL의 ODE의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 교반하여 5초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 9mmol의 아세트산아연(ZnAc2), 6mL의 OA와 10mL의 ODE의 혼합 용액을 신속하게 주입하고, 310도로 승온시켜 15분 동안 반응시킨다. 반응 과정에서 용액의 색상이 옅어지는 것이 발견되면, 양자점 발광 파장이 점차 청색으로 편이되는 것을 나타낸다.
반응 시스템에 6mmol의 S와 3mL의 트리옥틸인산(TOP)의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 310도를 유지하며 30분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금 코어를 지닌 CdZnS/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 475nm이고, 피크 폭은 24nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 60%이다.
실시예 2: Cd x Zn 1 - x S / Cd y Zn 1 -y S/ ZnS 양자점(x>y )의 제조
1mmol의 산화카드뮴(CdO), 3mL의 올레산(OA)과 5mL의 옥타데센(ODE)을 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 1.8mmol의 유황분(S)과 3mL의 ODE의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 교반하여 5초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 9mmol의 아세트산아연(ZnAc2), 6mL의 OA와 10mL의 ODE의 혼합 용액을 신속하게 주입하고, 310도로 승온시켜 15분 동안 반응시킨다. 반응 과정에서 용액의 색상이 옅어지는 것이 발견되면, 양자점 발광 파장이 점차 청색으로 편이되는 것을 나타낸다.
반응 시스템에 2.0mmol의 유황분(S)과 4mL의 TOP의 혼합용액을 신속하게 주입한다. 310도에서 교반하며 1분 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 1mmol의 CdO와 4mL의 OA의 혼합 용액을 10분 이내에 연속 주입한다.
반응 시스템에 4.0mmol의 유황분(S)과 2mL의 TOP의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 310를 유지하며 30분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금 코어와 합금 쉘층을 지닌 CdxZn1 - xS/CdyZn1 -yS/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 462nm이고, 피크 폭은 19nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 72%이다.
실시예 3: CdZnS / ZnS 양자점의 제조
9mmol의 ZnAc2, 6mL의 OA와 10mL의 ODE를 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 250도로 승온시킨다.
반응 시스템에 1.5mmol의 유황분(S)과 3mL의 ODE의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
250도에서 교반하여 20초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 1.5mmol의 CdO, 4mL의 OA와 10mL의 ODE의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도로 승온시켜 20분 동안 반응시킨다. 반응 과정에서 용액의 색상이 짙어지는 것이 발견되면, 양자점 발광 파장이 점차 적색으로 편이되는 것을 나타낸다.
반응 시스템에 6mmol의 S와 3mL의 트리옥틸인산(TOP)의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도를 유지하며 30분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금 코어를 지닌 CdZnS/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 455nm이고, 피크 폭은 20nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 71%이다.
실시예 4: InGaP / ZnS 양자점의 제조
0.24mmol의 아세트산인듐, 0.17mmol의 염화갈륨, 0.8mmol의 아세트산아연, 2.8mL의 올레산과 4mL의 옥타데센을 50mL의 삼구 플라스크에 투입하고 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 0.19mmol의 P(TMS)3(tris-trimethylsilyl phosphine), 0.5mL의 옥타데센의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 5분 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 0.08mmol의 염화갈륨, 1.5mL의 올레산과 4mL의 옥타데센의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도를 유지하며 10분 동안 반응시킨다.
1.2mmol의 도데실 메르캅탄, 2mmol의 올레산아연을 30분 내에 균일한 속도로 반응 시스템에 주입한다.
반응을 종료하고 합금 코어를 지닌 InGaP/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 612nm이고, 피크 폭은 65nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 37%이다.
실시예 5: CdZnS / ZnS 양자점의 제조
1mmol의 산화카드뮴(CdO), 9mmol의 아세트산아연(ZnAc2), 9mL의 올레산(OA)과 15mL의 옥타데센(ODE)을 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 1.8mmol의 유황분(S)과 3mL의 ODE의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 교반하여 5초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 1mmol의 CdO, 4mL의 OA의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 310도로 승온시켜 10분 동안 반응시킨다. 반응 과정에서 용액의 색상이 짙어지는 것이 발견되면, 양자점 발광 파장이 점차 적색으로 편이되는 것을 나타낸다.
반응 시스템에 8.0mmol의 유황분(S)과 4mL의 TOP의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 310도를 유지하며 30분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금 코어를 지닌 CdZnS/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 455nm이고, 피크 폭은 18nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 75%이다.
실시예 6: CdZnSe / ZnS 양자점의 제조
10mmol의 ZnAc2, 20mL의 OA와 10mL의 ODE를 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 280도로 승온시킨다.
반응 시스템에 3.0mmol의 셀레늄 분말(Se)과 4mL의 TOP의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
280도에서 교반하여 10초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 0.3mmol의 CdO, 2mL의 OA의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 280도를 유지하며 10분 동안 반응시킨다. 반응 과정에서 용액의 색상이 짙어지는 것이 발견되면, 양자점 발광 파장이 점차 적색으로 편이되는 것을 나타낸다.
반응 시스템에 4mmol의 S와 3mL의 트리옥틸인산(TOP)의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 280도를 유지하며 30분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금 코어를 지닌 CdZnSe/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 519nm이고, 피크 폭은 25nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 68%이다.
실시예 7: CdZnSe / ZnS 양자점의 제조
10mmol의 ZnAc2, 20mL의 OA와 10mL의 ODE를 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 280도로 승온시킨다.
반응 시스템에 3.0mmol의 셀레늄 분말(Se)과 4mL의 TOP의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
280도에서 교반하여 10초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 0.3mmol의 CdO, 2mL의 OA의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 280도를 유지하며 10분 동안 반응시킨다. 반응 과정에서 용액의 색상이 짙어지는 것이 발견되면, 양자점 발광 파장이 점차 적색으로 편이되는 것을 나타낸다.
계속 반응 시스템에 0.8mmol의 CdO와 3mL의 OA의 혼합용액을 주입하고, 300도로 승온시켜 10분 동안 반응시킨다.
반응 시스템에 4mmol의 S와 3mL의 트리옥틸인산(TOP)의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도를 유지하며 30분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금 코어를 지닌 CdZnSe/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 532nm이고, 피크 폭은 27nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 65%이다.
실시예 8: CdZnSe / CdZnS / ZnS 양자점의 제조
12mmol의 ZnAc2, 15mL의 OA와 15mL의 ODE를 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 3.0mmol의 셀레늄 분말(Se)과 4mL의 TOP의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 교반하여 10초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 0.35mmol의 CdO, 2mL의 OA의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도를 유지하며 20분 동안 반응시킨다. 반응 과정에서 용액의 색상이 짙어지는 것이 발견되면, 양자점 발광 파장이 점차 적색으로 편이되는 것을 나타낸다.
반응 시스템에 2mmol의 S와 3mL의 트리옥틸인산(TOP)의 혼합용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 교반하여 1분 동안 반응시킨 후, 반응 시스템에 0.3mmol의 CdO와 2mL의 OA의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 310도로 승온시켜 20분 동안 반응시킨다.
반응 시스템에 3mmol의 S와 2mL의 트리옥틸인산(TOP)의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 310도를 유지하며 30분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금 코어와 합금 쉘층을 지닌 CdZnSe/CdZnS/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 522nm이고, 피크 폭은 28nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 61%이다.
실시예 9: CdZnSe / ZnSe 양자점의 제조
14mmol의 ZnAc2, 20mL의 OA와 10mL의 ODE를 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 2.7mmol의 셀레늄 분말(Se)과 4mL의 TOP의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 교반하여 30초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 0.3mmol의 CdO, 2mL의 OA의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도를 유지하며 20분 동안 반응시킨다. 반응 과정에서 용액의 색상이 짙어지는 것이 발견되면, 양자점 발광 파장이 점차 적색으로 편이되는 것을 나타낸다.
반응 시스템에 4mmol의 Se와 5mL의 트리옥틸인산(TOP)의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도를 유지하며 40분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금 코어를 지닌 CdZnSe/ZnSe 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 471nm이고, 피크 폭은 21nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 52%이다.
실시예 10: CdZnSeS / ZnS 양자점의 제조(종래 방법을 이용한 결과 비교)
0.4mmol의 CdO, 4mmol의 ZnAc2, 7mL의 OA와 15mL의 ODE를 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 0.01mmol의 셀레늄 분말(Se), 4mmol의 S와 4mL의 TOP의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 10분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금화된 CdZnSeS/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 485nm이고, 피크 폭은 36nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 38%이다.
실시예 11: CdZnSeS / ZnSeS 양자점의 제조
0.4mmol의 CdO, 6mmol의 ZnAc2, 7mL의 OA와 15mL의 ODE를 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 0.09mmol의 셀레늄 분말(Se), 0.2mmol의 S와 4mL의 TOP의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 10분 동안 반응시킨다.
반응 시스템에 1.2mmol의 CdO와 4mL의 OA의 혼합용액을 주입하고, 300도에서 15분 동안 반응시킨다.
반응 시스템에 3mmol의 S, 1mol의 Se와 2mL의 트리옥틸인산(TOP)의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 310도를 유지하며 30분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금화된 CdZnSeS/ZnSeS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 628nm이고, 피크 폭은 31nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 46%이다.
실시예 12: CdZnSe / ZnSeS 양자점의 제조
1mmol의 CdO, 10mL의 OA와 10mL의 ODE를 100mL의 삼구 플라스크에 투입하고, 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 1.8mmol의 셀레늄 분말(Se)과 4mL의 TOP의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 교반하여 5초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 10mmol의 ZnAc2, 10mL의 OA와 10mL의 ODE의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도를 유지하며 10분 동안 반응시킨다. 반응 과정에서 용액의 색상이 옅어지는 것이 발견되면, 양자점 발광 파장이 점차 청색으로 편이되는 것을 나타낸다.
반응 시스템에 3.5mmol의 Se, 1.5mmol의 S와 5mL의 트리옥틸인산(TOP)의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도를 유지하며 60분 동안 반응시킨다.
반응을 종료하고 합금 코어를 지닌 CdZnSe/ZnSeS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 617nm이고, 피크 폭은 22nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 47%이다.
실시예 13: InGaP / ZnS 양자점의 제조
0.24mmol의 아세트산인듐, 0.5mmol의 아세트산아연, 2.8mL의 올레산과 4mL의 옥타데센을 50mL의 삼구 플라스크에 투입하고 150도에서 30분 동안 배기하여 반응 시스템 중의 물과 산소를 제거한다.
반응 시스템에 아르곤 가스를 가득 통입한 후 300도로 승온시킨다.
반응 시스템에 0.19mmol의 P(TMS)3(tris-trimethylsilyl phosphine), 0.5mL의 옥타데센의 혼합 용액을 신속하게 주입한다.
300도에서 20초 동안 반응시킨 후 반응 시스템에 0.17mmol의 염화갈륨, 1.5mL의 올레산과 4mL의 옥타데센의 혼합용액을 신속하게 주입하고, 300도를 유지하며 10분 동안 반응시킨다.
1.2mmol의 도데실 메르캅탄, 2mmol의 올레산아연을 30분 내에 균일한 속도로 반응 시스템에 주입한다.
반응을 종료하고 합금 코어를 지닌 InGaP/ZnS 양자점을 획득하며, 발광 피크 파장은 605nm이고, 피크 폭은 62nm이며, 양자점의 용액 양자 수율은 40%이다.
실시예 14: 정방향 배치 하부방출 양자점 발광다이오드 소자
본 실시예의 양자점 발광 다이오드는 도 7에 도시된 바와 같이, 아래에서 위로 순차적으로, ITO 기판(11), 하부 전극(12), PEDOT:PSS 정공 주입층(13), poly-TPD 정공 수송층(14), 양자점 발광층(15), ZnO 전자 수송층(16) 및 Al 상부 전극(17)을 포함한다.
상기 양자점 발광 다이오드의 제조단계는 다음과 같다:
ITO 기판(11)에 순차적으로 하부 전극(12), 30nm의 PEDOT:PSS 정공 주입층(13)과 30nm의 poly-TPD 정공 수송층(14)을 제작한 후, poly-TPD 정공 수송층(14)에 한 층의 두께가 20nm인 양자점 발광층(15)을 제작하고, 이어서 다시 양자점 발광층(15)에 40nm의 ZnO 전자 수송층(16) 및 100nm의 Al 상부 전극(17)을 제작한다. 상기 양자점 발광층(15)의 재료는 실시예1에 기술한 바와 같은 양자점이다.
실시예 15: 정방향 배치 하부 방출 양자점 발광다이오드 소자
본 실시예의 양자점 발광 다이오드는 도 8에 도시된 바와 같이, 아래에서 위로 순차적으로, ITO 기판(21), 하부 전극(22), PEDOT:PSS 정공 주입층(23), poly(9-vinylcarbazole)(PVK) 정공 수송층(24), 양자점 발광층(25), ZnO 전자 수송층(26) 및 Al 상부 전극(27)을 포함한다.
상기 양자점 발광 다이오드의 제조단계는 다음과 같다:
ITO 기판(21)에 순차적으로 하부 전극(22), 30nm의 PEDOT:PSS 정공 주입층(23)과 30nm의 PVK 정공 수송층(24)을 제작한 후, PVK 정공 수송층(24)에 한 층의 두께가 20nm인 양자점 발광층(25)을 제작하고, 이어서 다시 양자점 발광층(25)에 40nm의 ZnO 전자 수송층(26) 및 100nm의 Al 상부 전극(27)을 제작한다. 상기 양자점 발광층(25)의 재료는 실시예2에 기술한 바와 같은 양자점이다.
실시예 16: 역방향 배치 하부 방출 양자점 발광다이오드 소자
본 실시예의 양자점 발광 다이오드는 도 9에 도시된 바와 같이, 아래에서 위로 순차적으로, ITO 기판(31), 하부 전극(32), TPBi 전자 수송층(33), 양자점 발광층(34), poly-TPD 정공 수송층(35), PEDOT:PSS 정공 주입층(36) 및 Al 상부 전극(37)을 포함한다.
상기 양자점 발광 다이오드의 제조단계는 다음과 같다:
ITO 기판(31)에 순차적으로 하부 전극(32), 두께가 30nm인 TPBi 전자 수송층(33)을 제작하고, TPBi 전자 수송층(33)에 한 층의 두께가 20nm인 양자점 발광층(34)을 제작하며, 이어서 다시 진공증착 방법을 통해 두께가 30nm인 poly-TPD 정공 수송층(35), 두께가 30nm인 PEDOT:PSS 정공 주입층(36) 및 두께가 10nm인 Al 상부 전극(37)을 제작한다. 상기 양자점 발광층(34)의 재료는 실시예3에 기술한 바와 같은 양자점이다.
실시예 17: 역방향 배치 하부 방출 양자점 발광다이오드 소자
본 실시예의 양자점 발광 다이오드는 도 10에 도시된 바와 같이, 아래에서 위로 순차적으로, ITO 기판(41), 하부 전극(42), ZnO 전자 수송층(43), 양자점 발광층(44), NPB 정공 수송층(45), MoO3 정공 주입층(46) 및 Al 상부 전극(47)을 포함한다.
상기 양자점 발광 다이오드의 제조 단계는 다음과 같다:
ITO 기판(41)에 순차적으로 하부 전극(42), 40nm의 ZnO 전자 수송층(43)을 제작하고, ZnO 전자 수송층(43)에 한 층의 두께가 20nm인 양자점 발광층(44)을 제작하며, 이어서 다시 진공증착 방법을 통해 두께가 30nm인 NPB 정공 수송층(45), 5nm의 MoO3 정공 주입층(46) 및 100nm의 Al 상부 전극(47)을 제작한다. 상기 양자점 발광층(44)의 재료는 실시예 4에 기술한 바와 같은 양자점이다.
실시예 18: 정방향 배치 상부 방출 양자점 발광다이오드 소자
본 실시예의 양자점 발광다이오드는 도 11에 도시된 바와 같이, 아래에서 위로 순차적으로 유리 기판(51), Al 전극(52), PEDOT:PSS 정공 주입층(53), poly-TPD 정공 수송층(54), 양자점 발광층(55), ZnO 전자 수송층(56) 및 ITO 상부 전극(57)을 포함한다.
상기 양자점 발광다이오드의 제조 단계는 다음과 같다:
유리 기판(51)에 진공 증착 방법을 통해 100nm의 Al 전극(52)을 제작한 다음, 순차적으로 30nm의 PEDOT:PSS 정공 주입층(53)과 30nm의 poly-TPD 정공 수송층(54)을 제작한 후, poly-TPD 정공 수송층(54)에 한 층의 두께가 20nm인 양자점 발광층(55)을 제작하고, 이어서 다시 양자점 발광층(55)에 40nm의 ZnO 전자 수송층(56)을 제작하며, 마지막으로 스퍼터링 방법을 통해 120nm의 ITO를 상부 전극(57)으로 제작한다. 상기 양자점 발광층(55)의 재료는 실시예 7에 기술한 바와 같은 양자점이다.
실시예 19: 역방향 배치 상부 방출 양자점 발광다이오드 소자
본 실시예의 양자점 발광다이오드는 도 12에 도시된 바와 같이, 아래에서 위로 순차적으로 유리 기판(61), Al 전극(62), ZnO 전자 수송층(63), 양자점 ㅂ바발발광층(64), NPB 정공 수송층(65), MoO3 정공 주입층(66) 및 ITO 상부 전극(67)을 포함한다.
상기 양자점 발광다이오드의 제조 단계는 다음과 같다:
유리 기판(61)에 진공 증착 방법을 통해 100nm의 Al 전극(62)을 제작한 다음, 순차적으로 40nm의 ZnO 전자 수송층(63), 20nm의 양자점 발광층(64)을 제작하고, 이어서 다시 진공증착 방법을 통해 30nm의 NPB 정공 수송층(65), 5nm의 MoO3 정공 주입층(66)을 제작하며, 마지막으로 스퍼터링 방법을 통해 120nm의 ITO를 상부 전극(67)으로 제작한다. 상기 양자점 발광층(64)의 재료는 실시예 9에 기술한 바와 같은 양자점이다.
결론적으로, 본 발명의 실시방식은 신규한 합금 코어를 지닌 양자점 제조 방법을 제공하며, 이러한 방법에서, 합금화된 성분 분포는 금속원소와 비금속원소의 재료 투입 비율의 변경을 통해 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 실제 반응 과정의 각 반응 조건 파라미터를 통해 보다 실시간적이고, 보다 직접적이며, 보다 정확하게 조절할 수도 있어, 합금화 양자점에 대한 더욱 정확한 성분과 에너지 레벨의 분포 제어를 구현할 수 있다.
본 발명의 응용은 상기 예에 한정되지 않고, 당업자라면 상기 설명에 따라 개선과 변환을 추가할 수 있으며, 이러한 개선 및 변환은 모두 본 발명에 첨부되는 청구항의 보호범위에 속한다는 점을 이해하여야 한다.

Claims (31)

  1. 양자점의 제조방법에 있어서,
    제1 양자점 코어 성장 반응 시스템을 제공하여, 제1 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계로서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 전구체와 비금속원소 전구체를 포함하며, 상기 금속원소 전구체는 적어도 금속원소 M1의 전구체를 포함하고, 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소는 적어도 M1을 포함하는 것인 단계이며;
    상기 제1 양자점 코어 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하는 단계;
    제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1와 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 상이하고, 상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 독립적으로 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga 중의 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속원소 M1은 Ga이고, 상기 금속원소 M2는 In이고;
    또는, 상기 금속원소 M1은 Zn이고, 상기 금속원소 M2는 Cd이며;
    또는, 상기 금속원소 M1은 In이고, 상기 금속원소 M2는 Ga이고;
    또는, 상기 금속원소 M1은 Cd이고, 상기 금속원소 M2는 Zn인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 M1의 전구체 및 비금속원소 X1의 전구체이고, 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1X1이며;
    상기 제1 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하며;
    제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제2 양자점 코어의 조성은 M1M2X1인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 상이하고, 상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 독립적으로 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga 중의 하나로부터 선택되며; 및/또는
    상기 비금속 원소 X1은 S, Se, Te, N, P 및 As 중의 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 금속원소 M2는 금속원소 M1보다 큰 이온 반경을 지니는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속원소 M1은 Ga이고, 상기 금속원소 M2는 In이며, 상기 제2 양자점 코어 M1M2X1은 GaInP이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 Zn이고, 상기 금속원소 M2는 Cd이며, 상기 제2 양자점 코어 M1M2X1은 ZnCdS 또는 ZnCdSe인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 금속원소 M2는 금속원소 M1보다 작은 이온 반경을 지니는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속원소 M1은 Cd이고, 상기 금속원소 M2는 Zn이며, 상기 제2 양자점 코어 M1M2X1은 CdZnS 또는 CdZnSe이거나;
    또는 상기 금속원소 M1은 In이고, 상기 금속원소 M2는 Ga이며, 상기 제2 양자점 코어 M1M2X1은 InGap인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속원소 전구체는 금속원소 M1의 전구체와 금속원소 M2의 전구체이고, 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소는 금속원소 M1과 금속원소 M2이며;
    상기 제1 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하며;
    제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 상이하고, 상기 금속원소 M1과 상기 금속원소 M2는 독립적으로 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga 중의 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 비금속원소 전구체는 비금속원소 X1의 전구체이고; 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1 aM2 1 - aX1이며;
    상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하며;
    제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 M1 aM2 1 - aX1 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제2 양자점 코어의 조성은 M1 bM2 1 - bX1이고, 그 중 0<a<1, 0<b<1, b<a인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속원소 M1은 Ga이고, 상기 금속원소 M2는 In이며, 상기 비금속원소 X1은 P이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 In이고, 상기 금속원소 M2는 Ga이며, 상기 비금속원소 X1은 P이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 Zn이고, 상기 금속원소 M2는 Cd이며, 상기 비금속원소 X1은 S 또는 Se이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 Cd이고, 상기 금속원소 M2는 Zn이며, 상기 비금속원소 X1은 S 또는 Se인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 비금속원소 전구체는 비금속원소 X1의 전구체와 비금속원소 X2의 전구체이고; 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1 aM2 1 - aX1X2이며;
    상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하며;
    제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 M1 aM2 1 - aX1X2 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제2 양자점 코어의 조성은 M1 bM2 1 - bX1X2이고, 그 중 0<a<1, 0<b<1, b<a인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 비금속원소 X1과 상기 비금속원소 X2는 상이하며, 상기 비금속원소 X1과 상기 비금속원소 X2는 독립적으로 S, Se, Te, N, P 및 As 중의 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 금속원소 전구체는 금속원소 M1의 전구체이고, 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소는 금속원소 M1이며;
    상기 제1 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하며;
    제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제2 양자점 코어 중의 금속원소는 금속원소 M1과 금속원소 M2이며;
    상기 제2 양자점 코어의 성장 과정에서, 상기 제2 양자점 코어 성장 반응 시스템에 다시 금속원소 M2의 전구체를 투입하여, 상기 금속원소 M2를 상기 제2 양자점 코어 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제3 양자점 코어의 성장을 수행하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템 중의 전구체는 금속원소 M1의 전구체와 비금속원소 X1의 전구체의 전구체이고, 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1X1이며;
    상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하고;
    제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 M1X1 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제2 양자점 코어의 조성은 M1 cM2 1 - cX1이고, 그 중 0.4<c<0.9이며;
    상기 제2 양자점 코어 M1 cM2 1 - cX1의 성장 반응 시스템에 다시 금속원소 M2의 전구체를 투입하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제2 양자점 코어 M1 cM2 1 - cX1 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제3 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제3 양자점 코어의 조성은 M1 dM2 1 - dX1이고, 그 중 0<d<0.9, d<c인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 금속원소 M1은 Ga이고, 상기 금속원소 M2는 In이며, 상기 비금속원소 X1은 P이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 In이고, 상기 금속원소 M2는 Ga이며, 상기 비금속원소 X1은 P이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 Zn이고, 상기 금속원소 M2는 Cd이며, 상기 비금속원소 X1은 S 또는 Se이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 Cd이고, 상기 금속원소 M2는 Zn이며, 상기 비금속원소 X1은 S 또는 Se인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 비금속원소 전구체는 비금속원소 X1의 전구체와 비금속원소 X2의 전구체이고; 상기 제1 양자점 코어의 조성은 M1X1X2이며;
    상기 제1 양자점 코어 성장 반응 시스템에 금속원소 M2의 전구체를 투입하며;
    제1 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제1 양자점 코어 M1X1X2 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제2 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제2 양자점 코어의 조성은 M1 cM2 1-cX1X2이고, 그 중 0.4<c<0.9이며;
    상기 제2 양자점 코어 M1 cM2 1 - cX1X2의 성장 반응 시스템에 다시 금속원소 M2의 전구체를 투입하고, 상기 금속원소 M2를 상기 제2 양자점 코어 M1 cM2 1 - cX1X2 중의 금속원소 M1과 양이온 교환을 실시하여, 제3 양자점 코어의 성장을 수행하며, 상기 제3 양자점 코어의 조성은 M1 dM2 1 - dX1X2이고, 그 중 0<d<0.9, d<c인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 비금속원소 X1과 상기 비금속원소 X2는 상이하며, 상기 비금속원소 X1과 상기 비금속원소 X2는 독립적으로 S, Se, Te, N, P 및 As 중의 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제2 양자점 코어 표면에 제1 반도체 쉘층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 반도체 쉘층의 재료는 Ⅱ-VI족 반도체 재료 또는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 재료로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2 양자점 코어 표면에 제1 반도체 쉘층을 형성하기 전, 상기 제2 양자점 코어의 성장 과정에서, 금속원소 M3의 전구체와 비금속원소 X3의 전구체를 투입하는 단계;
    제2 양자점 코어의 성장을 차단하고, 상기 제2 양자점 코어 표면에 제3 반도체 쉘층 M3X3의 성장을 수행하는 단계;
    상기 제3 반도체 쉘층의 성장 과정에서, 금속원소 M4의 전구체를 투입하는 단계;
    제3 반도체 쉘층 M3X3의 성장을 차단하여, 금속원소 M4를 제3 반도체 쉘층 중의 금속원소 M3과 양이온 교환을 실시하여, 제2 반도체 쉘층 M3M4X3를 제조하는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 금속원소 M3와 상기 금속원소 M4는 상이하며, 상기 금속원소 M3와 상기 금속원소 M4는 독립적으로 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga 중의 하나로부터 선택되고;
    및/또는 상기 비금속원소 X3는 S, Se, Te, N, P 및 As 중의 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 금속원소 M3는 Ga이고, 상기 금속원소 M4는 In이며, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 GaInP이거나;
    또는, 상기 금속원소 M3은 Zn이고, 상기 금속원소 M4는 Cd이며, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 ZnCdS 또는 ZnCdSe이거나;
    또는, 상기 금속원소 M3은 In이고, 상기 금속원소 M4는 Ga이며, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 GaInP이거나;
    또는, 상기 금속원소 M3은 Cd이고, 상기 금속원소 M4는 Zn이며, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 ZnCdS 또는 ZnCdSe인 것을 특징으로 하는 양자점의 제조방법.
  25. 양자점에 있어서,
    양자점 코어 및 상기 양자점 코어를 피복하는 제1 반도체 쉘층을 포함하고;
    상기 양자점 코어는 금속원소 M1, 금속원소 M2와 비금속원소로 구성되며;
    상기 양자점 코어에서, 상기 양자점의 반경 방향을 따라, 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M2의 함량은 점차 증가하고, 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M1의 함량은 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 양자점.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 양자점 코어는 금속원소 M1, 금속원소 M2와 비금속원소 X1로 구성되고;
    상기 금속원소 M1과 금속원소 M2는 상이하며, 상기 금속원소 M1과 금속원소 M2는 독립적으로 Zn, Cd, Hg, Al, In 및 Ga 중의 하나로부터 선택되고;
    및/또는 상기 비금속원소 X1은 S, Se, Te, N, P 및 As 중의 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 금속원소 M1은 Ga이고, 상기 금속원소 M2는 In이며, 상기 비금속원소 X1은 P이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 In이고, 상기 금속원소 M2는 Ga이며, 상기 비금속원소 X1은 P이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 Zn이고, 상기 금속원소 M2는 Cd이며, 상기 비금속원소 X1은 S 또는 Se이거나;
    또는, 상기 금속원소 M1은 Cd이고, 상기 금속원소 M2는 Zn이며, 상기 비금속원소 X1은 S 또는 Se인 것을 특징으로 하는 양자점.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 제1 반도체 쉘층의 재료는 Ⅱ-VI족 반도체 재료 또는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 재료로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 양자점 코어와 제1 반도체 쉘층 사이에 제2 반도체 쉘층이 더 형성되며, 상기 제2 반도체 쉘층은 상기 양자점 코어를 피복하고, 상기 제1 반도체 쉘층은 상기 제2 반도체 쉘층을 피복하며;
    그 중, 상기 제2 반도체 쉘층은 금속원소 M3, 금속원소 M4와 비금속원소로 구성되고; 상기 금속원소 M3와 금속원소 M4는 상이하며;
    상기 제2 반도체 쉘층에서, 상기 양자점의 반경 방향을 따라, 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M4의 함량은 점차 증가하고, 안에서 바깥으로 상기 금속원소 M3의 함량은 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 양자점.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 금속원소 M3는 Ga이고, 상기 금속원소 M4는 In이며, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 GaInP이거나;
    또는, 상기 금속원소 M3은 Zn이고, 상기 금속원소 M4는 Cd이며, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 ZnCdS 또는 ZnCdSe이거나;
    또는, 상기 금속원소 M3은 In이고, 상기 금속원소 M4는 Ga이며, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 GaInP이거나;
    또는, 상기 금속원소 M3은 Cd이고, 상기 금속원소 M4는 Zn이며, 상기 제2 반도체 쉘층의 조성은 ZnCdS 또는 ZnCdSe인 것을 특징으로 하는 양자점.
  31. 양자점의 응용에 있어서,
    제25항 내지 제30항 중의 어느 한 항에 따른 상기 양자점이 기능성 재료로서 반도체 소자의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는 양자점의 응용.
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