KR20200092850A - 준안정상을 갖는 자기조립형 2성분계 코어쉘 양자점 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

빛 에너지를 이용한 양자점 합성 방법으로, 적어도 3개 이상의 원소를 함유한 전구체 용액에 펄스 방식으로 빛을 조사하는 단계; 상기 조사되는 빛에 의하여 양자점을 합성하는 단계를 포함하며, 상기 펄스 방식으로 빛을 조사하는 단계는 2회 이상 반복되며, 상기 조사되는 빛에 의하여 양자점은 순차적으로 코어쉘 형태로 형성되며, 양자점 합성온도에서의 결정구조를 상온에서 적어도 일부 포함하는 준안정상을 포함하며, 상기 합성 온도는 상온을 초과하는 온도인 것을 특징으로 하는 양자점합성 방법이 제공된다.

Description

준안정상을 갖는 자기조립형 2성분계 코어쉘 양자점 및 그 제조방법{Self-assembled bicomponent coreshell quantum dots with metastable phases and manufacturing the same}

본 발명은 준안정상을 갖는 자기조립형 2성분계 코어/쉘 양자점 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응 이온들의 빛-물질간 반응 속도 차이 기반의 자기조립을 이용해 코어/쉘 형태를 가지는 준안정상 양자점 및 그 제조방법에 관한 것이다.

양자점(Quantum Dot)은 수 내지 십수 nm의 크기를 가지는 반도체 나노 입자로, 양자구속효과(Quantum Confinement Effect)에 의해 10nm 이하의 범위에서 크기에 따라 밴드갭 에너지가 조절되어 다양한 파장의 에너지를 방출 특성을 가진다. 양자점의 발광 영역은 모든 가시광선 영역 및 적외선과 자외선 영역에까지 이르며 발광 폭 또한 수십 nm로 높은 색순도 특성을 띠기 때문에 LED(Light-emitting Diode)에 적용 시 다양한 발광 색 조절과 백색광 LED 구현에 있어 장점이 있다.

대한민국 특허출원 10-2008-70158726호는 레이저를 이용하여 양자점을 합성하는 방법을 개시하고 있으나, 벌크 용액 상에서 빛 에너지를 직접 인가하여 고효율의 양자점을 합성하는 방법은 개시하지 못하는 상황이다.

특히 보통의 2성분계 양자점(InP, CdSe, CdS 등)은 양자구속효과를 기반으로, 전도대(Conduction band)와 가전자대(Valence band) 대역단(band-edge) 사이의 밴드갭(Band gap)의 에너지 차이와 동일한 에너지를 가지는 광자를 방출하는데, 이를 밴드-밴드 재결합(Band-to-band recombination)이라 한다.

이와 같은 밴드갭 에너지에 해당하는 광자를 방출 할 때, 양자점 표면에 존재하는 불포화 결합(dangling bond)에 광자가 트랩되어 밴드-밴드 재결합을 방해하는 표면 결함 준위(surface defect level)가 있으면 발광 효율이 떨어지게 되는데, 해당 현상을 방지해 양자 효율을 극대화하는 과정은 매우 중요하다.

이를 해결하기 위해, 양자점 코어(core) 표면에 밴드갭이 큰 절연체 물질로 쉘(shell)을 쌓아 코어/쉘 형태를 만들어 궁극적으로 표면 결함 준위(surface defect level)를 없애버리는 공정법이 산업에서 쓰여왔다.

전통적인 2성분계 양자점 합성에 사용되는 4가지의 열합성법(고온 주입법, 미세유체 반응기법, 테일러 유체 기반 합성법, 마이크로파 반응법)은 양자점 코어를 우선 합성 한 뒤, 쉘을 이루는 반응 이온을 추가적으로 첨가해 쉘을 형성하는 Two-step 합성법이다. 하지만, 이러한 일련의 2단계 공정은 시간적 측면에서 경제성이 떨어지는 단점이 존재한다. 따라서, 독립적인 Two-step 코어/쉘 합성법이 아닌, 연속적인 자기조립형 One-step 코어/쉘 합성법을 개발하는 것이 필요하다.

또한, 전통적인 2성분계 양자점 합성 방법은 비교적 저온(~300℃)에서 장시간(~수십분) 열처리 및 반응을 양산성 측면에서 단점이 있고, 반응 용매의 끓는점보다 높은 고온에서 발광특성을 보이는 준안정상 양자점을 합성할 수 없음. 따라서, 전통적인 열합성법의 열적 단점을 보완해 상온에서 열역학적으로 불안정한 구조를 가지는 2성분계 준안정상 양자점을 합성함으로써, 안정상 구조의 발광 효율을 뛰어넘는 광학/물리적 특성 확보가 필요함. 이를 위해, 2성분계 준안정상 양자점 합성에 대한 기술 원천성 확보가 시급하다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 자기조립형 One-step 코어/쉘 및 2성분계 준안정상 양자점을 합성하고, 이를 경제적인 방식으로 합성하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 빛 에너지를 이용한 양자점 합성 방법으로, 적어도 3개 이상의 원소를 함유한 전구체 용액에 펄스 방식으로 빛을 조사하는 단계; 상기 조사되는 빛에 의하여 양자점을 합성하는 단계를 포함하며, 상기 펄스 방식으로 빛을 조사하는 단계는 2회 이상 반복되며, 상기 조사되는 빛에 의하여 양자점은 순차적으로 코어쉘 형태로 형성되며, 양자점 합성온도에서의 결정구조를 상온에서 적어도 일부 포함하는 준안정상을 포함하며, 상기 합성 온도는 상온을 초과하는 온도인 것을 특징으로 하는 양자점합성 방법을 제공한다.

상기 순차적으로 조사되는 펄스 방식의 빛에 의하여, 전구체 원소 중 빛과의 반응속도가 빠른 원소의 반응이 먼저 일어날 수 있다.

상기 원소중 광에 의하여 반응이 빠른 원소가 반응하여 코어를 형성하며, 반응이 느린 원소는 후속하는 빛의 조사에 의하여 쉘을 형성할 수 있다.

상기 원소간 반응의 활성화에너지가 제일 낮은 원소들은 코어에 포함되고, 활성화 에너지가 가장 높은 원소들은 쉘에 포함될 수 있다.

본 발명은 또한 상기 합성 방법에 의하여 합성된 양자점으로, 상기 양자점은 적어도 3개 이상의 원소를 포함하는 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어는 원소간 반응의 활성화에너지가 가장 낮은 원소를 포함하며, 상기 쉘은 원소간 반응의 활성화에너지가 가장 높은 원소를 포함하며, 상기 양자점은 상온을 초과하는 온도에서 가지는 결정상을 상온에서도 가지는 준안정상 결정구조를 갖는 것을 특징으로 하는 양자점을 제공한다.

본 발명에 따르면, 코어/쉘 구조를 한번에 구현하는 자기조립형 One-step 합성법의 도입 및 열적 비-평형상태의 (Thermal non-equilibrium) 합성 공정을 도입, 상온에서도 합성 당시의 고온(상온 초과 온도) 결정상을 적어도 일부 유지하는 준안정상의 양자점을 제조하여 양자점의 발광 효율을 효과적으로 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 반응 용매의 끓는점보다 높은 온도에서 합성되는 준안정상을 설명하는 다이어그램이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전구체 물질에 포함된 이온들의 빛-물질간 반응 속도 차이를 이용한 자기조립형 One-step 코어/쉘 양자점 구현 과정을 설명하는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전구체 물질에 포함된 이온들에 빛을 조사 했을 때, 반응 에너지 장벽(활성화 에너지)이 낮은 양자점 코어를 형성하기 위한 이온들이 우선 반응을 일으키고, 이후 반응 에너지 장벽이 높은 쉘을 이루는 이온들이 표면에 성장을 일으키는 과정을 설명하는 모식도이다.
도 5는 고온의 코어/쉘 준안정상 양자점이 저온·안정상보다 높은 양자 효율을 가지는 이유를 결정 내부의 결함 준위 정도를 통해 설명하는 도면이다.
도 6은 2성분계 InP 양자점에 대한 비교예(전통적인 수열 합성법)과 실시예(극단초 광열 합성법)에 따라 합성된 두가지 코어/쉘 양자점에 대한 비교 분석 이미지이다.
도 7은 실시예에 따라 합성된 준안정상 자기조립형 코어/쉘 양자점의 양자효율(PLQY)이, 전통적인 열합성법 기반으로 만들어진 양자점의 평균 양자효율과의 비교 분석 이미지이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 수십 밀리초 이하(ms), 즉 수 내지 수십 ms의 극-단초 펄스 길이(Ultra-fast Pulse duration)를 가지는 전파장 영역 (UV~NIR) 빛을 발하는 고 에너지 플래쉬 램프를 이용, 적어도 양자점의 구성 원소들(전구체)이 담긴 합성 용액에 펄스(Pulse)방식으로 복수 회 빛을 조사한다.

그 결과로 합성된 본 발명의 양자점은 두 가지의 특징을 보인다.

첫 째, 전통적인 수열 합성법(Solvothermal synthesis)으로는 구현 할 수 없는 연속적인 양자점 코어와 쉘을, 빛과 전구체 원소간의 반응 속도 차이를 이용해 연속적으로 성장시킴으로써, One-step의 자기조립형 코어/쉘 양자점을 만들 수 있다. 구체적으로는, 합성에 필요한 균일하게 분산된 반응 이온들은 내부에 양전하와 음전하의 배열에 의한 극성(polarity)을 띄고 있는데, 이온을 형성하는 원소의 종류에 따라 전기음성도가 달라 빛을 조사했을 때, 광자 흡수에 의한 광화학반응이 일어나는 활성화에너지(activation energy)가 다르다. 따라서, 특정 파장 및 밀도를 가지는 빛을 여러 종류의 이온이 분산된 반응 용액에 조사했을 때, 특정 이온만 선택적으로 광화학 반응을 유도 할 수 있는 장점이 있음.

둘 째, 열적 평형상태(Thermal equilibrium)에서 합성을 진행하는 전통적인 열 합성법으로는 할 수 없는, 반응 용매 또는 리간드 물질의 끓는점(boiling point)보다 높은 온도에서 고온의 고효율 결정상을 가지는 양자점을 합성하기 위해, 매우 짧은 시간 동안의 순간적인 광열 처리/급랭에 의해 형성된 열적 비-평형상태의 (Thermal non-equilibrium) 합성 공정을 도입하여, 상온에서도 합성 당시의 고온(끓는점 초과 온도) 결정상을 적어도 일부 유지하는 준안정상의 양자점을 제조할 수 있었다.

더 나아가 상온에서 평형상태를 이루는 상이 아닌, 고온의 합성 온도에서의 결정상을 적어도 일부 포함하는 코어/쉘 형태의 양자점은, 통상의 수열합성법에 비하여 높은 결정 성 및 낮은 내부 결함준위를 가지며, 그 결과 2성분계 양자점의 효율을 효과적으로 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 합성 방법은, 양자접 합성 방법으로, 양자점 전구체 성분이 용해된 전구체 용액을 준비하는 단계; 상기 전구체 용액에 0.1 내지 100ms 시간폭으로 빛을 수 회 이상 조사하여, 상기 양자점을 용액 상에서 코어 및 쉘을 연속적으로 합성하는 단계;를 포함한다. 본 발명에 따른 양자점은 자기조립형 코어/쉘 구조를 가지며, 상온에서 평형을 이루는 상과 달리, 순간 가열시의 고온 결정상을 상온에서도 유지하는 준안정상을 갖는데, 특히 이러한 준안정상이 갖는 높은 결정성과 낮은 결정 결함으로 인하여 양자점의 효율을 향상시킨다. 본 발명은 하나의 광조사 방식에 따라 원소간 반응에너지의 차이로부터 코어-쉘을 한꺼번에 형성하는 이점이 있다. 즉, 원소간 합성 반응의 활성화에너지가 낮은 원소들은 펄스 방식의 광조사에 따라 1차적으로 코어입자를 형성하고, 이후 조사되는 빛에 의하여 활성화에너지가 높은 원소들이 쉘을 형성하게 된다.

본 발명의 일 실시예에서는, 최소 3개 이상의 양자점 구성 원소를 함유하는 전구체(Precursor) 용질과 용매의 역할을 하는 폴리머 용매를 균일 용액으로 만드는 후, 열적 비평형 환경을 만드는 극단초(0.1 내지 100ms시간)의 빛을 펄스 방식으로 가하여 자기조립형 코어/쉘 양자점을 합성하였고, 특히 이러한 극단초의 펄스 방식의 빛에 의하여 열적 비평형 상태로 양자점을 합성한다.

본 발명의 일 실시예에 상기 전구체 용액의 성분은, 원소 주기율표 상에서 양이온 성질을 띄는 3족~13족 원소를 포함하는 전이 금속/붕소족/란타넘족(은,이리듐, 구리, 주석, 인듐, 디스프로슘 등)과, 음이온 성질을 띄는 15족(인,비소,안티몬 등)~16족 칼코젠(산소, 황, 테릴륨 등) 중, 적어도 3 종류 이상이 전구체 용질의 구성 원소로 포함될 수 있으며, 특히 상온에서 평형을 이루는 2성분계 안정상에 비하여 준안정상이 갖는 더 높은 발광 효율 증대와 관련된 높은 결정상 및 낮은 내부 결함 준위를 나타낸다.

본 발명에 따른 준안전상을 이하 보다 상세히 설명한다.

대부분의 발광 양자점은 10 나노미터 이하의 크기에서 단위 격자(unit cell)라고 불리는 구성 원소 및 원자들 간의 규칙적인 배치가 수없이 많이 배열되었을 때, 이를 결정 구조(Crystal structure)라 부르고, 특정 온도 구간에서 열평형(Thermal equilibrium)에 따른 구조적으로 매우 안정한 상(Stable phase)을 나타낸다. 결정 구조를 이루는 재료는 초기 합성 단계에서 합성 온도에 따라 특정한 안정상(Stable phase)이 형성되는데, 이는 해당 온도 구간에서 열역학적으로 가장 안정한 구조이기 때문에 상이 유지가 된다. 보통 특정한 상이 유지가 되는 온도 범위는 재료를 구성하는 물질의 종류와 화학 양론적 조성비 및 최종 합성물의 형태에 따라 달라지기 때문에 해당 재료의 상평형 그래프(Phase diagram)를 참고하여 결정한다.

따라서, 특정한 상을 가지는 재료를 합성할 때, 반응 물질의 끓는점 보다 낮은 온도 범위에서 열역학적으로 안정상 구조의 합성을 진행해도, 해당 안정상을 유지할 수 있는 온도 범위(T1)를 열적 평형상태(Thermal equilibrium)에서 천천히 온도변화를 줄 경우, 벗어난 온도 구간(T2)에서 안정한 결정구조를 이루는 다른 상으로 상전이(Phase transition)가 일어나게 된다. 양자점을 예로 들어, 고온에서 합성이 가능하고, 해당 온도, 즉 합성 온도에서 안정한 상을 유지하는 α-phase의 양자점을 합성하는 경우, α-phase의 결정 구조를 유지 가능한 온도(합성 온도를 포함하는) 범위가 상온(Room Temperature)보다 높을 때, 합성이 끝난 양자점을 상온까지 열적 평형상태에서 온도를 내리는 경우, α-phase가 유지가 되지 못하고 특정 시간에 걸쳐 저온에서 안정한 결정구조인 β-phase로 상전이가 일어나게 된다.

하지만, α-phase 양자점을 극단초 내에 고온에서 합성하고 β-phase로 상전이 할 수 있는 충분한 시간을 주지 않을 경우, α-phase가 안정상을 유지할 수 없는 온도에서조차 해당 결정구조를 유지할 수 있다. 하지만, 이러한 경우의 α-phase는 열적 비평형 상태에서 합성이 진행된 경우이기 때문에, 올바른 상전이가 일어나지 못하여 고온 결정상을 그대로 상온에서 유지하는, 다시 말해 구조적으로 안정하지 못한 준안정상(Metastable)을 가지는 양자점이 만들어지게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 양자점은 극초단파로 빠른 합성을 진행하므로, 전통적인 열 합성법에서는 할 수 없는 반응 용매의 끓는점 보다 높은 온도의 고온 결정상(합성온도에서의 결정상)을 상온에서도 적어도 일부 포함할 수 있으며, 이 준안정상은 상온에서의 평형상태를 이루는 결정상에 비하여 높은 결정성과 낮은 결정 결함을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 자기조립형 코어/쉘 구조의 준안정상 양자점 합성을 설명하는 다이어그램이다.

도 1을 참조하면, 열적 평형(Thermal equilibrium) 상태에서 양자점을 합성하는 전통적인 열 합성법으로는 용매의 끓는점보다 높은 고온에서 합성된 양자점의 구조를 상온에서 동일한 상으로 유지할 수 없기 때문에, 상온에서 유지가 되는 안정한 상(Stable phase)이 합성된다. 하지만, 본 발명은 전통적인 열 합성법에서는 만들 수 없는 준안정 상(metastable phase)의 양자점, 즉, 고온에서의 합성시 결정상을 적어도 일부 포함하는 상을 합성하고자, 수십 밀리초 이하의 매우 짧은 극단초 시간 내에 순간적으로 고온 열처리 및 급냉(Quenching)을 진행한다. 이를 위하여 전파장으로 넓은 범위로 빛을 조사하는 고에너지 플래쉬 램프를 이용하였고, 이로써 적어도 2가지 이상의 원소를 가지며 준안정상의 결정구조를 나타내는 2성분계 발광 양자점을 제공할 수 있다.

특히 본 발명에서는 수십 밀리 초 이하의 극도로 짧은 시간 동안에 넓은 면적에 균일한 높은 빛 에너지를 조사해야 대용량의 양자점 합성이 가능하므로, 단파장의 국부적인 열처리를 특징으로 하는 레이저 보다, 파장 영역대가 넓은 플래시 램프를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 극단초의 열적 비평형 상태의 펄스 빛을 여러 횟수에 걸쳐 전구체 용액에 조사하는 과정에서 전구체 용액에 포함된 반응 이온들과 펄스 빛간의 반응 속도 차이를 이용해, 우선 양자점 코어를 합성한 후, 쉘을 코어 위에 연속적으로 성장시키는 One-step 공정을 구현 할 수 있다.

또한, 각 펄스 빛 조사 직후, 자연 급냉 과정을 거치기 때문에, 전통적인 열합성법에서는 할 수 없는 각각의 펄스 구간에서 합성되는 중간생성물의 종류(호스트 물질, 도핑된 물질 등) 및 크기/화학 조성 등을 구체적으로 파악해, 빛과 물질간 반응에 의한 양자점 합성 매커니즘을 밝힐 수 있으며, 고효율을 얻기 위한 적합한 전구체 용액의 농도와 펄스 조사 횟수를 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 자기조립형 코어/쉘 구조의 준안정상 발광 양자점 제조 과정을 설명하는 모식도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 빛과의 반응속도가 상이한 4가지 전구체 이온이 포함된 반응 용액에 밀리초 수준의 극단초 광열 에너지를 여러 횟수에 걸쳐 조사를 진행 했을 때, 빛-물질간 반응속도가 빠른 이온1과 이온4가 우선 광화학 반응을 일으켜 양자점 코어가 형성된다.

이후 위 상태의 용액에 광펄스를 순차적으로 가할수록, 반응속도가 느린 이온 2와 이온 3이 앞서 생성된 양자점 코어 표면에 쉘을 형성하게 되어, 최종적으로 자기조렵형 코어/쉘 구조를 가지는 양자점이 형성된다. 따라서, 본 발명은 각각의 펄스 횟수를 조절함에 따른 용액을 인위적으로 조절하여 최적 조성 및 구조의 양자점을 합성할 수 있는 공정상의 이점도 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 4성분계 In₂S₃/Ag,Zn-doped In₂S₃ 코어/쉘 구조의 양자점 합성의 실험 방법이다. Ag, In, Zn, S의 4가지 조성을 가지는 전구체 및 리간드 용매를 섞은 단일 전구체 용액을 플래쉬 램프의 자외선~근적외선 파장의 빛이 통과 가능한 광학용 쿼츠 큐벳에 넣는다. ~ 12 밀리초의 펄스 지속 시간 및 80 J/cm²의 에너지 기반의 광펄스를 단일 전구체 용액에 조사함으로써, 이온과 빛간 반응속도 차에 따른 자기조립현상을 유도해 최종적으로 코어/쉘 구조의 준안정상 양자점을 합성한다. 이 때, 빛에 의한 중간 생성물 및 최종 양자점의 화학적 산화(Oxidation)에 따른 열화를 방지하고자, 지속적으로 비활성 가스 (질소, 아르곤)를 주입한다. 가해지는 플래쉬 광펄스의 횟수에 따라, 양자점의 핵성장 (Nucleation), 이온 도핑 (Ag-doping) 및 표면 페시베이션 (Zn-passivation)을 유도함으로써, 선택적 합성단계를 조절할 수 있다.

도 5는 고온에서 형성되어 상온에서 그 상이 유지되는 준안정상 양자점이 가지는 높은 양자 효율을 설명하는 도면이고, 도 6은 4성분계 In₂S₃ 양자점 코어에 Ag와 Zn가 쉘 형태로 형성된 코어/쉘 준안정상 양자점에 대한 비교예(전통적인 수열합성법)과 실시예(극단초 플래쉬 램프에 의한 합성)에 따라 합성된 양자점에 대한 분석 이미지이다.

도 5 및 6을 참조하면, 본 발명에 따라 극단초 플래쉬 램프를 이용해 합성된 In₂S₃/Ag,Zn-doped In₂S₃ 코어/쉘 구조의 양자점은 안정상 구조(Tetragonal Structure, β-phase)가 아닌, 상온에서 상온에서 In₂S₃의 준 안정상 구조(Defect Cubic Structure, α-phase)가 만들어짐을 확인할 수 있었다.

이와 같은 준안정상(α-phase)의 구조는, 저온·안정상 구조(β-phase)와 비교했을 때, 고온에서 형성되는 구조에 의한 결정 결함이 상대적으로 적기 때문에, 내부에 형성된 액시톤(Exciton)을 비발광 재결합(Non-radiative recombination)으로 되는 밴드갭 사이의 결정 결함(Defect level)이 적기 때문에, 이론적으로 양자 효율이 높아진다.

도 6을 참조하면, 장시간 동안 합성된 열합성법 기반의 양자점은 높은 결정성과 안정상 구조(β-phase)를 보인 반면, 광열 합성법으로 만들어진 양자점은 준안정상(α-phase)의 구조를 나타냈고, 실제로 양자효율 또한 준안정상이 높다는 결과를 도출하였다.

도 7를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의해 만들어진 자기조립형 코어/쉘 구조의 In₂S₃/Ag,Zn:In₂S₃ 양자점의 양자효율(Photoluminescence Quantum Yield)과 전통적인 열합성법으로 합성된 저온·안정상 양자점의 평균 양자효율을 비교했을 때, 고온·준안정상의 양자효율이 비교적 높음을 확인 할 수 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (5)

1. 빛 에너지를 이용한 양자점 합성 방법으로,
   적어도 3개 이상의 원소를 함유한 전구체 용액에 펄스 방식으로 빛을 조사하는 단계;
   상기 조사되는 빛에 의하여 양자점을 합성하는 단계를 포함하며,
   상기 펄스 방식으로 빛을 조사하는 단계는 2회 이상 반복되며, 상기 조사되는 빛에 의하여 양자점은 순차적으로 코어쉘 형태로 형성되며,
   양자점 합성온도에서의 결정구조를 상온에서 적어도 일부 포함하는 준안정상을 포함하며, 상기 합성 온도는 상온을 초과하는 온도인 것을 특징으로 하는 양자점합성 방법
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 순차적으로 조사되는 펄스 방식의 빛에 의하여, 전구체 원소 중 빛과의 반응속도가 빠른 원소의 반응이 먼저 일어나는 것을 특징으로 하는 양자점합성 방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 원소중 광에 의하여 반응이 빠른 원소가 반응하여 코어를 형성하며, 반응이 느린 원소는 후속하는 빛의 조사에 의하여 쉘을 형성하는 것을 특징으로 하는 양자점합성 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 원소간 반응의 활성화에너지가 제일 낮은 원소들은 코어에 포함되고, 활성화 에너지가 가장 높은 원소들은 쉘에 포함되는 것을 특징으로 하는 양자점 합성 방법.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 합성 방법에 의하여 합성된 양자점으로,
   상기 양자점은 적어도 3개 이상의 원소를 포함하는 코어-쉘 구조를 가지며,
   상기 코어는 원소간 반응의 활성화에너지가 가장 낮은 원소를 포함하며, 상기 쉘은 원소간 반응의 활성화에너지가 가장 높은 원소를 포함하며,
   상기 양자점은 상온을 초과하는 온도에서 가지는 결정상을 상온에서도 가지는 준안정상 결정구조를 갖는 것을 특징으로 하는 양자점.

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