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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이홍석
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 전북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
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현재 양자점은 LED, Solar cell, bio-imaging 등 응용소자로서의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 응용소자로 활용되기 위해서는 양자점의 합성과정이 중요하게 여겨진다.
습식화학합성법인 고온주입법은 물리적 방식의 합성보다 균일한 나노 크기의 결정 형성과 나노 크기 조절에 유용한 방식이다.
본 연구에서는 고온주입법을 이용하여 CdSe 콜로이드 양자점을 제조하고 형성된 CdSe 콜로이드 양자점을 기반으로 하여 일정한 CdS 쉘을 결합하여 CdSe/CdS 코어-쉘 양자점을 제작하고 Zn, Se 용액을 첨가하여 후 열처리 과정을 통하여 CdSe/ZnSe 코어-쉘 양자점을 제작하고 특성을 연구하였다. 구조적 및 광학적 특성 측정결과 CdSe 양자점의 크기가 커질수록 1S(e)→1S3/2(h) 전자-정공쌍 전이와 Band edge에서의 에너지가 감소함을 관찰 할 수 있었는데 이는 진동자 세기와 구속에너지가 감소하기 때문이다. 그리고 에너지 차이 분석결과를 통해 흡수도에서의 1S(e)→1S3/2(h) 전자-정공쌍 전이와 발광 피크의 측정결과와 비교하였을 때 흡수도에서의 1S(e)→1S3/2(h) 전자-정공쌍 전이 에너지를 분석한 결과가 발광 피크 에너지를 분석한 결과보다 고해상도 투과전자현미경의 크기 추정 분석 결과와 더욱 일치함을 확인하였다.
또한 시분해 발광 스펙트라 측정 결과 양자점의 크기가 증가할수록 표면 결함이 줄어들어 수명시간이 감소함을 알 수 있었다.
CdSe/CdS 콜로이드 양자점의 광학적 특성 측정결과 형광 피크의 위치가 에너지가 낮은 쪽으로 13-22 nm 정도 이동함을 관찰 할 수 있었는데, 이는 일정한 두께의 쉘의 형성에 의하여 CdS 쉘로 전자가 국부화되기 때문이다. 그리고 excited state 에너지도 감소하게 되는데 이는 국부화된 전자가 증가할수록 구속에너지가 감소하기 때문이다.
또한 에너지 차이 분석 결과, CdSe/CdS 코어-쉘 양자점에서는 흡수도에서의 1S(e)→1S3/2(h) 전자-정공쌍 전이를 통해 크기를 분석한 결과보다 형광피크를 통해 크기를 분석한 값이 더욱 일치함을 확인하였다.
CdSe/ZnSe 코어-쉘 양자점의 광학적 특성 분석결과, 형광피크의 반치폭이 일정한 구간을 관찰 할 수 있었는데 이는 쉘의 형성 때문이고 반치폭이 감소한 구간인 240 ℃에서 260 ℃의 온도구간에서는 크기 분포와 결정성의 향상에 의한 것임을 확인 할 수 있었다. 그리고 면방향 분석결과를 통해서 코어-쉘 양자점에서의 경계면을 분석하여 CdSe 양자점의 크기가 5.4 nm로 측정되었고 ZnSe 쉘의 두께는 2.4 nm임을 확인할 수 있었다.
습식화학합성법인 고온주입법은 물리적 방식의 합성보다 균일한 나노 크기의 결정 형성과 나노 크기 조절에 유용한 방식이다.
본 연구에서는 고온주입법을 이용하여 CdSe 콜로이드 양자점을 제조하고 형성된 CdSe 콜로이드 양자점을 기반으로 하여 일정한 CdS 쉘을 결합하여 CdSe/CdS 코어-쉘 양자점을 제작하고 Zn, Se 용액을 첨가하여 후 열처리 과정을 통하여 CdSe/ZnSe 코어-쉘 양자점을 제작하고 특성을 연구하였다. 구조적 및 광학적 특성 측정결과 CdSe 양자점의 크기가 커질수록 1S(e)→1S3/2(h) 전자-정공쌍 전이와 Band edge에서의 에너지가 감소함을 관찰 할 수 있었는데 이는 진동자 세기와 구속에너지가 감소하기 때문이다. 그리고 에너지 차이 분석결과를 통해 흡수도에서의 1S(e)→1S3/2(h) 전자-정공쌍 전이와 발광 피크의 측정결과와 비교하였을 때 흡수도에서의 1S(e)→1S3/2(h) 전자-정공쌍 전이 에너지를 분석한 결과가 발광 피크 에너지를 분석한 결과보다 고해상도 투과전자현미경의 크기 추정 분석 결과와 더욱 일치함을 확인하였다.
또한 시분해 발광 스펙트라 측정 결과 양자점의 크기가 증가할수록 표면 결함이 줄어들어 수명시간이 감소함을 알 수 있었다.
CdSe/CdS 콜로이드 양자점의 광학적 특성 측정결과 형광 피크의 위치가 에너지가 낮은 쪽으로 13-22 nm 정도 이동함을 관찰 할 수 있었는데, 이는 일정한 두께의 쉘의 형성에 의하여 CdS 쉘로 전자가 국부화되기 때문이다. 그리고 excited state 에너지도 감소하게 되는데 이는 국부화된 전자가 증가할수록 구속에너지가 감소하기 때문이다.
또한 에너지 차이 분석 결과, CdSe/CdS 코어-쉘 양자점에서는 흡수도에서의 1S(e)→1S3/2(h) 전자-정공쌍 전이를 통해 크기를 분석한 결과보다 형광피크를 통해 크기를 분석한 값이 더욱 일치함을 확인하였다.
CdSe/ZnSe 코어-쉘 양자점의 광학적 특성 분석결과, 형광피크의 반치폭이 일정한 구간을 관찰 할 수 있었는데 이는 쉘의 형성 때문이고 반치폭이 감소한 구간인 240 ℃에서 260 ℃의 온도구간에서는 크기 분포와 결정성의 향상에 의한 것임을 확인 할 수 있었다. 그리고 면방향 분석결과를 통해서 코어-쉘 양자점에서의 경계면을 분석하여 CdSe 양자점의 크기가 5.4 nm로 측정되었고 ZnSe 쉘의 두께는 2.4 nm임을 확인할 수 있었다.
목차
차 례 ⅰAbstract ⅲ1. 서 론 12. 이론적 배경 32. 1 양자구속효과 32. 2 콜로이드 양자점의 구조 62. 3 코어-쉘 양자점의 구조 93. 양자점 제조 및 측정 123. 1 고온 주입법 123. 1. 1 CdSe 양자점의 제조 143. 1. 2 CdSe/CdS 코어-쉘 양자점의 제조 153. 1. 3 CdSe/ZnSe 코어-쉘 양자점의 제조 163. 2 측정 173. 2. 1 흡수도 (Absorption) 측정 173. 2. 2 광발광 (Photoluminescence) 측정 193. 2. 3 High-resolution TEM (HRTEM) 측정 214. 측정결과 및 분석 224. 1 CdSe 양자점의 광학적 및 구조적 특성 224. 2 CdSe/CdS 코어-쉘 양자점 및 광학적 특성 274. 3 CdSe/ZnSe 코어-쉘 양자점 및 광학적 특성 355. 결 론 416. 참고문헌 43국문요약 46
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