Cu2-xSe 나노입자는 구리와 셀레늄 원자 간의 양론비가 맞지 않을 때, 자유 전하들을 가지고 있다고 알려져 있다. 일반적으로 구리공백은 입자 내부에 양전하를 띠는 자유 정공을 생성한다. 빛이 조사되었을 때, 이러한 자유 정공들은 입사되는 전자기파인 빛과 상호작용할 수 있고 국부적 표면 플라즈몬 공명 (...
Cu2-xSe 나노입자는 구리와 셀레늄 원자 간의 양론비가 맞지 않을 때, 자유 전하들을 가지고 있다고 알려져 있다. 일반적으로 구리공백은 입자 내부에 양전하를 띠는 자유 정공을 생성한다. 빛이 조사되었을 때, 이러한 자유 정공들은 입사되는 전자기파인 빛과 상호작용할 수 있고 국부적 표면 플라즈몬 공명 (Localized surface plasmon resonance, LSPR) 특성을 나타낸다. Cu2-xSe 나노입자는 적외선 부근에서 LSPR 현상이 나타나게 되는데 이는 LSPR의 흡수 파장 영역을 조절하고자 전하의 수 변화, 주변 환경 변화, 크기·모양의 변화를 주는 연구를 진행해왔다. 이러한 LSPR의 흡수 파장 조절 가능성은 추후 원격 통신과 같은 분야에 응용 가능한 잠재력을 가져 많은 관심을 받아왔다.
본 연구에서는 Cu2-xSe 나노입자를 합성하여 나노입자 필름에서 입자 표면에 붙어있는 리간드의 길이, 작용기 변화를 통해 1) 광학적 (가시광선 영역의 흡광과 근적외선 영역의 LSPR) 특성 변화, 2) 전기적 (전도) 특성을 연구하였다. 더 나아가, 표면 처리된 Cu2-xSe 나노입자 박막을 그래핀포토트랜지스터에 적용하여 기존의 그래핀 포토트랜지스터 대비 성능을 향상시키고자 하였다. Cu2-xSe 나노입자 박막을 포토트랜지스터에 적용하였을 때 성능이 향상되었으며 나노입자 간의 거리가 가까워질수록 전하의 이동이 원활해져 같은 Cu2-xSe 나노입자임에도 불구하고 포토트랜지스터의 성능이 향상되었다. 길이가 가장 짧은 탄소 4개가 달린 리간드 (부틸아민)로 치환했을 때 기존 연구에서 밝힌 그래핀 소자 대비 광응답도가 3000배 향상되었다.
본 연구에 기초하여, LSPR의 흡수 파장 영역을 조절하고 입자 간의 길이 변화를 통해 포토트랜지스터 분야뿐만 아니라 원격 통신 분야와 같은 다양한 분야에 응용성이 확장될 것으로 예상한다.
Cu2-xSe 나노입자는 구리와 셀레늄 원자 간의 양론비가 맞지 않을 때, 자유 전하들을 가지고 있다고 알려져 있다. 일반적으로 구리공백은 입자 내부에 양전하를 띠는 자유 정공을 생성한다. 빛이 조사되었을 때, 이러한 자유 정공들은 입사되는 전자기파인 빛과 상호작용할 수 있고 국부적 표면 플라즈몬 공명 (Localized surface plasmon resonance, LSPR) 특성을 나타낸다. Cu2-xSe 나노입자는 적외선 부근에서 LSPR 현상이 나타나게 되는데 이는 LSPR의 흡수 파장 영역을 조절하고자 전하의 수 변화, 주변 환경 변화, 크기·모양의 변화를 주는 연구를 진행해왔다. 이러한 LSPR의 흡수 파장 조절 가능성은 추후 원격 통신과 같은 분야에 응용 가능한 잠재력을 가져 많은 관심을 받아왔다.
본 연구에서는 Cu2-xSe 나노입자를 합성하여 나노입자 필름에서 입자 표면에 붙어있는 리간드의 길이, 작용기 변화를 통해 1) 광학적 (가시광선 영역의 흡광과 근적외선 영역의 LSPR) 특성 변화, 2) 전기적 (전도) 특성을 연구하였다. 더 나아가, 표면 처리된 Cu2-xSe 나노입자 박막을 그래핀 포토트랜지스터에 적용하여 기존의 그래핀 포토트랜지스터 대비 성능을 향상시키고자 하였다. Cu2-xSe 나노입자 박막을 포토트랜지스터에 적용하였을 때 성능이 향상되었으며 나노입자 간의 거리가 가까워질수록 전하의 이동이 원활해져 같은 Cu2-xSe 나노입자임에도 불구하고 포토트랜지스터의 성능이 향상되었다. 길이가 가장 짧은 탄소 4개가 달린 리간드 (부틸아민)로 치환했을 때 기존 연구에서 밝힌 그래핀 소자 대비 광응답도가 3000배 향상되었다.
본 연구에 기초하여, LSPR의 흡수 파장 영역을 조절하고 입자 간의 길이 변화를 통해 포토트랜지스터 분야뿐만 아니라 원격 통신 분야와 같은 다양한 분야에 응용성이 확장될 것으로 예상한다.
Cu2-xSe nanocrystals are known to contain free charge carriers when the stoichiometry between Cu and Se atoms is not satisfied. Typically, the vacancy of cupper atoms yields the generation of positively charged free holes in the crystals. When light is illuminated, these free holes can interact with...
Cu2-xSe nanocrystals are known to contain free charge carriers when the stoichiometry between Cu and Se atoms is not satisfied. Typically, the vacancy of cupper atoms yields the generation of positively charged free holes in the crystals. When light is illuminated, these free holes can interact with the incident electromagnetic wave and generate the characteristic localized surface resonance (LSPR) behavior. Cu2-xSe nanocrystals appear LSPR phenomenon in near-infrared region. Many research have attentioned the change LSPR absorption spectra which tune the carrier density, surround dielectric environment, size and shape of nanoparticle. Tunability of LSPR absorption spectra has potential applicapability to telecommunication.
In this thesis, Cu2-xSe nanocrystals were synthesized and the i) optical (absorbance in the UV-Vis regime and LSPR in the near IR regime) properties and ii) the electrical properties (conductivity) of the nanocrystal films were investigated systematically upon varying the length and functional group of the ligand molecules attached onto nanocrystal surface. Furthermore, the resulting surface-modified Cu2-xSe nanocrystals films were applied to enhance the performance of graphene phototransistors. The performance of the photo-transistor improved systematically with reducing the length of the nanocrystal surface due to transport charges well. The application of nanocrystal films containing short amine surface ligands (butyl amine) onto graphene yielded 3000-fold enhancement in the photoresponsivity compared to the results from previous pristine graphene phototransistors.
On basis of the study, changing LSPR absorption spectra and distance between nanocrystals have potential to extend the application to various area such as phtotransistor, telecommunication, and so on.
Cu2-xSe nanocrystals are known to contain free charge carriers when the stoichiometry between Cu and Se atoms is not satisfied. Typically, the vacancy of cupper atoms yields the generation of positively charged free holes in the crystals. When light is illuminated, these free holes can interact with the incident electromagnetic wave and generate the characteristic localized surface resonance (LSPR) behavior. Cu2-xSe nanocrystals appear LSPR phenomenon in near-infrared region. Many research have attentioned the change LSPR absorption spectra which tune the carrier density, surround dielectric environment, size and shape of nanoparticle. Tunability of LSPR absorption spectra has potential applicapability to telecommunication.
In this thesis, Cu2-xSe nanocrystals were synthesized and the i) optical (absorbance in the UV-Vis regime and LSPR in the near IR regime) properties and ii) the electrical properties (conductivity) of the nanocrystal films were investigated systematically upon varying the length and functional group of the ligand molecules attached onto nanocrystal surface. Furthermore, the resulting surface-modified Cu2-xSe nanocrystals films were applied to enhance the performance of graphene phototransistors. The performance of the photo-transistor improved systematically with reducing the length of the nanocrystal surface due to transport charges well. The application of nanocrystal films containing short amine surface ligands (butyl amine) onto graphene yielded 3000-fold enhancement in the photoresponsivity compared to the results from previous pristine graphene phototransistors.
On basis of the study, changing LSPR absorption spectra and distance between nanocrystals have potential to extend the application to various area such as phtotransistor, telecommunication, and so on.
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