나노 결정 중에 하나인 양자점은 연속적인 에너지 밀도 함수를 가지는 벌크 상태와는 다르게 양자구속효과에 의한 불연속적인 에너지 밀도 함수를 가지고 있다. 크기에 따라 밴드 갭을 조절할 수 있다는 특성으로 인해 ...
나노 결정 중에 하나인 양자점은 연속적인 에너지 밀도 함수를 가지는 벌크 상태와는 다르게 양자구속효과에 의한 불연속적인 에너지 밀도 함수를 가지고 있다. 크기에 따라 밴드 갭을 조절할 수 있다는 특성으로 인해 태양전지, 발광다이오드, 바이오센서, 나노 패터닝 분야에서 연구가 진행되고 있다. 하지만, 원하는 파장을 가지는 양자점을 원하는 위치에 배치하기 위해서 각각의 양자점을 성장시켜야 한다는 단점이 있다. 따라서 후처리 방법을 통해 양자점의 특성을 변화시키는 연구가 진행되어 왔다. 최근, 레이저를 통한 광산화를 이용하여 양자점의 파장과 발광 세기의 변화를 유도하는 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 고온주입법을 사용하여 CdSe 양자점을 제작하고, 스핀코팅을 통해 박막 형태의 시료를 제작하였다. 박막 형태의 시료에 405 nm의 파장을 가지는 CW 레이저의 세기와 조사 시간을 조절하여 조사한 후 광산화를 유도하였다. 레이저가 조사된 시료의 발광 특성을 분석하기 위해 초분광 이미징 실험을 수행한 결과, 레이저의 세기와 조사 시간이 증가함에 따라 양자점의 파장이 610 nm 에서 최대 575 nm 까지 청색편이 하는 것을 확인하였다. 이는 광산화에 의해 양자점의 크기가 작아지면서 밴드 갭의 크기가 커지는 것을 알 수 있었다. 또한 레이저 조사에 의해 양자점의 발광 세기가 3배 까지 증가하는 것을 확인하였다. 레이저 조사에 의한 CdSe 양자점의 구조적 변화를 분석하기 위해 HR-TEM 실험을 수행하였다. HR-TEM 실험 결과 양자점의 평균 면적이 26.092 nm2에서 18.176 nm2로 감소하는 것을 확인하였다. 또한 면간 거리가 약 3.52 Å에서 3.36 Å로 작아지는 것을 확인하였고, 양자점의 모양이 등방성을 갖게 되어 평균 종횡비가 1.592에서 1.358로 감소하는 것을 확인하였다. 레이저를 조사한 CdSe 양자점의 운반자 동역학을 분석하기 위해서 시분해 발광 실험을 수행하였다. 시분해 발광 실험 결과, 레이저를 조사했을 때 양자점의 감쇠 시간이 감소하는 것을 확인하였다. 이를 이지수 함수로 피팅하여 τ1, τ2가 감소하는 것을 확인하였다. 이는 표면으로 이동하는 전자의 방사 재결합이 증가하여 빠르게 재결합을 하고 이에 따라 발광의 세기가 증가하는 것을 알 수 있었다.
나노 결정 중에 하나인 양자점은 연속적인 에너지 밀도 함수를 가지는 벌크 상태와는 다르게 양자구속효과에 의한 불연속적인 에너지 밀도 함수를 가지고 있다. 크기에 따라 밴드 갭을 조절할 수 있다는 특성으로 인해 태양전지, 발광다이오드, 바이오센서, 나노 패터닝 분야에서 연구가 진행되고 있다. 하지만, 원하는 파장을 가지는 양자점을 원하는 위치에 배치하기 위해서 각각의 양자점을 성장시켜야 한다는 단점이 있다. 따라서 후처리 방법을 통해 양자점의 특성을 변화시키는 연구가 진행되어 왔다. 최근, 레이저를 통한 광산화를 이용하여 양자점의 파장과 발광 세기의 변화를 유도하는 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 고온주입법을 사용하여 CdSe 양자점을 제작하고, 스핀코팅을 통해 박막 형태의 시료를 제작하였다. 박막 형태의 시료에 405 nm의 파장을 가지는 CW 레이저의 세기와 조사 시간을 조절하여 조사한 후 광산화를 유도하였다. 레이저가 조사된 시료의 발광 특성을 분석하기 위해 초분광 이미징 실험을 수행한 결과, 레이저의 세기와 조사 시간이 증가함에 따라 양자점의 파장이 610 nm 에서 최대 575 nm 까지 청색편이 하는 것을 확인하였다. 이는 광산화에 의해 양자점의 크기가 작아지면서 밴드 갭의 크기가 커지는 것을 알 수 있었다. 또한 레이저 조사에 의해 양자점의 발광 세기가 3배 까지 증가하는 것을 확인하였다. 레이저 조사에 의한 CdSe 양자점의 구조적 변화를 분석하기 위해 HR-TEM 실험을 수행하였다. HR-TEM 실험 결과 양자점의 평균 면적이 26.092 nm2에서 18.176 nm2로 감소하는 것을 확인하였다. 또한 면간 거리가 약 3.52 Å에서 3.36 Å로 작아지는 것을 확인하였고, 양자점의 모양이 등방성을 갖게 되어 평균 종횡비가 1.592에서 1.358로 감소하는 것을 확인하였다. 레이저를 조사한 CdSe 양자점의 운반자 동역학을 분석하기 위해서 시분해 발광 실험을 수행하였다. 시분해 발광 실험 결과, 레이저를 조사했을 때 양자점의 감쇠 시간이 감소하는 것을 확인하였다. 이를 이지수 함수로 피팅하여 τ1, τ2가 감소하는 것을 확인하였다. 이는 표면으로 이동하는 전자의 방사 재결합이 증가하여 빠르게 재결합을 하고 이에 따라 발광의 세기가 증가하는 것을 알 수 있었다.
Quantum dots (QDs), one kind of nanocrystals have received tremendous attention in the field of nano-patterning due to their band gap tunability by varying QDs size. However assembling and locating QDs with desirable optical properties on the same solid surfaces and interfaces remains a significant ...
Quantum dots (QDs), one kind of nanocrystals have received tremendous attention in the field of nano-patterning due to their band gap tunability by varying QDs size. However assembling and locating QDs with desirable optical properties on the same solid surfaces and interfaces remains a significant challenge. Therefore, postsynthetically modification of QDs has much advantages compared to synthesis QDs respectively. Recently, it has been shown that changes in both emission wavelength and intensity can be controlled by adjusting laser power and irradiation time. The changes in both emission wavelength and intensity is attributed to the size reduction caused by photo-oxidation process and several factors such as decrease of surface trap induce by point and line defects. In this study, CdSe QDs were irradiated by 405 nm CW laser. Patterns, which have different optical characteristics were carved on the CdSe thin film by adjusting irradiation power and time. In order to investigate the optical and structural properties of QDs in laser process, hyperspectral imaging and high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) measurements were performed. The carrier dynamics of QDs was investigated using the time-resolved photoluminescence (PL) measurement. As a result, blue-shift in emission wavelength from 610 to 575 nm was observed. In addition, it was observed that PL intensity was enhanced 3 times compared to Ref. after laser irradiation. As a result of TEM measurement, average area of CdSe was decreased from 26.092 to 18.176 nm2, and lattice constant was decreased from 3.52 to 3.36 Å. Moreover, average aspect ratio was decreased from 1.592 to 1.358, indicate that shape of QDs became isotropic. Furthermore, shortening in PL decay time was confirmed. PL decay curve was fitted by bi-exponential function with different τ1 and τ2 values. As result of fitting, decrease in τ1 and τ2 were observed due to passivation of trap emission state on the surface of CdSe.
Quantum dots (QDs), one kind of nanocrystals have received tremendous attention in the field of nano-patterning due to their band gap tunability by varying QDs size. However assembling and locating QDs with desirable optical properties on the same solid surfaces and interfaces remains a significant challenge. Therefore, postsynthetically modification of QDs has much advantages compared to synthesis QDs respectively. Recently, it has been shown that changes in both emission wavelength and intensity can be controlled by adjusting laser power and irradiation time. The changes in both emission wavelength and intensity is attributed to the size reduction caused by photo-oxidation process and several factors such as decrease of surface trap induce by point and line defects. In this study, CdSe QDs were irradiated by 405 nm CW laser. Patterns, which have different optical characteristics were carved on the CdSe thin film by adjusting irradiation power and time. In order to investigate the optical and structural properties of QDs in laser process, hyperspectral imaging and high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) measurements were performed. The carrier dynamics of QDs was investigated using the time-resolved photoluminescence (PL) measurement. As a result, blue-shift in emission wavelength from 610 to 575 nm was observed. In addition, it was observed that PL intensity was enhanced 3 times compared to Ref. after laser irradiation. As a result of TEM measurement, average area of CdSe was decreased from 26.092 to 18.176 nm2, and lattice constant was decreased from 3.52 to 3.36 Å. Moreover, average aspect ratio was decreased from 1.592 to 1.358, indicate that shape of QDs became isotropic. Furthermore, shortening in PL decay time was confirmed. PL decay curve was fitted by bi-exponential function with different τ1 and τ2 values. As result of fitting, decrease in τ1 and τ2 were observed due to passivation of trap emission state on the surface of CdSe.
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