[논문]콜로이드 양자점 합성의 다양한 연구 개발 동향

정재용; 홍종팔; 김영국

doi:10.4150/kpmi.2018.25.4.346

콜로이드 양자점 합성의 다양한 연구 개발 동향
Recent Developments in Synthesis of Colloidal Quantum Dots 원문보기

한국분말야금학회지 = Journal of Korean Powder Metallurgy Institute, v.25 no.4, 2018년, pp.346 - 354

정재용 (재료연구소 분말) , 홍종팔 (라미나(주)) , 김영국 (재료연구소 분말)

Abstract ▼ AI-Helper

Over the last decade, the study of the synthesis of semiconductor colloidal quantum dots has progressed at a tremendous rate. Colloidal quantum dots, which possess unique spectral-luminescent characteristics, are of great interest in the development of novel materials and devices, which are promising for use in various fields. Several studies have been carried out on hot injection synthesis methods. However, these methods have been found to be unsuitable for large-capacity synthesis. Therefore, this review paper introduces synthesis methods other than the hot injection synthesis method, to synthesize quantum dots with excellent optical properties, through continuous synthesis and large capacity synthesis. In addition, examples of the application of synthesized colloid quantum dots in displays, solar cells, and bio industries are provided.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

특히 고온 주입법을 통해 매우 좁은 입자 크기분포를 가지며, 그 결과 좁은 발광스펙트럼을 나타내는 양자점의 합성이 가능하게 되었다. 본 리뷰에서는 양자점 합성의 기초가 되는 핵 생성과 핵 성장의 이론을 간단하게 정리하고 양자점 합성의 가장 대표적인 고온 주입법 기반 합성법과 이외에 안정성이 뛰어나고 광학적 특성이 뛰어난 양자점 합성 방법과 대용량 및 연속으로 합성하기 위한 방법 등의 연구 동향들에 대하여 소개하고자 한다.

성능/효과

이때 합성 온도는 180~280℃ 이고 합성 된 양자점은 온도변화에 따라 다양한 크기 분포가 가능하였으며 그 결과 가시광영역의 발광 스펙트럼 위치가 달랐다(그림 5(b))[39-43]. 또한 비카드뮴계 양자점인 인듐포스파이드 양자점은 그림 5(C), 그림 5(d)와 같이 In과 P 전구체를 액상으로 녹여 미세유체 합성법을 적용하여 합성이 가능하였고, 합성 된 InP/ZnS 양자점은 합성 온도에 따라 노랑, 초록, 빨강 등의 가시광영역에서 발광하였으며, 반치폭은 61~81 nm 이었고 이로부터 미세 유체반응 방법으로 카드뮴계과 비카드뮴계 양자점을 연속 합성 방법으로 합성이 가능함을 보였다[44, 45].
이러한 다양한 산업에 적용중인 양자점의 합성은 고온의 전구체 용액에 전구체 용액을 주입하여 합성하는 고온 주입법(Hot injection) 방식의 합성과 전구체 열분해(Pyrolysis) 방식이 대표적이다[15]. 특히 고온 주입법을 통해 매우 좁은 입자 크기분포를 가지며, 그 결과 좁은 발광스펙트럼을 나타내는 양자점의 합성이 가능하게 되었다. 본 리뷰에서는 양자점 합성의 기초가 되는 핵 생성과 핵 성장의 이론을 간단하게 정리하고 양자점 합성의 가장 대표적인 고온 주입법 기반 합성법과 이외에 안정성이 뛰어나고 광학적 특성이 뛰어난 양자점 합성 방법과 대용량 및 연속으로 합성하기 위한 방법 등의 연구 동향들에 대하여 소개하고자 한다.

후속연구

양자점의 상용화 및 보급확대를 위해서는 균일하며 광학적 특성이 우수한 양자점의 대량 연속합성 기술의 확보가 요구되며 상기 공정기술의 적용 및 최적화를 통해 이러한 목적 달성이 가능하다. 대량 생산된 광학적 특성이 뛰어난 양자점의 보급 및 일반화를 통해 현재 일부 영역으로 국한되어 있는 양자점의 응용분야를 확대할 수 있고, 나아가 양자점 만의 독특한 전기적, 광학적 특성을 활용하여 기존에 가능하지 않았던 새로운 양자점 응용 소자의 개발이 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	양자점(Quantum dot, QD)이 벌크와 동일한 조성임에도 특이한 광학적, 전기적 특성을 나타내는 이유는 무엇인가?	양자점(Quantum dot, QD)은 그림 1(a)와 같이 0차원의 구(Sphere) 형태를 띠는 직경 2-10 나노미터(nm) 정도의 크기를 갖는 입자로, 벌크와 동일한 조성임에도 불구하고 특이한 광학적, 전기적 특성을 나타낸다. 이는 물질의 크기가 작아지면서 본래 무기 결정이 가지고 있는 연속적인 에너지 상태로 구성 된 에너지 밴드가 불연속으로 변하게 되어 특성이 변화하기 때문이다. 즉, 전자(Electron)와 정공(Hole) 그리고 이들의 정전기적 결합체인 엑시톤(Exciton) 등이 양자점 내부에서 공간적 제약을 받아 양자 제한 효과(Quantum confinement effect)에 의해 나타난 현상으로 특히 입자의 크기가 보어 반경(Bohr radius)보다작아지면 양자 제한 효과가 매우 강하고 크게 나타나므로 이러한 제한 현상이 물질이 가지고 있는 밴드갭을 불연속적으로 만들게 된다[1, 2].
	양자점(Quantum dot, QD)이란 무엇인가?	양자점(Quantum dot, QD)은 그림 1(a)와 같이 0차원의 구(Sphere) 형태를 띠는 직경 2-10 나노미터(nm) 정도의 크기를 갖는 입자로, 벌크와 동일한 조성임에도 불구하고 특이한 광학적, 전기적 특성을 나타낸다. 이는 물질의 크기가 작아지면서 본래 무기 결정이 가지고 있는 연속적인 에너지 상태로 구성 된 에너지 밴드가 불연속으로 변하게 되어 특성이 변화하기 때문이다.
	고온 주입법을 통해 양자점을 합성할 때 갖는 장점은?	이러한 다양한 산업에 적용중인 양자점의 합성은 고온의 전구체 용액에 전구체 용액을 주입하여 합성하는 고온 주입법(Hot injection) 방식의 합성과 전구체 열분해(Pyrolysis) 방식이 대표적이다[15]. 특히 고온 주입법을 통해 매우 좁은 입자 크기분포를 가지며, 그 결과 좁은 발광스펙트럼을 나타내는 양자점의 합성이 가능하게 되었다. 본 리뷰에서는 양자점 합성의 기초가 되는 핵 생성과 핵 성장의 이론을 간단하게 정리하고 양자점 합성의 가장 대표적인 고온 주입법 기반 합성법과 이외에 안정성이 뛰어나고 광학적 특성이 뛰어난 양자점 합성 방법과 대용량 및 연속으로 합성하기 위한 방법 등의 연구 동향들에 대하여 소개하고자 한다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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