초록 ▼

전기한 바와 같이 본 연구의 목적은 전자빔의 조사를 통하여 수용성 방법으로 CdS 반도체 양
자점을 합성할 수 있는지의 여부 타진과, 합성 메카니즘 연구, 그리고 여러 변수에 따른 양자
점의 물성 변화의 조사이며 아울러 이러한 목적은 CdSe/CdS, 코어/껍질 구조에 관해서도 동일
하다. 따라서 다음의 내용 및 범위로 연구 개발을 수행하였다.
1.

전기한 바와 같이 본 연구의 목적은 전자빔의 조사를 통하여 수용성 방법으로 CdS 반도체 양
자점을 합성할 수 있는지의 여부 타진과, 합성 메카니즘 연구, 그리고 여러 변수에 따른 양자
점의 물성 변화의 조사이며 아울러 이러한 목적은 CdSe/CdS, 코어/껍질 구조에 관해서도 동일
하다. 따라서 다음의 내용 및 범위로 연구 개발을 수행하였다.
1. 수용액에 의한 CdS 양자점의 수용성 합성 먼저 복합체에 전자빔 조사하여 전자빔 조사에 의한 양자점의 수용성 합성법을 시도하기 위한 전 단계로서 동일한 복합체에 황 (sulfur) 이온의 전구물질 (precursor)인 을 반응시켜 CdS 양자점을 합성하고 물성을 측정하였다. 이 단계에서는 전자빔 실험과 동일한 조건인, thiolates (MPA, DMP, 2 ME, BAL)의 농도 및 의 농도는 2.5 mM로 고정시킨 상태에서 의 농도만을 0.3 mM~10 mM 까지 변화시켜 가면서 양자점을 합성하였다. 합성된 양자점의 물성은 광흡수 (optical absorption), PL (photo luminescence), XRD, TEM (transmission electron microscopy), HRTEM (high resolution TEM), EDS (electron diffraction spectroscopy), SEM (scanning electron microscopy)등을 이용하여 평가하였다.
2. 10 MeV 전자빔 조사를 통한 복합체로부터의 양자점 수용성 합성
본 단계는 전자빔 조사를 통한 양자점의 수용성 합성법에 관한 연구 단계로서 고 에너지 (10 MeV)의 전자빔을 여러 카드뮴-thiol 복합체 ()에 조사시켜 양자점의 합성에 성공하였다. 특히 복합체를 이용한 CdS 양자점의 합성실험을 통하여, 전자빔 조사에 의한 양자점의 생성 모드가 두 가지 서로 다른 길 (path)을 가짐을 밝혀 내었다. 이러한 서로 다른 나노 구조의 형성 모드를 결정하는 것은 용액 속의 자유 이온 농도이며, 이 때 [MPA]/[]의 농도 비가 가장 중요한 변수라는 것을 밝혀 내었다. 전자빔의 선량, thiolate의 종류등을 변화시켜 가면서 양자점을 합성하고 위의 1과 동일한 측정을 통해 전자빔 조사에 의해 합성된 양자점의 물성을 평가하였다.
3. CdSe 양자점의 수용성 합성
전자빔 조사를 이용한 CdSe/CdS, 코어/껍질 구조의 수용성 합성법에 관한 연구의 전 단계로서 전자빔을 조사하지 않고, 종래의 방법으로 CdSe 양자점을 합성하여 물성을 조사하였다. 먼저 Se 파우더와 만을 이용하여 CdSe 양자점을 합성하고 물성을 측정하였으며, 또 다른 방법으로 의 수용성 합성 과정을 이용하여 CdSe 양자점을 합성하고 물성을 측정하였다. 이 중 수용액은 전자빔을 이용한 CdSe/CdS, 코어/껍질 구조의 수용성 합성에 그대로 이용될 것이므로 전자빔 조사 실험과 동일한 실험 조건을 이용하여 (전자빔 사용 제외) CdSe의 수용성 합성을 수행하였다.
4. 전자빔 조사를 이용한 CdSe/CdS, 코어/껍질 구조의 수용성 합성
마지막으로 수용액에 10 MeV의 전자빔을 조사하여 CdSe/CdS, 코어/껍질 구조의 합성에 성공하였고 MPA의 농도, 전자빔의 선량 변화에 따른 코어/껍질 구조의 광흡수, PL, TEM, HRTEM 등의 물성에 관하여 조사하였다.

Abstract ▼

As mentioned above the objective of this study is to verify the possibility of using electron beam in aqueous synthesis of QDs, to study the mechanism of electron beam enhanced formation of QDs and to study the variation of the characteristics of the synthesized QDs by the variation of preparing con

As mentioned above the objective of this study is to verify the possibility of using electron beam in aqueous synthesis of QDs, to study the mechanism of electron beam enhanced formation of QDs and to study the variation of the characteristics of the synthesized QDs by the variation of preparing condition. So we performed this study as follows.
1. Synthesis of CdS QDs by acqueous solution
At first, we added as a precursor of sulfur ions into aqueous solutions to synthesize CdS QDs and investigated the physical properties of QDs synthesized. At this stage, we synthesized CdS QDs by the preparing condition of fixed concentration of and thiolates (MPA, DMP, 2 ME, BAL) to 2.5 mM and varied concentration of between 0.3 mM ~ 10 mM, and which is similar conditions as adopted in the electron beam enhanced synthesis experiment. We investigate the properties of the QDs by measuring optical absorption spectra, PL (photo luminescence) spectra, XRD, TEM (transmission electron microscopy), HRTEM (high resolution TEM), EDS (electron diffraction spectroscopy), SEM (scanning electron microscopy).
2. Synthesis of CdS QDs by irradiation of electron beam into aqueous solution
This stage was for the study of the electron beam enhanced synthesis of Cd QDs, so we irradiated a high energy (10 MeV) electron beam into aqueous solution and succeeded to synthesize CdS QDs by only electron beam irradiation without any surfur precursor or stabilizers. Especially we found that there existed two paths in the electron beam enhanced CdS nanostructure formation process. One is QDs forming path and the other is quantum rod (QR) forming path. It was found that the ruling parameter which decided the path was the free cadmium ions () concentration in the solution, the ratio [MPA]/[] in other word. We synthesized QDs by varing the thiolates or by varing the fluence of the electron beam, and investigated the properties of the QDs synthesized , by the same measurements as introduced above.
3. Aqueous synthesis of CdSe QDs
We synthesized CdS QDs and investigated the properties of QDs synthesized by conventional method. At first, we synthesized CdSe QDs by using of Se powder and and investigated the properties of CdSe QDs. In next stage, we synthesized CdSe QDs by use of , and investigated the properties of CdSe QDs. The preparing conditions for the aqueous solutions which adopted in the second stage above were adopted in the electron beam enhanced CdSe QDs formation experiments.
4. Synthesis of CdSe/CdS, core/shell structure by irradiation of 10 MeV electron beam into aqueous solutions
As the final stage of this study, we succeeded in forming of CdSe/CdS core/shell structures by irradiation of a 10 MeV electron beam into . We investigated the properties of the structures by measuring the optical absorption spectra, PL spectra, TEM, HRTEM of the structures.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• 목차 ... 13
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 14
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 19
• 제1절 (CD2+-thiol)+Na₂S를 이용한 CdS 양자점의 상온 합성 ... 19
• 1. 시료 제작 조건 및 합성방법 ... 20
• 2. CD2+-thiol complex의 FT-IR 특성 ... 23
• 3. CdS 양자점의 광흡수, PL 특성 ... 25
• 4. CdS 양자점의 XRD, TEM 특성 ... 32
• 제2절 10MeV 전자빔 조사를 통한 CD2+-thiol complex로부터의 CdS 양자점 상온 합성 ... 36
• 1. CD2+-MPA 복합체에 10MeV,100kGy 의 전자빔을 조사하여 합성한 CdS 양자점의 물성 ... 36
• 2. CD2+-BAL,DMP,2ME 복합체에 10MeV,100kGy 의 전자빔을 조사하여 합성한 CdS 양자점의 물성 조사 ... 51
• 3. 전자빔 조사량의 변화에 따른 CdS 양자점의 물성변화 ... 63
• 제3절 10 MeV 전자빔 조사를 통한 CdSe/CdS 코어/껍질 구조의 제작 및 물성 평가 ... 73
• 1. Na₂SeSO₃+Cd(CH₃COO)₂·2H₂O의 수용액 및 (NaHSe+CdCl₂)+MPA 수용약을 이용하여 합성한 CdSe 양자점의 물성 ... 73
• 2. (NaHSe+CdCl₂)+MPA 수용액에 10MeV,100kGy 의 전자빔을 조사하여 합성한 CdSe/CdS, 코어/껍질 구조의 물리적 특성 ... 81
• 제4절 결론 ... 92
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 94
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 95
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 96
• 제7장 참고문헌 ... 98
• 자체평가의견서 ... 101
• 수정·보완요구사항 대비표 ... 106