II-VI족 반도체 나노 입자의 형성속도에 관한 kinetic 연구

Abstract

31P NMR을 통한 찰코지나이드 전구체의 감소 및 ICP-AES를 통한 금속 찰코지나이드의 생성을 확인하는 kinetic 실험을 통하여, 금속 찰코지나이드의 형성 속도가 ZnS < ZnSe < CdS < CdSe 순서인 것을 알 수 있었다. 금속 찰코지나이드 형성 속도의 차이에 기반하여, 금속 수소화물 (금속 = 카드뮴, 아연)을 출발 물질로 사용하여 2가지의 다른 금속 전구체인 카드뮴 올레이트와 아연 올레이트와 2가지의 다른 tri-n-octylphosphine chalcogenide인 TOP-Se와 TOP-S를 한 용기에 주입 후 반응시켜 II-VI 족 반도체 나노입자 점진적 혼합 양자점을 합성할 수 있었다. 상당한 금속 찰코지나이드 형성 속도의 차이로 인하여 CdSe은 중심부를 형성하고 ZnS은 외곽 껍질부를 형성하였다. 점진적 혼합 결정층은 중심부와 껍질부의 계면사이의 결정 압력을 효과적으로 완충시켰다. 형성 kinetic의 이해를 기반으로 하여 점진적 혼합 양자점의 구조 및 성분을 알 수 있었고 합성된 양자점을 전 가시광선 영역에서 색조절을 할 수 있었다. 또한 합성된 양자점은 경계면을 가지는 중심-껍질 양자점보다 높은 양자 효율과 광안정성을 가짐을 알 수 있었다.

From the kinetic experiments monitoring the consumption of chalcogenide precursors by 31P NMR and production of metal chalcogenide by ICP-AES, it could be concluded that the formation rates of metal chalcogenide (M-E, M = Cd or Zn and E = Se or S) were in the order of ZnS < ZnSe < CdS < CdSe. On the basis of formation rate difference in metal chalcogenide, group II-VI semiconductor nanocrystals, gradient alloy QDs, were synthesized using two different metal precursors (cadmium oleate (Cd-OA), zinc oleate (Zn-OA)) starting from metal hydroxide (M(OH)2) and two different chalcogenide precursors (tri-n-octylphosphine chalcogenide, TOP-E; E= Se, S) Because of the considerable formation rate difference, CdSe became innermost core and ZnS became outermost shell. The gradient alloy crystal layers were made between CdSe core and ZnS shell according to the formation rate order which buffered the interfacial lattice strain effectively. Based on understanding the formation kinetic, the structure and composition of gradient alloy QDs were revealed and the emission wavelength of resulted QDs was altered in full range of visible light. Synthesized QDs had higher PL quantum yield and more photostability than core/shell QDs with discrete layer.