단일면을 가지는 섬아연석결정 CdSe/CdS 핵/껍질 구조의 합성

Abstract

벌크 물질과 차별되는 나노결정의 또 다른 특징은 높은 표면 대 부피비율 때문에 나노결정의 물리․화학적 특성이 표면의 영향을 크게 받는다는 것이다. I 형 핵/껍질 구조 나노결정은 전자와 구멍이 핵 안에 갇혀 껍질 밖의 영향을 덜 받아서 높은 효율의 발광성을 나타낸다. 이 연구에서는 CdSe 양자점의 결정 구조와 관계없이 섬아연석(ZB) 결정구조를 가지는 CdSe/CdS 핵/껍질 나노결정을 만들었다. 투과전자현미경 이미지의 분석을 통해 나노결정의 표면은 (111)ZB 면임을 확인하였고, 4 개의 (111)ZB 면을 가지는 사면체 구조라고 생각된다. 이러한 단일면을 가지는 구조는 표면을 연구하는 소재로 사용되거나 박막형성에 효율적일 것으로 보여진다. 사용하는 Cd 전구체의 양을 당량/과량, 과량/과량으로 조절하여 과량/과량의 경우가 당량/과량의 경우보다 양자수율이 높다는 것을 확인하였다. 껍질을 입히기 위해 크기에 따라 필요한 Cd 전구체와 S 전구체의 당량값을 구하고, 저온에서 Cd 전구체를 미리 넣어두고, 고온으로 올린 후 시간에 따라 S 전구체를 주사기 펌프로 넣어주는 핵/껍질 구조 합성방법은 산업현장에서 나노결정의 핵/껍질 구조를 균일하게 대량으로 생산하는데 도움을 줄 것이다.

Distinct characteristic of nanocrystals compared to bulk materials is that the physical and chemical properties of nanocrystals are greatly affected by the surface, because of the high ratio of surface to volume. Type I band structure of core/shell nanocrystals showed stable, high-efficiency luminescence because electrons and holes are trapped inside the core and are less affected by the outside of shell. In this study, the CdSe/CdS core/shell nanocrystals with Zinc-blend(ZB) were synthesized regardless of the CdSe based QDs, the core crystal structure. Analyzing the transmission electron microscope(TEM) images, it was concluded that the surface of the nanocrystal is (111)ZB and have tetrahedron structure of four sides of (111)ZB. This single-facet structure is considered as a material for studying surfaces of nanocrystals or effective in forming thin films. The amount of Cd precursors to be used was adjusted as equivalent/excessive or excessive/excessive, and the results indicated that excessive/excessive amount has superior quantum efficiency than equivalent/excessive amount. The equivalent values of Cd and S precursors needed for applying shell of CdS were calculated depending on their size, and the Cd precursors were pre-loaded at low temperatures, then the temperature was raised to high, while S precursors were put into them by the syringe pump at a timed sequence. This kind of method to synthesize the core/shell structure of nanocrystals can be utilized in industrial field with its capacity of homogenous and massive production.