표제지
국문초록
목차
제1장 서론 18
제2장 이론적 배경 21
2.1. 양자점 21
2.1.1. 양자 제한 효과 21
2.1.2. 양자점의 구조 26
2.2. 양자점의 종류 37
2.2.1. II-VI 족 기반 양자점 38
2.2.2. I-III-VI 족 기반 양자점 44
2.2.3. III-V 족 기반 양자점 46
2.3. 양자점 전계발광 소자 51
2.3.1. 소자 구조 및 구동 원리 51
2.3.2. 소자 성능 향상 전략 56
2.4. 참고문헌 65
제3장 (TMS)₃P 기반 녹색 발광 InP 양자점 합성 연구 81
3.1. 서언 81
3.2. "아연 올레이트" 기반 녹색 발광 InP 양자점 합성 연구 83
3.2.1. 실험 방법 83
3.2.2. 결과 및 고찰 86
3.2.3. 결론 93
3.3. "아연 할로겐화물" 기반 녹색 발광 InP 양자점 합성 연구 94
3.3.1. 실험 방법 94
3.3.2. 결과 및 고찰 97
3.3.3. 결론 119
3.4. 참고문헌 120
제4장 녹색 발광 InP 양자점 기반 전계발광 소자 효율 향상 연구 125
4.1. 서언 125
4.2. ZnSe 내부쉘 두께 다변화 InP 양자점 합성 및 전계발광 소자 제작 연구 127
4.2.1. 실험 방법 127
4.2.2. 결과 및 고찰 132
4.2.3. 결론 142
4.3. ZnS 외부쉘 두께 다변화 InP 양자점 합성 및 전계발광 소자 고효율화 연구 143
4.3.1. 실험방법 143
4.3.2. 결과 및 고찰 145
4.3.3. 결론 151
4.4. 참고문헌 152
제5장 녹색 발광 InP 양자점 기반 전계발광 소자 효율 및 수명 향상 연구 155
5.1. 서언 155
5.2. 표면 개질을 통한 InP 양자점 전계발광 소자 제작 연구 157
5.2.1. 실험 방법 157
5.2.2. 결과 및 고찰 158
5.2.3. 결론 170
5.3. 표면 개질 전자 수송층 소재를 적용한 InP 양자점 전계발광 소자 제작 연구 171
5.3.1. 실험방법 171
5.3.2. 결과 및 고찰 173
5.3.3. 결론 179
5.4. 참고문헌 180
제6장 결론 183
ABSTRACT 187
List of publications 190
표 3.1. InP 및 ZnSe 내부쉘의 두께에 따른 InP/ZnSe 양자점의 LO, TO, 및 계산된 변형율. 117
그림 2.1. 양자점 크기에 따른 에너지 준위 다이어그램. 25
그림 2.2. 차원에 따른 물질의 상태 밀도 함수. 26
그림 2.3. 양자점의 구조. 27
그림 2.4. LaMer 메커니즘에 의한 나노 입자의 핵 형성의 원리. 29
그림 2.5. 나노 입자의 확산 제어 성장에서 크기에 따른 성장 속도 변화. 33
그림 2.6. 나노 결정 표면의 확산 층 구조 개략도 및 거리에 따른 단량체의 농도 변화. 33
그림 2.7. 쉘 구조에 따른 에너지 준위 구조 모식도. 35
그림 2.8. 다양한 반도체 물질의 격자상수와 밴드갭 에너지. 36
그림 2.9. 코어 및 쉘의 격자 불일치 개략도. 37
그림 2.10. 다양한 쉘 구조의 CdSe 기반 양자점. 39
그림 2.11. 쉘 성장시간과 온도에 따른 ZnSe/ZnS 양자점의 PL 스펙트럼. 40
그림 2.12. 코어 크기에 따른 ZnSe/ZnS 양자점의 (a) 입자 모식도, (b) 발광 사진 및 (c) UV 및 PL 스펙트럼. 41
그림 2.13. (a) Te/Se 몰 비 0.14-0.38 ZnSeTe/ZnSe/ZnSeS/ZnS 양자점 및 (b) 합성 구간별 ZnSeTe/ZnSe/ZnS 양자점의 PL 스펙트럼 및 발광 사진. 43
그림 2.14. CIS 양자점의 DAP recombination 메커니즘. 44
그림 2.15. (a) AIS 및 AIGS의 코어 및 코어/쉘의 발광사진, (b) Ga/In 비율에 따른 AIGS/GaS 양자점의 PL 스펙트럼 변화. 45
그림 2.16. a) In-DB 및 b) P-DB의 에너지 레벨 및 입자 크기에 따른 CBM 및 VBM. 47
그림 2.17. (a) metal-phosphorus 복합체가 반응성에 미치는 영향에 대 한 모식도 및 (b) UV 스펙트럼. 48
그림 2.18. 인듐 할라이드 전구체 변화 및 반응시간 UV 스펙트럼 변화 및 발광사진. 50
그림 2.19. 양자점 전계발광 소자의 에너지 밴드 다이어그램. 53
그림 2.20. QLED의 두 가지 일반적인 소자 구조. a) 정구조 및 b) 역구조. 53
그림 2.21. 양자점 전계발광 소자의 전하 수송층 소재 종류에 따른 소자 모식도. 55
그림 2.22. 대표적인 전하 수송층 소재들의 에너지 준위 다이어그램. 55
그림 2.23. 양자점에서 발생하는 다양한 Auger recombination. 58
그림 2.24. 조성 구배를 갖는 중간 쉘을 도입한 코어/쉘 양자점의 모식도 및 PL decay profile. 59
그림 2.25. CdSe/CdS/ZnS 양자점에서 ZnS 쉘 두께에 따른 PL blinking 비교. 60
그림 2.26. 쉘 두께에 따른 solution 및 film의 양자효율. 61
그림 2.27. 양자점 전계발광 소자의 전자와 홀의 이동을 나타내는 모식도. 62
그림 2.28. PMMA가 삽입된 (a) 에너지 준위 다이어그램 및 (b) 단면 TEM. 63
그림 2.29. PEIE가 삽입된 (a) 에너지 준위 다이어그램 및 (b) 단면 TEM. 64
그림 3.1. hot-injection 기반 InP 코어의 반응시간에 따른 (a) 흡수 스펙트럼 및 (b) 엑시톤 흡수 피크에서 광학 밀도가 정규화된... 87
그림 3.2. 반응시간에 따른 InP 코어의 PL 특성. 87
그림 3.3. InP 코어 반응시간에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 (a) PL 스펙트럼 및 (b) PL 특성. 88
그림 3.4. Fatty acid에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 (a) PL 스펙트럼 및 (b) PL 특성. 90
그림 3.5. fatty acid 주입량에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 (a) PL 스펙트럼 및 (b) PL 특성. 90
그림 3.6. Se 주입량 변화에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 (a) UV 스펙트럼, (b) PL 스펙트럼 및 (b) PL 특성 변화. 92
그림 3.7. Se 주입량 변화에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 TEM 사진. 92
그림 3.8. 아연 할라이드가 적용된 InP-ZnX₂/ZnSe/ZnS 양자점의 (a) Exciton lifetime 및 양자효율, (b) UV 및 PL... 98
그림 3.9. 아연 할라이드가 적용된 InP-ZnX₂/ZnSe/ZnS 양자점의 TEM 이미지 (a) ZnCl₂, (b) ZnBr₂ 및 (c) ZnI₂ 99
그림 3.10. 아연 올레이트가 적용된 InP-ZO/ZnSe/ZnS 양자점의 (a) UV 및 PL 스펙트럼, (b) PL decay profile 및 (c) TEM 이미지. 99
그림 3.11. InP-ZnX₂/ZnSe/ZnS 양자점 합성 모식도. 100
그림 3.12. InP 코어 및 아연 할라이드에 따른 InP-ZnX₂/ZnSe/ZnS 양자점 XRD 패턴. 101
그림 3.13. InP-ZnX₂-ZO/ZnSe/ZnS 양자점의 TEM 이미지. 101
그림 3.14. 아연 할라이드가 적용된 InP-ZnX₂-ZO/ZnSe/ZnS 양자점의 UV 및 PL 스펙트럼. 102
그림 3.15. InP 코어 및 InP-ZO 양자점의 P 2p 영역에서 XPS 스펙트럼. 106
그림 3.16. (a) InP-ZnX₂ 양자점과 (b) InP-ZnX₂-ZO 양자점의 P 2p 영역에서의 XPS 스펙트럼 및 (c) 용액 발광 사진. 107
그림 3.17. InP core 및 하이브리드 아연 공정이 적용된 InP-ZnX₂-ZO 양자점의 O 1s 영역의 XPS 스펙트럼. 108
그림 3.18. InP-ZO/ZnSe/ZnS 및 InP-ZnX₂-ZO/ZnSe/ZnS 양자점의 ³¹P MAS NMR 스펙트럼. 109
그림 3.19. InP-ZnX₂-ZO/ZnSe 양자점의 (a) UV 스펙트럼, (b) PL 특성 및 (c) TEM 이미지. 111
그림 3.20. InP-ZnX₂-ZO 양자점의 (a) Cl 2p, (b) Br 3d 및 (c) I 3d 영역에서의 XPS 스펙트럼. 111
그림 3.21. (a) InP-ZnBr₂-ZO/thin-ZnSe/ZnS 및 (b) InP-ZnBr₂-ZO/thick-ZnSe/ZnS 양자점의 TEM 이미지. 113
그림 3.22. ZnSe 내부쉘 두께에 따른 InP-ZnBr₂-ZO/ZnSe/ZnS 양자점의 흡수 스펙트럼. 114
그림 3.23. ZnSe 내부쉘 두께에 따른 InP-ZnBr₂-ZO/ZnSe/ZnS 양자점의 (a) PL 특성 및 (b) PL decay profile. 114
그림 3.24. InP 코어 및 ZnSe 두께에 따른 InP/ZnSe 양자점의 Raman 스펙트럼. 117
그림 3.25. InP 및 ZnSe 두께에 따른 InP/ZnSe 양자점의 변형률. 118
그림 4.1. 녹색 InP 양자점 전계발광 소자 모식도. 130
그림 4.2. ZnSe 내부쉘 공정 중 Se 주입량에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 XRD 패턴. 133
그림 4.3. ZnSe 내부쉘 공정 중 Se 및 Zn 주입량에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 TEM 이미지. 133
그림 4.4. ZnSe 내부쉘 공정의 전구체 주입량에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 쉘 구조 모식도. 134
그림 4.5. ZnSe 내부쉘 공정의 전구체 주입량에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 (a) PL 및 (b) 흡수 스펙트럼. 136
그림 4.6. ZnSe 내부쉘 공정의 전구체 주입량에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 발광 특성 변화. 136
그림 4.7. ZnSe 내부쉘 공정의 전구체 주입량에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 decay profiles. 137
그림 4.8. ZnSe 내부쉘의 두께에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점 기반 녹색 전계발광 소자의 (a) 소자 모식도, (b) 단면 TEM 이미지(내부: 점선 내부... 140
그림 4.9. ZnSe 내부쉘의 두께에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점 기반 녹색 전계발광 소자의 예상되는 에너지 밴드 다이어그램 모식도. 141
그림 4.10. ZnS 외부쉘의 두께에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 TEM 이미지와 쉘 두께 정보. 146
그림 4.11. ZnS 외부쉘의 두께에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 (a) 흡수 스펙트럼, (b) PL 스펙트럼, (c) PL decay profile 및 (d) PL 특성. 147
그림 4.12. ZnS 외부쉘의 두께에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점 기반 녹색 QLED 소자의 (a) 전압-전류밀도, (b) 전류밀도-휘도, (c) 휘도-외부... 149
그림 4.13. ZnS 외부쉘의 두께에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점 기반 녹색 QLED 소자의 (a) HOD 및 (b) EOD의 전압-전류 밀도 변화. 150
그림 4.14. ZnS 외부쉘의 두께에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점 기반 녹색 전계발광 소자의 전자 및 정공 주입 차이 비교 모식도. 150
그림 5.1. pristine 및 OTT가 적용된 InP/ZnSe/ZnS 양자점 기반 녹색 전계발광 소자의 (a) 전압-전류밀도, (b) 전류밀도-휘도, (c) 휘도-외부... 159
그림 5.2. pristine 및 OTT로 표면 개질된 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 (a,e) high-binding energy secondary-electron cutoff, (b,f) valence-band edge... 160
그림 5.3. pristine 및 OTT로 표면 개질된 InP/ZnSe/ZnS 양자점 기반 전계발광 소자의 에너지 준위 모식도. 161
그림 5.4. (a) pristine, (b) ZnCl₂, (c) ZnBr₂ 및 (d) ZnI₂로 표면 개질된 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 XPS 스펙트럼. 163
그림 5.5. 아연 할라이드로 표면 개질된 InP/ZnSe/ZnS 양자점 (a) 모식도, (b) PL, (c) 흡수 스펙트럼 및 (d) PL 특성 164
그림 5.6. 아연 할라이드에 의한 표면개질 다변화 InP/ZnSe/ZnS 양자점 기반 녹색 전계발광 소자의 (a) 전압-전류밀도, (b) 전류밀도-휘도, (c)... 167
그림 5.7. 아연 할라이드에 의한 표면개질 다변화 InP/ZnSe/ZnS 양자점의 (a-d) high-binding energy secondary-electron cutoff, (e-h) valence-band... 168
그림 5.8. 아연 할라이드에 의한 표면 개질 다변화 InP/ZnSe/ZnS 양자점 기반 전계발광 소자의 에너지 준위 모식도. 169
그림 5.9. (a) ZnMgO 및 (b) Cs-ZnMgO 나노입자의 TEM 이미지. 174
그림 5.10. ZnMgO 및 Cs-ZnMgO 나노입자의 XRD 패턴 비교. 175
그림 5.11. ZnMgO 및 Cs-ZnMgO 나노입자의 (a) PL 스펙트럼 및 (b) 흡수 스펙트럼. 175
그림 5.12. ZnMgO vs Cs-ZnMgO 나노입자 전자 수송층 기반 녹색 InP/ZnSe/ZnS 양자점 전계발광 소자의 (a) 전압-전류밀도, (b)... 177
그림 5.13. ZnMgO 및 Cs-ZnMgO 나노입자 전자 수송층에 따른 InP/ZnSe/ZnS 양자점 전계발광 소자의 전자 주입 차이... 178