수계 합성 ZnSe 양자점의 구조 제어 및 광학 특성 향상에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 수계 ZnSe 양자점을 친환경적인 공정으로 합성된 고효율 ZnSe 양자점의 미세구조 및 광학적 특성을 조사하였다. 수계 분위기에서 ZnSe, 코어/쉘 구조의 ZnSe/ZnS, 금속이온을 도핑한 Cu:ZnSe, Mn:ZnSe 양자점을 성공적으로 합성하였다. ZnSe 합성 시 리간드에 대한 영향을 알아보기 위해 MPA, GSH, TGA를 사용하였으며 UV-vis, PL 스펙트럼 분석에 따라 최적의 리간드는 GSH인 것으로 확인되었다. 리간드 GSH 몰 수 변화에도 ZnSe의 광학 특성이 변화였으며 최적의 GSH 몰 수는 0.6 mmol 이었다. 단일 코어 ZnSe와 비교하여 코어/쉘 ZnSe/ZnS는 14일 동안 높은 PL 강도를 유지하면서 장기적으로 우수한 광안정성을 보였다. 또한, ZnSe/ZnS는 시간 경과에도 10 nm 이하의 입자 크기를 유지하였다. 제조된 ZnSe/ZnS의 미세구조 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 패턴 분석과 EDS를 통해 ZnS 쉘 형성을 확인하였다. TEM 입자 이미지를 분석한 결과, 3-5 nm 크기의 구형 ZnSe/ZnS 양자점이 형성된 것을 확인하였다. 표면도핑과 내부도핑 합성법을 비교한 결과, Cu와 Mn을 ZnSe에 도핑할 때 내부도핑 합성법이 적합함을 확인하였다. 내부도핑법으로 합성된 양자점은 발광강도가 우수하였으며 색순도도 높았다. 리간드 종류는 MPA, GSH, TGA, NAC로 변화시켰으며 MPA를 사용하였을 때 광학특성이 가장 우수하였다. ZnSe계 양자점의 합성매개변수 최적화는 디스플레이 응용을 위한 수용액에서 안정적이고 효율적인 양자점의 친환경적 제조 가능성을 보여주었다.