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KR101734465B1 - White electroluminescent lighting device based on a single quantum dot emitter and method for fabricating the same - Google Patents

White electroluminescent lighting device based on a single quantum dot emitter and method for fabricating the same Download PDF

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KR101734465B1
KR101734465B1 KR1020160038580A KR20160038580A KR101734465B1 KR 101734465 B1 KR101734465 B1 KR 101734465B1 KR 1020160038580 A KR1020160038580 A KR 1020160038580A KR 20160038580 A KR20160038580 A KR 20160038580A KR 101734465 B1 KR101734465 B1 KR 101734465B1
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양희선
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홍익대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are a white quantum dot (QD) light-emitting device capable of emitting white light by using a single kind thereof and using quantum dots of which a spectrum can be adjusted to ensure various color temperatures, and a method for producing the same. The white quantum dot light-emitting device according to the present invention comprises: a pore transfer layer; a quantum dot light-emitting layer; and an electron transfer layer. Quantum dots of the quantum dot light-emitting layer are white quantum dots having I-III-VI-based ternary system Cu-Ga-S or Ag-Ga-S or I-III-VI-based quaternary system X-In-Ga-S or Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) core quantum dots and ZnS shells. According to the present invention, a white EL device having a high color rendering index of 83-88, brilliance of 1007 cd/m^2, electrical current efficiency of 3.6 cd/A, power efficiency of 1.9 lm/W, and EQE of 1.9% can be ensured, and a bendable white plate QLED can also be produced.

Description

단일 양자점 에미터를 포함하는 백색 전기 발광 소자 및 그 제조방법{White electroluminescent lighting device based on a single quantum dot emitter and method for fabricating the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a white electroluminescent device including a single quantum dot emitter and a method of fabricating the same.

본 발명은 양자점(QD)을 이용한 전기 발광(EL) 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 더 높은 휘도 및 효율을 보이며 한 종류의 양자점만으로도 백색 발광이 구현되도록 구성 물질을 변경한 QD-발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electroluminescence (EL) device using a quantum dot (QD), and more particularly, to a QD-light emitting device and a method of manufacturing the same, And a manufacturing method thereof.

지난 수 십년간 QD의 코어/쉘 조성이나 구조 변경, 전하 수송층 개발 및 소자 설계 다양화를 통해 콜로이달 QD EL 소자 혹은 발광 다이오드(QLED)와 같은 QD-발광 소자(이하, QLED로 통칭함)에 관해 많은 연구가 이루어졌다. In recent decades, QD-light emitting devices (hereinafter collectively referred to as QLEDs), such as colloidal QD EL devices or light emitting diodes (QLEDs), have been developed through QD core / shell composition and structure modification, charge transport layer development, Much research has been done.

QLED는 일반적으로 정공 수송층(hole transport layer, HTL), QD 발광층(emitting layer, EML), 및 전자 수송층(electron transport layer, ETL)을 포함하는 다층 구조를 갖는다. 유기 HTL과 무기 ETL로 이루어진 혼성 전하 수송층(charge transport layer, CTL)을 도입함으로써 QLED 성능에 극적인 향상을 가져올 수 있었다. 이러한 혼성 CTL과 Cd-계 II-VI 양자점을 통해, 청색, 녹색 및 적색 QLED에 관하여 각각 10.7, 14.5 및 ~20%의 외부 양자 효율(EQE)이 달성되었다는 보고가 있다. The QLED generally has a multilayer structure including a hole transport layer (HTL), a QD light emitting layer (EML), and an electron transport layer (ETL). A dramatic improvement in QLED performance was achieved by introducing a hybrid charge transport layer (CTL) consisting of organic HTL and inorganic ETL. It has been reported that through these hybrid CTL and Cd-based II-VI quantum dots, external quantum efficiency (EQE) of 10.7, 14.5 and ~ 20% was achieved for blue, green and red QLED, respectively.

이와 같은 단색성(monochromatic) QLED와 함께, 일반 조명 및 디스플레이와 같은 실제적인 응용의 견지에서는 다색성 백색 소자(multi-colored white device)에 대한 연구도 진행되고 있다. In addition to such monochromatic QLEDs, studies on multi-colored white devices have also been conducted in light of practical applications such as general illumination and displays.

백색 EL은 양자점 발광과 주변 유기 CTL로부터의 이차적인 기생 발광의 조합에 의해 단순하게 구현할 수도 있지만 이러한 소자들은 통상적으로 EQE가 매우 낮다. 서로 다른 색을 내는 양자점을 이용해 다층 EML을 형성하거나 혼합 EML을 형성하는 방법도 제안되어 있다. 그러나 EML을 구성하는 여러 종류의 양자점으로부터 균형잡힌 백색 EL을 얻기 위해서는 다층 EML의 적층 순서나 두께, 혼합 EML의 양자점 함량비 등을 최적화할 필요가 있고, 이것은 매우 복잡하다. 뿐만 아니라, 혼합 EML에서는 바이어스 인가에 따라 원치 않는 스펙트럼 변이가 발생하여 색 안정성이 저하되는 문제가 있다.White EL can be simply implemented by a combination of quantum dot emission and secondary parasitic luminescence from peripheral organic CTL, but these devices typically have very low EQE. Methods for forming multi-layer EMLs or forming mixed EMLs using quantum dots with different colors have also been proposed. However, in order to obtain a balanced white EL from various quantum dots constituting the EML, it is necessary to optimize the stacking order and thickness of the multilayer EML, the quantum dot content ratio of the mixed EML, and this is very complicated. In addition, in the mixed EML, undesirable spectral variations occur depending on the bias, and color stability is deteriorated.

이러한 점들을 고려할 때에, 가시광 전 영역을 발광하여 백색을 구현해내는 단일 종류의 양자점을 사용할 수 있다면 백색 소자의 색 안정성이 확보되고 제조방법도 복잡하지 않아 유리할 것이다. Considering these points, if a single kind of quantum dot that emits white light by emitting all the visible light region can be used, the color stability of the white element can be ensured and the manufacturing method is not complicated.

단일 양자점으로부터 가시광 영역의 넓은 스펙트럼을 얻는 데에는 양자점에 Mn2 +나 Cu+ 이온과 같은 불순물 이온으로 도핑하는 방법이 가능하다. 그러나, 이 방법을 이용하여 현재까지 보고된 결과를 보면 스펙트럼 부족 때문에 백색 발광이 불충분하다. In order to obtain a broad spectrum of the visible light region from a single quantum dot, it is possible to dope the quantum dot with an impurity ion such as Mn 2 + or Cu + ions. However, the results reported so far using this method show that white light emission is insufficient due to lack of spectrum.

단일 양자점으로부터 백색 발광을 얻는 다른 방법은 결함 관련된 내부 갭 상태에서의 방사성 재결합을 이용하는 것이다. 예를 들어, Rosenthal 그룹에서는 2 nm 이하의 크기를 갖는 CdSe 양자점에서 백색 발광을 보고하였다[M. J. Bowers, J. R. McBride, S. J. Rosenthal, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15378]. 하지만, 이와 같은 양자점은 Cd를 함유하고 있어 독성의 문제가 있을 뿐만 아니라 양자효율이 10% 이하 수준이며, 따라서 LED와 같은 소자로 적용하는 데에 한계를 가지고 있다.Another way to obtain white luminescence from a single quantum dot is to use radioactive recombination in a defect-related internal gap state. For example, the Rosenthal group reported white luminescence in CdSe quantum dots with a size of 2 nm or less [M. J. Bowers, J. R. McBride, S. J. Rosenthal, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15378]. However, such a quantum dot not only has a problem of toxicity because it contains Cd but also has a quantum efficiency of less than 10%, and thus has limitations in application to devices such as LEDs.

따라서, 비 Cd-계 양자점을 이용하면서 양자효율도 높고 단일 양자점을 사용하여 백색 발광 소자를 제조하는 기술에 대한 요구가 있다. Accordingly, there is a demand for a technique of manufacturing a white light emitting device using a single quantum dot with a high quantum efficiency while using non-Cd-based quantum dots.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단일 종류 양자점을 사용하여 백색 발광할 수 있는 다색성 백색 양자점-발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [6] The present invention provides a purple white quantum dot light-emitting device capable of emitting white light using a single kind of quantum dot, and a method of manufacturing the same.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 백색 양자점-발광 소자는 정공 수송층, 양자점 발광층, 및 전자 수송층을 포함하고, 상기 양자점 발광층의 양자점은 I-Ⅲ-VI계 삼성분계 Cu-Ga-S 또는 Ag-Ga-S, 또는 I-Ⅲ-VI계 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) 코어 양자점 및 ZnS 쉘을 가지는 백색 양자점이다. In order to solve the above problems, the white quantum dot light-emitting device according to the present invention includes a hole transport layer, a quantum dot luminescent layer, and an electron transport layer, and the quantum dots of the quantum dot luminescent layer include an I-III-VI system ternary Cu- Ag-Ga-S, or I-III-VI quaternary component X-In-Ga-S or Zn-X-Ga-S (X = Cu, Ag) core quantum dots and a ZnS shell.

이 때, 상기 삼성분계에서 Cu : Ga 또는 Ag : Ga 또는 상기 사성분계에서 X : (In + Ga) 또는 X : (Zn + Ga)은 1:10 ~ 1:1임이 바람직하다.In this case, it is preferable that Cu: Ga or Ag: Ga in the ternary system or X: (In + Ga) or X: (Zn + Ga) in the quartz component is 1:10 to 1: 1.

그리고, 상기 사성분계 X-In-Ga-S에서 In : Ga = (1-x) : x이라 하거나 상기 사성분계 Zn-X-Ga-S에서 Zn : Ga = (1-x) : x이라 할 경우, 0.5 < x < 1일 수 있다. In the case of the four-component system X-In-Ga-S, In: Ga = (1-x): x or Zn: Ga = 0.5 < x < 1.

여기서, 상기 코어 양자점에 Mn과 같은 불순물이 도핑될 수 있다. Mn 도핑된 삼성분계 양자점의 경우 Mn : Cu 또는 Mn : Ag 몰비는 0 초과 0.5 이하일 수 있고, Mn 도핑된 사성분계 양자점의 경우 Mn : X 몰비는 0 초과 0.5 이하일 수 있다.Here, the core quantum dots may be doped with an impurity such as Mn. In the case of Mn-doped ternary quantum dots, the molar ratio of Mn: Cu or Mn: Ag may be more than 0 and 0.5 or less, and in the case of Mn-doped tetragonal quantum dots, the Mn: X molar ratio may be more than 0 and 0.5 or less.

본 발명에 따른 백색 양자점-발광 소자는 양극, 정공 주입층 및 음극을 더 포함하고, 상기 정공 주입층은 poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate(PEDOT:PSS), 상기 정공 수송층은 poly(9-vinlycarbazole)(PVK)일 수 있다.The white quantum dot light emitting device according to the present invention further comprises a cathode, a hole injecting layer and a cathode, wherein the hole injecting layer is made of poly (ethylenedioxythiophene): polystyrene sulphonate (PEDOT: PSS), the hole transporting layer is made of poly (9-vinlycarbazole) (PVK).

상기 정공 수송층은 유기물 또는 무기물이고 상기 전자 수송층은 ZnO 나노입자(nano particle : NP)를 포함할 수 있다. The hole transport layer may be an organic material or an inorganic material, and the electron transport layer may include ZnO nanoparticles (NP).

이와 같은 백색 양자점-발광 소자를 제조하는 방법, 그리고 여기에 이용되는 양자점을 제조하는 방법은 모두 용액법, 즉 용매 기반 방법에 의할 수 있으므로 공정의 편이성이 있다(all-solution processing).The method of manufacturing such a white quantum dot-emitting device and the method of manufacturing the quantum dot used herein can be all-solution processing because it can be performed by a solution method, that is, a solvent-based method.

본 발명에 따른 백색 양자점-발광 소자 제조방법은 정공 수송층, 양자점 발광층, 및 전자 수송층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 양자점 발광층을 형성하는 단계는, 상기 정공 수송층 위에 I-Ⅲ-VI계 삼성분계 Cu-Ga-S 또는 Ag-Ga-S, 또는 I-Ⅲ-VI계 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) 코어 양자점 및 ZnS 쉘을 가지는 백색 양자점이 분산된 용액을 코팅하고 베이킹하는 단계이다. The method for manufacturing a white quantum dot light-emitting device according to the present invention includes the steps of forming a hole transport layer, a quantum dot luminescent layer, and an electron transport layer, wherein the step of forming the quantum dot light emitting layer comprises: Cu-Ga-S or Ag-Ga-S or I-III-VI quaternary component X-In-Ga-S or Zn-X-Ga-S (X = Cu, Ag) core quantum dots and ZnS shell Coating and baking a solution in which white quantum dots are dispersed.

그리고, 예를 들어 위와 같은 양자점을 제조하는 방법은, I-Ⅲ-VI계 삼성분계 Cu-Ga-S 또는 Ag-Ga-S, 또는 I-Ⅲ-VI계 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) 코어 양자점을 형성하는 단계; 선택적으로 상기 코어 양자점 표면에 Mn을 흡착시키는 단계; 및 상기 코어 양자점상에 ZnS 쉘을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 코어 양자점 표면에 Mn을 흡착시킨 경우 상기 ZnS 쉘을 형성하는 동안 Mn이 상기 코어 양자점 안으로 확산된다. For example, the method for producing the quantum dots described above is a method of manufacturing a quantum dot of I-III-VI system ternary Cu-Ga-S or Ag-Ga-S or I- Or Zn-X-Ga-S (X = Cu, Ag) core quantum dots; Selectively adsorbing Mn on the core quantum dot surface; And forming a ZnS shell on the core quantum dots. When Mn is adsorbed on the surface of the core quantum dots, Mn is diffused into the core quantum dots during formation of the ZnS shell.

상기 코어 양자점을 형성하는 단계는 전구체 및 용매를 혼합하고 가열하여 수행할 수 있다. The step of forming the core quantum dots may be performed by mixing and heating the precursor and the solvent.

상기 Mn을 흡착시키는 단계는 Mn 도펀트 스톡 용액을 적용하여 수행할 수 있다. The step of adsorbing Mn may be carried out by applying an Mn dopant stock solution.

상기 Mn 도펀트 스톡 용액은 Mn 전구체, 옥타데센 및 올레산을 포함할 수 있다. The Mn dopant stock solution may comprise a Mn precursor, octadecene and oleic acid.

상기 ZnS 쉘을 형성하는 단계는 ZnS 스톡 용액을 적용하여 수행할 수 있다. The step of forming the ZnS shell may be performed by applying a ZnS stock solution.

상기 ZnS 쉘을 형성하는 단계는 두 번 이상 연속하여 수행하는 것이 바람직하다.The step of forming the ZnS shell is preferably performed two or more times in succession.

이 때, 각 ZnS 스톡 용액의 농도 및 반응 온도와 시간을 달리할 수 있다. At this time, the concentration and the reaction temperature and time of each ZnS stock solution may be different.

바람직한 실시예에서, 상기 코어 양자점을 형성하는 단계는 구리 전구체, 갈륨 전구체, 황 전구체 및 용매 혼합 용액에 황 소스를 주입하여 수행하고, 상기 ZnS 쉘을 형성하는 단계는 상기 혼합 용액에 첫 번째 ZnS 스톡 용액을 적용하는 단계; 및 상기 혼합 용액에 두 번째 ZnS 스톡 용액을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 ZnS 스톡 용액들은 Zn 전구체, 황 전구체 및 옥타데센을 포함하고, 상기 첫 번째 ZnS 스톡 용액은 올레산, 스테아르산 및 미리스트산 중 어느 하나를 더 포함한다. In a preferred embodiment, the step of forming the core quantum dots is performed by injecting a sulfur source into a copper precursor, a gallium precursor, a sulfur precursor and a solvent mixture solution, and the step of forming the ZnS shell comprises: Applying a solution; And applying a second ZnS stock solution to the mixed solution, wherein the ZnS stock solutions comprise a Zn precursor, a sulfur precursor and octadecene, wherein the first ZnS stock solution comprises oleic acid, stearic acid, and myristic acid As shown in FIG.

본 발명에 따라 I-Ⅲ-VI계 삼성분계 Cu-Ga-S 또는 Ag-Ga-S, 또는 I-Ⅲ-VI계 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) 코어 양자점 및 ZnS 쉘을 가지는 백색 양자점을 사용하면 단일 종류 양자점에 의해 청색에서 적색 영역까지의 매우 넓은 발광 스펙트럼을 구현해 백색 발광을 구현할 수 있게 된다. In accordance with the present invention, the I-III-VI system ternary Cu-Ga-S or Ag-Ga-S or I-III-VI system component system X-In-Ga-S or Zn- = Cu, Ag) core quantum dots and ZnS shells, white light emission can be realized by realizing a very wide emission spectrum from blue to red region by single type quantum dots.

비 Cd-계에서 단일 종류의 양자점을 이용해서 백색 발광을 구현하는 예는 아직까지 알려져 있지 않다. 단일 종류의 양자점을 이용하는 경우에는 여러 종류의 양자점을 이용하는 경우에 비하여 제어해야 할 변수가 줄어들기 때문에 재현성이 좋은 소자를 제조할 수 있는 이점이 있다. An example of realizing white light emission using a single kind of quantum dot in a non-Cd-system is not yet known. In the case of using a single kind of quantum dot, since the number of variables to be controlled is reduced as compared with the case of using various kinds of quantum dots, there is an advantage that a device with good reproducibility can be manufactured.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 효과적인 ZnS 쉘 패시베이션(passivation)을 통해 고양자효율 특성을 갖는 양자점을 이용하므로 소자 특성이 우수하다. In addition, since the present invention utilizes quantum dots having enhancement efficiency characteristics through effective ZnS shell passivation, the device characteristics are excellent.

더 나아가 본 발명에서는 기본적인 I-Ⅲ-VI계 조성에 Mn을 도핑하여 백색 발광 스펙트럼을 조절하거나 ZnS 쉘링 시간을 조절할 수도 있다. Mn 농도나 ZnS 쉘링 시간을 조절하면 PL(Photoluminescence) 양자효율은 유지한 채로 쿨화이트(cool white)에서 웜화이트(warm white)까지 스펙트럼을 시스템적으로 조절할 수 있다.Furthermore, in the present invention, it is also possible to adjust the white emission spectrum or to adjust the ZnS shelling time by doping Mn with the basic I-III-VI system composition. Adjusting the Mn concentration or ZnS shelling time can systematically adjust the spectra from cool white to warm white while maintaining PL (Photoluminescence) quantum efficiency.

이러한 양자점을 이용하면 고연색 지수(83-88)와 1007 cd/m2 휘도, 3.6cd/A 전류 효율, 1.9lm/W 파워 효율, 그리고 1.9% EQE를 가지는 백색 EL 소자를 구현할 수 있고, 휘어지는 백색 평판 QLED도 제조할 수 있다.Using such a quantum dot, a white EL device having a high color rendering index (83-88), a luminance of 1007 cd / m 2 , a current efficiency of 3.6 cd / A, a power efficiency of 1.9 lm / W, and a 1.9% EQE can be realized, White flat panel QLEDs can also be manufactured.

도 1은 본 발명에 따른 백색 양자점-발광 소자를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 백색 양자점-발광 소자에 포함되는 양자점의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 백색 양자점-발광 소자에 포함되는 양자점 제조방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명 실험예에 따라 Cu/Ga 전구체 몰 비를 1/1, 1/2, 1/4 및 1/8로 달리 하여 제조한 CGS/ZnS 양자점(샘플 1 내지 4)의 EDS 스펙트럼이다.
도 5의 (a)는 본 발명 실험예에 따른 샘플 1 내지 4의 흡수(absorption) 스펙트럼과 밴드갭 변화, (b)는 정규화된 PL 스펙트럼 및 형광 이미지, (c)는 샘플 4에서 두 번째 쉘링 시간의 함수로 표현한 PL 변화 그래프이다.
도 6은 (Ahν)2- 관계식(A=흡수, h=플랑크 상수, ν= 광 주파수)을 이용해 샘플 1 내지 4의 광학적 밴드갭을 계산한 결과이다.
도 7의 (a)는 본 발명 실험예에 따른 샘플 1 내지 4의 XRD 패턴이고, (b)는 샘플 4의 저배율 TEM 사진이며, (c)는 샘플 4의 고배율 TEM 사진이다.
도 8은 본 발명 실험예에 따른 샘플 1 내지 4의 PL 스펙트럼을 가우시안 함수 피팅 방법으로 분석한 그래프이다.
도 9의 (a)는 본 발명 실험예에 따른 샘플 1 내지 4의 PL QY 변화 그래프이고, (b)는 샘플 4에서 두 번째 쉘링 시간의 함수로 표현한 PL QY이며, (c)는 샘플 4에서 두 번째 쉘링 시간의 함수로 표현한 UV-vis 스펙트럼 변화이다.
도 10의 (a)는 본 발명 실험예에 따라 제조한 단일 양자점 에미터를 포함하는 백색 QLED 구조를 도시하고, (b)는 실제 소자의 단면 TEM 사진이며, (c)는 밴드다이아그램이고, (d)는 유리 위에 제조한 소자의 백색 발광을, (e)는 PEN 기판 위에 제조한 소자의 백색 발광을 보여준다.
도 11은 본 발명 실험예에 따른 샘플 4의 PESA 측정 결과이다.
도 12의 (a)는 수집된 EL 스펙트럼, (b)는 HE EL 파장에 대해 정규화된 EL 스펙트럼, (c)는 인가된 전압에 따른 함수로서 백색 EL의 CIE 색 좌표이다.
도 13은 CGS/ZnS 양자점의 PL 쇠퇴(decay)를 475 nm(CB-to-VCu 발광용) 및 575nm(DAP 용)에서 측정한 결과이다.
도 14의 (a)는 백색 QLED에서 전압에 따른 전류밀도-휘도 변화, (b)는 전류 효율-EQE-파워 효율 변화, (c)는 CRI-CCT 변화 그래프이다.
도 15는 두 번째 ZnS-쉘링이 20 분간 진행된 CGS/ZnS 양자점을 이용한 백색 QLED의 결과로, (a)는 EL 스펙트럼, (b)는 이에 대응되는 CIE 색 좌표이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a white quantum dot-emitting device according to the present invention.
2 is a schematic view of a quantum dot included in a white quantum dot-emitting device according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing quantum dots included in a white quantum dot-emitting device according to the present invention.
4 is an EDS spectrum of CGS / ZnS quantum dots (samples 1 to 4) prepared by varying the molar ratio of Cu / Ga precursor to 1/1, 1/2, 1/4 and 1/8 according to the experimental example of the present invention .
Fig. 5 (a) shows the absorption spectrum and bandgap variation of samples 1 to 4 according to the experimental example of the present invention, (b) shows the normalized PL spectrum and fluorescence image, (c) It is a PL change graph expressed as a function of time.
Fig. 6 shows the results of calculating the optical bandgaps of Samples 1 to 4 using the ( Ahν ) 2 - relation ( A = absorption, h = Planck's constant, v = optical frequency).
Figure 7 (a) (B) is a low magnification TEM image of Sample 4, and (c) is a high magnification TEM photograph of Sample 4. Fig.
FIG. 8 is a graph showing PL spectra of Samples 1 to 4 according to the experimental example of the present invention by Gaussian function fitting method.
9 (a) is a graph of PL QY variation of samples 1 to 4 according to the experimental example of the present invention, (b) is PL QY expressed as a function of second shelling time in sample 4, And the UV-vis spectral change expressed as a function of the second shelling time.
10 (a) shows a white QLED structure including a single quantum dot emitter manufactured according to the experimental example of the present invention, (b) is a cross-sectional TEM image of an actual device, (c) is a band diagram, (d) shows the white light emission of the device manufactured on the glass, and (e) shows the white light emission of the device manufactured on the PEN substrate.
11 is a PESA measurement result of Sample 4 according to the experimental example of the present invention.
FIG. 12A shows the collected EL spectrum, FIG. 12B shows the EL spectrum normalized to the HE EL wavelength, and FIG. 12C shows the CIE color coordinates of the white EL as a function of the applied voltage.
Figure 13 shows the PL decay of CGS / ZnS quantum dots at 475 nm (CB-to-V Cu For light emission) and 575 nm (for DAP).
14 (a) is a current density-luminance variation according to a voltage in a white QLED, (b) is a current efficiency-EQE-power efficiency variation, and (c) is a graph of CRI-CCT variation.
FIG. 15 shows the results of the white QLED using the CGS / ZnS quantum dot for the second ZnS-Schering ring for 20 minutes, wherein (a) is the EL spectrum and (b) is the CIE color coordinate corresponding thereto.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know.

도 1은 본 발명에 따른 백색 양자점-발광 소자인, QLED를 나타낸 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a QLED as a white quantum dot-emitting device according to the present invention.

도 1과 같이, QLED(1)는, 정공 수송층(40, HTL), 양자점(QD) 발광층(70, EML), 및 전자 수송층(80, ETL)을 포함한다. QD 발광층(70)은 각각 정공 수송층(40)과 전자 수송층(80)으로부터 들어온 홀과 전자를 결합시켜 발광시키는 층이다. 이러한 다층 구조는 기계적 지지 역할을 하는 기판(10) 상부에 형성될 수 있으며, 정공 주입을 위한 양극(20, anode)과 전자 주입을 위한 음극(90, cathode), 그리고 양극(20)과 정공 수송층(40) 사이에 정공 주입층(30, hole injection layer, HIL)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 1, the QLED 1 includes a hole transport layer 40 (HTL), a quantum dot (QD) emission layer 70 (EML), and an electron transport layer 80 (ETL). The QD light emitting layer 70 is a layer that emits light by coupling holes and electrons entered from the hole transporting layer 40 and the electron transporting layer 80, respectively. This multilayer structure can be formed on the substrate 10 serving as a mechanical support and includes a cathode 20 for anode injection and a cathode 90 for injecting electrons, And a hole injection layer (HIL) 30 may be further formed between the anode 40 and the hole injection layer 30.

기판(10)은 투명하고 표면이 편평한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있다. 기판(10)은 오염 물질의 제거를 위해 이소프로필알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용매로 초음파 세척하고 UV-오존 처리를 한 후 사용할 수 있다. 투명 플라스틱 기판을 사용하는 경우 휘어질 수 있는 평면 백색 소자의 제조가 가능하다. The substrate 10 may be a transparent or flat glass substrate or a transparent plastic substrate. The substrate 10 may be used after being ultrasonically cleaned with a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, or methanol, and subjected to UV-ozone treatment, in order to remove contaminants. It is possible to manufacture a flat white device which can be bent when a transparent plastic substrate is used.

양극(20) 및 음극(90)은 금속을 포함하여, 각 투명/불투명 조건에 맞는 금속 산화물이거나 그 외 기타 비산화물의 무기물로 이루어진다. 하부 발광을 위해서 양극(20)은 투명한 ITO, IZO, ITZO, AZO와 같은 투명 전도성 금속으로 이루어질 수 있고, 음극(90)은 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 금속 즉, Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Ag:Mg 합금 등을 사용할 수 있다. The anode 20 and the cathode 90 are made of a metal oxide corresponding to each transparent / opaque condition, including metals, and other non-oxides. The cathode 20 may be made of a transparent conductive metal such as ITO, IZO, ITZO, or AZO, and the cathode 90 may be made of a metal having a small work function such as Ca, Ba, Ca / Al, LiF / Ca, LiF / Al, BaF 2 / Al, BaF 2 / Ca / Al, Al, Mg, and Ag: Mg alloys.

정공 주입층(30)과 정공 수송층(40)은 양극(20)으로부터 정공 주입을 용이하게 해주고, QD 발광층(70)으로의 정공을 전달하는 역할을 한다. 정공 수송층(40)은 유기물 또는 무기물 적용이 가능하며, 유기물인 경우 CBP(4,The hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 facilitate injection of holes from the anode 20 and transfer holes to the QD light emitting layer 70. The hole transport layer 40 may be an organic material or an inorganic material. In the organic material, CBP (4,

4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl), α-NPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1=naphtyl)-1,1'-biphenyl-4,4''-diamine),N'-diphenyl-N, N'-bis (1 = naphtyl) -1,1'-biphenyl-4,4'-diamine ),

TCTA(4,4',4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine), 또는 DNTPD(N, N'-di(4-(N,N'-diphenyl-amino)phenyl)-(4,4 ', 4 "-tris (N-carbazolyl) -triphenylamine) or DNTPD (N, N'-

N.N'-diphenylbenzidine)일 수 있으며, 무기물일 경우에는, NiO 또는 MoO3의 산화물로 이루어질 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 정공 수송층(40)은 유기물이다. 하나의 구체적인 예에서, 상기 정공 주입층(30)은 poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate(PEDOT:PSS), 상기 정공 수송층(40)은 poly(9-vinlycarbazole)(PVK)이다.N.N'-diphenylbenzidine), and in the case of an inorganic material, it may be composed of an oxide of NiO or MoO 3 . According to a preferred embodiment, the hole transport layer 40 is an organic material. In one specific example, the hole injection layer 30 is poly (ethylenedioxythiophene): polystyrene sulphonate (PEDOT: PSS), and the hole transport layer 40 is poly (9-vinlycarbazole) (PVK).

QD 발광층(70)은 본 발명 특유의 양자점을 포함한다. QD 발광층(70)은 용매에 양자점을 포함시킨 분산액을 코팅하는 용액 공정으로 형성할 수 있다. 코팅 방법은 예를 들면, 드롭캐스팅(drop casting), 스핀코팅(spin coating) 또는 스핀캐스팅(spin casting), 딥코팅(dip coating), 분무코팅(spray coating), 흐름코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing) 또는 잉크젯 프린팅 등을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.The QD light emitting layer 70 includes quantum dots specific to the present invention. The QD light emitting layer 70 can be formed by a solution process in which a dispersion containing a quantum dot is coated on a solvent. The coating method may be carried out, for example, by drop casting, spin coating or spin casting, dip coating, spray coating, flow coating, Screen printing or inkjet printing may be used alone or in combination.

여기서 이용하는 양자점은 유기 용매 중에 전구체 물질을 넣고 입자들을 성장시키는 습식 공정에 의해 합성될 수 있다. 입자의 성장 정도에 따라 에너지 밴드갭의 조절에 따른 다양한 파장대의 광을 얻을 수 있다. 이 양자점에 관해서는 아래에 더 상세히 설명하기로 한다. The quantum dots used herein can be synthesized by a wet process in which the precursor material is introduced into an organic solvent and the particles are grown. Depending on the degree of particle growth, various wavelengths of light can be obtained by controlling the energy bandgap. This quantum dot will be described in more detail below.

전자 수송층(80)은 음극(90)으로부터의 전자 주입을 용이하게 해주고, QD 발광층(70)으로 전자를 전송하는 역할을 한다. 이 전자 수송층(80)은 ZnO 나노입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송층(80)은 용매에 ZnO 나노입자를 포함시킨 분산액을 코팅하는 용액 공정으로 QD 발광층(70) 상에 코팅한 후, 상기 용매를 휘발시켜 형성할 수 있다. The electron transport layer 80 facilitates injection of electrons from the cathode 90 and transmits electrons to the QD emission layer 70. The electron transport layer 80 may include ZnO nanoparticles. For example, the electron transport layer 80 may be formed by coating a dispersion containing ZnO nanoparticles in a solvent on a QD emission layer 70 by a solution process, and then volatilizing the solvent.

다음 도 2는 본 발명에 따른 백색 양자점-발광 소자에 포함되는 양자점의 개략적인 도면이다. 2 is a schematic view of quantum dots included in a white quantum dot-emitting device according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에서는 백색 발광 구현을 위하여 단일 종류의 비 Cd-계 양자점(100)을 이용할 것을 제안한다. 이 양자점(100)은 I-Ⅲ-VI계 삼성분계 Cu-Ga-S 또는 Ag-Ga-S, 또는 I-Ⅲ-VI계 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) 코어 양자점(120) 및 ZnS 쉘(130)을 가지는 것이다. Referring to FIG. 2, the present invention proposes to use a single kind of non-Cd-based quantum dot 100 for white light emission. The quantum dot 100 is formed of an I-III-VI system ternary Cu-Ga-S or Ag-Ga-S or I-III-VI system X-In-Ga-S or Zn- (X = Cu, Ag) core quantum dots 120 and ZnS shells 130.

코어 양자점(120)은 I-Ⅲ-VI계 삼성분계 또는 사성분계이면서 Mn이 더 도핑될 수도 있는 것이다. 이러한 코어 양자점(120)과 ZnS 쉘(130)을 형성하면 PL과 양자효율이 향상된다. The core quantum dot 120 is an I-III-VI system ternary or quadrature system, and Mn may be further doped. When the core quantum dots 120 and the ZnS shell 130 are formed, PL and quantum efficiency are improved.

본 발명자들은 I-Ⅲ-VI계 양자점이 단일 조성에서 백색 발광을 하려면 Cu 또는 Ag와, Ga와 S를 반드시 포함하여야 하고, 즉 Cu-Ga-S(이하 CGS) 또는 Ag-Ga-S가 기본이 되어야 하고, 특히 Cu 또는 Ag와, Ga의 비가 1:10 ~ 1:1로서 Cu 또는 Ag가 Ga와 같은 양이거나 약간 부족한 쪽으로 화학적 조성이 맞추어져야 한다는 것을 발견하였다. Cu 또는 Ag와, Ga의 비율이 1/10 이상이면 스펙트럼 조합에 의해 백색 발광이 보이고 비율이 1보다 큰 경우에는 백색 발광이 되지 않는다. The present inventors must include Cu or Ag and Ga and S for the I-III-VI quantum dot to emit white light in a single composition. That is, Cu-Ga-S (CGS) or Ag- And particularly the chemical composition should be adjusted so that the ratio of Cu or Ag and Ga is 1:10 to 1: 1 and Cu or Ag is the same amount or slightly lacking as Ga. When the ratio of Cu or Ag and Ga is 1/10 or more, white light emission is seen by the combination of spectra, and when the ratio is larger than 1, white light emission does not occur.

한편, CGS 또는 Ag-Ga-S 기본 삼성분계 조성에 In 또는 Zn를 합금화(alloying)하여 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag)도 백색 발광을 하는 것을 발견하였다. On the other hand, four-component X-In-Ga-S or Zn-X-Ga-S (X = Cu, Ag) can be formed by alloying In or Zn with the basic ternary composition of CGS or Ag- .

그리고, 삼성분계에서와 마찬가지로, X : (In + Ga) 또는 X : (Zn + Ga)은 1:10 ~ 1:1임이 바람직하다. 특히, 상기 사성분계 X-In-Ga-S에서 In : Ga = (1-x) : x이라 하거나 상기 사성분계 Zn-X-Ga-S에서 Zn : Ga = (1-x) : x이라 할 경우, 0.5 < x < 1일 수 있다. 이와 같이 Ga과 그를 일부 치환할 수 있는 In 또는 Zn간의 구성비를 조절하는 것은 파장의 특성을 조절하기 위하여 수행하는 것이지만 Cu 또는 Ag와, Ga의 비율이 조정되는 가운데에 Ga과 In 또는 Zn의 조성비 조절이 이루어지는 것은 본 발명의 특유한 사항이다. 이러한 조성 조건 하에서 사성분계 코어 양자점은 청색에서 적색 영역까지의 매우 넓은 발광 스펙트럼을 구현할 수 있다. As in the ternary system, it is preferable that X: (In + Ga) or X: (Zn + Ga) is 1:10 to 1: 1. Particularly, it is preferable that In: Ga = (1-x): x in the quaternary component X-In-Ga-S or Zn: Ga = (1-x): x in the quaternary component Zn-X- 0.5 < x < 1. The adjustment of the composition ratio between Ga and In or Zn which can partially substitute Ga is performed to control the wavelength characteristic. However, the composition ratio of Ga, In, or Zn is controlled while adjusting the ratio of Cu or Ag and Ga. Is a peculiar matter of the present invention. Under these composition conditions, the quaternary core quantum dot can realize a very broad emission spectrum from blue to red region.

코어 양자점(120)은 다양한 결함을 내부에 포함하고, 이 결함을 통해 다양한 발광이 이루어지기 때문에 넓은 발광 대역을 얻을 수 있다. 그리고, 코어 양자점(120)의 조성 제어를 통해 다양한 발광 파장 조절이 가능하다. The core quantum dot 120 includes various defects therein, and a wide emission band can be obtained because various light emission is performed through the defect. Various emission wavelengths can be controlled by controlling the composition of the core quantum dot 120.

위와 같은 I-Ⅲ-VI계 기본 조성을 통하여 본 발명에 따른 양자점(100)은 백색 발광 스펙트럼을 갖는다. I-Ⅲ-VI계 기본 조성에 Mn을 도핑하면 백색 발광 스펙트럼 내에서도 색 온도를 조절하여 쿨화이트에서 웜화이트까지 색 온도 조절이 더욱 가능해진다. Mn이 도핑되면서 삼성분계 양자점인 경우 Mn : Cu 또는 Mn : Ag 몰비는 0 초과 0.5 이하일 수 있고, Mn이 도핑되면서 사성분계 양자점인 경우 Mn : X 몰비는 0 초과 0.5 이하일 수 있다. 이러한 몰비가 0을 초과하여야 Mn이 도핑된 것이다. 몰비는 0.5보다 커지면 이차상이 발생하거나 색 온도 변화가 미미하므로 0.5 이하로 할 수 있다. Through the basic composition of the I-III-VI system, the quantum dot 100 according to the present invention has a white emission spectrum. When Mn is doped into the basic composition of I-III-VI system, the color temperature can be adjusted even within the white emission spectrum, and the color temperature can be further controlled from cool white to warm white. The Mn: Cu or Mn: Ag molar ratio in the case of a ternary quantum dot may be more than 0 and 0.5 or less in the case of doping with Mn, and the Mn: X molar ratio in the case of a quaternary quantum dot with Mn doping may be 0 or more and 0.5 or less. If such molar ratio exceeds 0, Mn is doped. When the molar ratio is larger than 0.5, the secondary phase may occur or the color temperature change may be insignificant.

일반적으로 양자점 안에 도펀트를 치환형이나 틈새형으로 도핑하는 것은 상당히 까다로운 면이 있는데, 이것은 양자점 격자가 도펀트를 방출하려는 경향이 있기 때문이다. 따라서, 단순히 양자점을 합성하는 동안에 도펀트를 동시에 도핑하려는 시도는 좋은 결과를 가져오기 어렵다. 본 발명에서는 코어 양자점(120)을 일단 성장시킨 후에 Mn을 표면 흡착시키고 나중에 ZnS 쉘(130)을 형성하는 동안에 이 Mn을 코어 양자점(120) 안으로 확산시키는 방법도 제안한다.In general, doping a dopant in a quantum dot as a substitutional or interstitial type is quite tricky because the quantum dot lattice tends to emit a dopant. Therefore, attempts to simultaneously dopant the dopant while synthesizing the quantum dots simply do not produce good results. In the present invention, a method of diffusing Mn into the core quantum dot 120 during surface adsorption of Mn after forming the core quantum dot 120 once and forming ZnS shell 130 later is also proposed.

ZnS 쉘(130)은 이중으로 형성될 수 있다. 즉 도시한 바와 같이 점선으로 표시한 부분까지 먼저 ZnS 쉘을 형성한 후 실선으로 표시한 부분까지 나머지 ZnS 쉘을 형성할 수 있다. 특히 아래 설명하는 바와 같이 ZnS 쉘 형성 공정은 연속적으로 수행하기 때문에 ZnS 쉘(130) 안의 층 구별은 사실상 없을 수 있다. 각 층은 조성이 다를 수 있다. 이 때의 조성은 점선을 기준으로 불연속적으로 변할 수도 있고 ZnS 쉘(130) 전체에 걸쳐 연속적으로 변할 수도 있다. 이러한 이중의 ZnS 쉘(130)은 패시베이션 효과가 탁월하다. 이에 따라 양자점(100)의 양자효율이 개선될 수 있다. The ZnS shell 130 may be formed in a double-layer structure. That is, as shown in the figure, the ZnS shell may be formed up to the portion indicated by the dotted line, and then the remaining ZnS shell may be formed to the portion indicated by the solid line. In particular, since the ZnS shell forming process is performed continuously as described below, the layer discrimination in the ZnS shell 130 may be virtually absent. Each layer may have a different composition. The composition at this time may be discontinuously changed on the basis of a dotted line or may be continuously changed over the entire ZnS shell 130. This double ZnS shell 130 has excellent passivation effect. The quantum efficiency of the quantum dot 100 can be improved.

이와 같이 본 발명에 따르면, I-Ⅲ-VI계 삼성분계 Cu-Ga-S 또는 Ag-Ga-S, 또는 I-Ⅲ-VI계 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) 코어 양자점(120) 및 ZnS 쉘(130)을 가지는 양자점(100)을 사용하여 청색에서 적색 영역까지의 매우 넓은 발광 스펙트럼을 구현할 수 있다. 이에 따라 한 종류의, 즉 단일 양자점을 사용하여도 EL 소자에서 백색 발광을 구현할 수 있게 된다. 또한 이러한 양자점(100)은 높은 양자효율을 가질 수 있다. As described above, according to the present invention, the I-III-VI system ternary Cu-Ga-S or Ag-Ga-S or I- It is possible to realize a very wide emission spectrum from the blue region to the red region by using the quantum dot 100 having the S (X = Cu, Ag) core quantum dot 120 and the ZnS shell 130. Accordingly, it is possible to realize white light emission in the EL element even by using one type, that is, a single quantum dot. The quantum dot 100 may have a high quantum efficiency.

더 나아가 본 발명에서는 Mn을 도핑하기 때문에 백색 발광 스펙트럼 내에서의 색 온도 조절이 가능해진다. Mn 농도를 조절하면 PL 양자효율은 유지한 채로 쿨화이트에서 웜화이트까지 스펙트럼을 시스템적으로 조절할 수 있다. 뿐만 아니라 ZnS 쉘링 시간을 조절하여 쿨화이트에서 웜화이트까지 원하는 색 온도를 낼 수 있다. Furthermore, in the present invention, the doping of Mn makes it possible to control the color temperature in the white light emission spectrum. By adjusting the Mn concentration, the spectrum can be systematically adjusted from cool white to warm white while maintaining the PL quantum efficiency. In addition, the ZnS shelling time can be adjusted to achieve the desired color temperature from cool white to warm white.

본 발명과 같이 단일 종류의 비 Cd-계 양자점을 이용해서 백색 발광을 구현하는 예는 아직까지 알려져 있지 않다. 단일 종류의 양자점을 이용하는 경우에는 여러 종류의 양자점을 이용하는 경우에 비하여 제어해야 할 변수가 줄어들기 때문에 재현성이 좋은 소자를 제조할 수 있는 이점이 있다. An example of realizing white light emission using a single kind of non-Cd-based quantum dot as in the present invention is not yet known. In the case of using a single kind of quantum dot, since the number of variables to be controlled is reduced as compared with the case of using various kinds of quantum dots, there is an advantage that a device with good reproducibility can be manufactured.

한편, 코어 양자점(120)은 핫 콜로이드(hot colloid) 방법, 용매열(solvothermal) 방법, 또는 가열(heating-up)이나 핫-인젝션(hot-injection)을 통하여 제조할 수 있고, ZnS 쉘(130)은 양이온 교환 공정(cation exchange process), 용매열 방법 등으로도 수행될 수 있는데, 아래에서 바람직한 제조방법의 실시예를 설명한다. On the other hand, the core quantum dot 120 can be fabricated through a hot colloid method, a solvothermal method, or heating-up or hot-injection, and the ZnS shell 130 ) Can also be carried out by a cation exchange process, a solvent heating method and the like. Hereinafter, preferred embodiments of the production method will be described.

도 3은 본 발명에 따른 백색 양자점-발광 소자에 포함되는 양자점 제조방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다. 본 실시예에서는 CGS 코어 양자점을 형성하는 경우를 예로 들지만 다른 종류의 코어 양자점을 형성하는 경우도 아래 설명으로부터 쉽게 알 수 있을 것이다. FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing quantum dots included in a white quantum dot-emitting device according to the present invention. In this embodiment, the case of forming the CGS core quantum dot is taken as an example, but the case of forming the core quantum dots of other kinds will be easily understood from the following description.

먼저 전구체 및 용매를 혼합하고 가열하는 등의 방법으로 코어 양자점(120), 바람직하게는 CGS 코어 양자점을 형성한다(도 3의 단계 S100). 본격적인 양자점을 성장시키기 위하여 전구체와 용매의 혼합 용액에 황 소스를 주입할 수 있다. 코어 양자점(120)을 형성하는 반응 온도는 120~350℃, 반응 시간은 1초~60분 범위로 할 수 있다.First, the core quantum dots 120, preferably the CGS core quantum dots are formed by mixing and heating the precursor and the solvent (step S100 in Fig. 3). To grow full-scale quantum dots, a sulfur source can be injected into a mixed solution of a precursor and a solvent. The reaction temperature for forming the core quantum dot 120 may range from 120 to 350 DEG C, and the reaction time may range from 1 second to 60 minutes.

코어 양자점(120)을 성장시키기 위한 출발 물질은 구리 전구체인 요오드화 구리, 갈륨 전구체인 요오드화 갈륨, 황 전구체인 1-도데칸티올(Dodecanethiol), 그리고 용매인 올레일아민(Oleylamine)을 기본 조합으로 할 수 있다. 본격적인 CGS 코어 형성을 위해 주입되는 황 소스는 황(sulfur)이며, S-옥타데센(octadecene) 형태를 사용할 수 있다.The starting material for growing the core quantum dot 120 is a combination of copper iodide as a copper precursor, gallium iodide as a gallium precursor, 1-dodecanethiol as a sulfur precursor, and oleylamine as a solvent . The sulfur source injected for full-scale CGS core formation is sulfur and can be of the octadecene type.

출발 물질의 비율은 앞서 언급한 바와 같이 Cu:Ga=1:10~1:1의 범위로 한다. 예를 들어 0.5 mmol의 Ga 전구체를 사용하는 경우, 이 때 적용될 수 있는 1-도데칸티올의 양은 0~10mL이고, 올레일아민의 양은 1~50mL이며, 황의 양은 0.1~10 mmol 이다. The ratio of the starting materials is set in the range of Cu: Ga = 1: 10 to 1: 1 as mentioned above. For example, when 0.5 mmol of Ga precursor is used, the amount of 1-dodecanethiol that can be applied at this time is 0 to 10 mL, the amount of oleylamine is 1 to 50 mL, and the amount of sulfur is 0.1 to 10 mmol.

구리 전구체의 경우 요오드화 구리 이외에 아세트산 구리, 브롬화 구리, 염화 구리 등을 사용할 수도 있다. 갈륨 전구체의 경우 요오드화 갈륨 이외에 아세트산 갈륨, 염화 갈륨, 갈륨 아세틸아세토네이트(acetylacetonate) 등을 사용할 수도 있다. 황 전구체의 경우 1-도데칸티올 이외에 옥탄티올(octanethiol), 헥사데칸티올(hexadecanethiol), 데칸티올(decanethiol) 등과 같은 다양한 알킬티올(alkyl thiol)계를 사용할 수 있다. 용매의 경우 올레일아민 이외에 도데실아민(dodecylamine), 트리옥틸아민(trioctylamine) 등과 같은 다양한 지방 아민(fatty amine)계를 사용할 수 있다. In the case of the copper precursor, in addition to copper iodide, copper acetate, copper bromide, copper chloride and the like may be used. In the case of the gallium precursor, in addition to gallium iodide, gallium acetate, gallium chloride, gallium acetylacetonate and the like may be used. In the case of the sulfur precursor, various alkylthiol-based compounds such as octanethiol, hexadecanethiol, decanethiol, etc. may be used in addition to 1-dodecanethiol. In the case of a solvent, various fatty amines such as dodecylamine, trioctylamine and the like may be used in addition to oleylamine.

그런 다음, 코어 양자점(120) 표면에 Mn을 흡착시킨다(도 3의 단계 S110). 이 단계는 Mn을 도핑하고자 하는 경우에만 수행하므로 선택적인 단계이다. Then, Mn is adsorbed on the surface of the core quantum dot 120 (step S110 in FIG. 3). This step is an optional step because it is performed only when it is desired to dope Mn.

이 단계는 Mn 도펀트 스톡 용액을 적용하여 수행할 수 있다. 예를 들어 Mn 도펀트 스톡 용액은 망간 아세테이트와 같은 Mn 전구체를 옥타데센과 올레산에 녹여 제조한 것을 이용할 수 있다. This step can be performed by applying an Mn dopant stock solution. For example, the Mn dopant stock solution may be prepared by dissolving an Mn precursor such as manganese acetate in octadecene and oleic acid.

이후 코어 양자점(120)에 ZnS 스톡 용액을 적용하여 ZnS 쉘(130)을 형성한다(도 3의 단계 S120). 도 3의 단계 S110을 수행하였다면, 단계 S120에서, 표면에 흡착되어 있던 Mn은 코어 양자점(120) 안으로 확산하여 들어가게 된다. The ZnS stock solution is then applied to the core quantum dots 120 to form a ZnS shell 130 (step S120 in FIG. 3). If step S110 of FIG. 3 is performed, the Mn adsorbed on the surface diffuses into the core quantum dot 120 at step S120.

표면에 흡착시킨 Mn이 전부 코어 양자점(120) 안으로 확산하여 들어가는 것은 아니고 ZnS 스톡 용액을 적용하는 과정 등에서 많은 양이 제거가 된다. 따라서, 최종 결과물 안의 목표하는 Mn 농도보다는 높은 농도로 Mn 도펀트 스톡 용액을 제조할 필요가 있다. Not all of the Mn adsorbed on the surface diffuses into the core quantum dots 120 but a large amount is removed in the process of applying the ZnS stock solution. Thus, it is necessary to prepare the Mn dopant stock solution at a concentration higher than the target Mn concentration in the final product.

ZnS 쉘(130)을 형성하는 단계는 두 번 이상 연속하여 수행할 수 있다. 이 때, 각 단계의 ZnS 스톡 용액의 농도 및 반응 온도와 시간을 달리할 수 있다. 두 번째 반응시 온도가 더 높거나 시간이 더 길 수 있다. The step of forming the ZnS shell 130 may be performed two or more times in succession. At this time, the concentration and the reaction temperature and time of the ZnS stock solution in each step may be different. The temperature of the second reaction may be higher or longer.

예를 들어, 코어 양자점(120)에 대하여 일차적으로 ZnS 스톡 용액을 적용하여 ZnS 쉘을 1차 형성한 후, 그 결과물에 다른 ZnS 스톡 용액을 적용하여 ZnS 쉘을 2차 형성한다. For example, a ZnS stock solution is first applied to the core quantum dot 120 to form a ZnS shell first, and then another ZnS stock solution is applied to the resultant to form a ZnS shell secondarily.

단계 S120의 첫 번째 ZnS 스톡 용액은 Zn 전구체인 아세트산 아연, 황 전구체인 1-도데칸티올, 용매인 옥타데센과 올레산을 기본 조합으로 하여 제조할 수 있다. 이 때, 아연 전구체의 경우, 아세트산 아연 이외에 스테아르산 아연, 아연산화물, 아연질화물, 아연 아세틸아세토네이트 등이 사용될 수 있고, 황 전구체의 경우도 상술한 다른 종류의 알킬티올계 등이 사용될 수 있다. 올레산의 경우 스테아르산, 미리스트산(myristic acid) 등이 사용될 수 있다. The first ZnS stock solution in step S120 can be prepared by using zinc acetate as the Zn precursor, 1-dodecanethiol as the sulfur precursor, and octadecene and oleic acid as the solvent. In this case, zinc stearate, zinc oxide, zinc nitride, zinc acetylacetonate, and the like may be used in addition to zinc acetate in the case of zinc precursor, and other types of alkyl thiol and the like may be used in the case of sulfur precursor. In the case of oleic acid, stearic acid, myristic acid and the like may be used.

단계 S120의 첫 번째 ZnS 쉘 반응 온도는 200~280℃ 범위이며, 반응 시간은 1분~2시간 범위로 할 수 있다. The first ZnS shell reaction temperature in step S120 is in the range of 200 to 280 ° C, and the reaction time can be in the range of 1 minute to 2 hours.

단계 S120의 두 번째 ZnS 스톡 용액은 단계 S120의 첫 번째 ZnS 스톡 용액과 다른 종류의 것으로 할 수 있다. 예를 들어, Zn 전구체인 스테아르산 아연, 황 전구체인 1-도데칸티올, 용매인 옥타데센을 기본 조합으로 하여 제조할 수 있다. 이 때, 아연 전구체의 경우, 스테아르산 아연 이외에 아세트산 아연, 아연산화물, 아연질화물, 아연 아세틸아세토네이트 등이 사용될 수 있고, 황 전구체의 경우도 상술한 다른 종류의 알킬티올계 등이 사용될 수 있다. The second ZnS stock solution of step S120 may be of a different kind than the first ZnS stock solution of step S120. For example, zinc stearate as a Zn precursor, 1-dodecanethiol as a sulfur precursor, and octadecene as a solvent can be produced as a basic combination. At this time, in the case of the zinc precursor, zinc acetate, zinc oxide, zinc oxide, zinc acetylacetonate and the like may be used in addition to zinc stearate, and in the case of a sulfur precursor, the above-mentioned other alkyl thiol compounds may be used.

단계 S120의 두 번째 ZnS 쉘 반응 온도는 180~300℃ 범위이며, 반응 시간은 1분~24시간 범위로 할 수 있다.The second ZnS shell reaction temperature in step S120 is in the range of 180 to 300 ° C, and the reaction time can be in the range of 1 minute to 24 hours.

이하, 구체적인 실험예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific experimental examples.

코어 양자점 형성: Core quantum dot formation:

Cu/Ga 전구체 몰 비가 1/1, 1/2, 1/4, 및 1/8인 4 가지 코어 양자점을 형성하였다(각 몰 비에 따라 샘플 1 내지 4라고 명명함). 대표적인 예를 들면, Cu/Ga 전구체 몰 비가 1/8인 샘플 4 CGS 코어 양자점을 합성하기 위해 0.0625 mmol의 요오드화 구리, 0.5 mmol의 요오드화 갈륨, 0.5 mL의 1-도데칸티올(DDT)과 5 mL의 올레일아민(OLA)을 50 mL 플라스크(three-neck flask)에 넣어 혼합 용액을 제조하고 디가스(degas)와 퍼징(purging)을 실시한 후 180℃로 가열하였다.Four core quantum dots with a Cu / Ga precursor molar ratio of 1/1, 1/2, 1/4, and 1/8 were formed (samples 1-4 according to their molar ratios). For example, to synthesize a sample 4 CGS core quantum dot having a Cu / Ga precursor molar ratio of 1/8, 0.0625 mmol of copper iodide, 0.5 mmol of gallium iodide, 0.5 mL of 1-dodecanethiol (DDT) and 5 mL (OLA) was placed in a 50-mL three-neck flask to prepare a mixed solution, degassed and purged, and then heated to 180 ° C.

200℃ 2 mL의 1-옥타데센(ODE)에 2 mmol의 황(S)을 녹여 제조한 황 스톡 용액을 위 혼합 용액에 빠른 속도로 주입하고 5분간 유지시켜 CGS 코어 양자점을 성장시켰다. 200 ºC A sulfur stock solution prepared by dissolving 2 mmol of sulfur (S) in 2 mL of 1-octadecene (ODE) was rapidly injected into the above mixed solution and maintained for 5 minutes to grow CGS core quantum dots.

ZnS 쉘 형성: ZnS shell formation:

코어 양자점에 ZnS를 코팅하기 위해서 4 mmol의 아세트산 아연, 2 mL 1-DDT, 2 mL 1-ODE와 4 mL 올레산(OA)으로 이루어진 제1 ZnS 스톡 용액을 220℃에서 각 양자점이 담긴 용액에 천천히 적하한 후 30분간 유지하였다(첫번째 쉘링). To coat the core quantum dots with ZnS, a first ZnS stock solution consisting of 4 mmol of zinc acetate, 2 mL of 1-DDT, 2 mL of 1-ODE and 4 mL of oleic acid (OA) was added slowly to the solution containing each quantum dot at 220 ° C. After the addition, it was kept for 30 minutes (first shelling).

이어서, 8 mmol의 스테아르산 아연, 4 mL 1-DDT, 8 mL 1-ODE으로 이루어진 제2 ZnS 스톡 용액을 위의 반응물이 담긴 플라스크에 천천히 적하하였고, 이러한 두 번째 쉘 형성 공정은 250℃에서 20-90분 사이의 다양한 시간으로 유지하였다(두번째 쉘링).Then, a second ZnS stock solution consisting of 8 mmol of zinc stearate, 4 mL of 1-DDT and 8 mL of 1-ODE was slowly added dropwise to the flask containing the above reactant, and this second shell- -90 minutes (second shelling).

이와 같은 방법으로 합성된 CGS/ZnS 양자점은 헥산과 에탄올을 첨가하여 침전시키고 원심분리기를 이용하여 반응 부산물을 제거하였다. 마지막으로 정제 공정을 통해 얻은 양자점들을 클로로폼에 재분산하여 소자 제조에 이용하였다. The CGS / ZnS quantum dots synthesized by this method were precipitated by adding hexane and ethanol, and the reaction byproducts were removed using a centrifuge. Finally, the quantum dots obtained by the refining process were redispersed in chloroform and used for device fabrication.

ZnO 나노입자(NP) 형성: Formation of ZnO nanoparticles (NP):

ZnO 나노입자는 용액-침전 화학 방법을 통해 합성하였다.ZnO nanoparticles were synthesized by solution - precipitation method.

5 mmol의 TMAH(tetramethylammoniumhydroxide) 및 10 ml의 에탄올을 포함하는 투명 용액을 실온에서 3 mmol의 Zn acetate dihydrate가 30 ml의 DMSO(dimethyl sulfoxide) 안에 용해되어 있는 양이온 용액에 천천히 추가한 후 온도를 유지하며 1시간 동안 유지하였다. 합성된 ZnO 나노입자를 과량의 아세톤으로 침전시키고 광학 특성 분석 및 전자 수송층(이하, ETL) 스핀 코팅을 위해 에탄올에 재분산시켰다. 5 mmol of tetramethylammoniumhydroxide (TMAH) and 10 ml of ethanol was slowly added at room temperature to a solution of 3 mmol of Zn acetate dihydrate dissolved in 30 ml of DMSO (dimethyl sulfoxide) And maintained for 1 hour. The synthesized ZnO nanoparticles were precipitated with excess acetone and redispersed in ethanol for optical characterization and spin coating of electron transport layer (hereinafter ETL).

QLED 제조: QLED Manufacturing:

위에서 제조한 단일 양자점의 에미터를 포함하는 백색 전기 발광 소자를 제조하였다. 적층 순서는 ITO / PEDOT:PSS HIL / PVK HTL / CGS/ZnS QD EML / ZnO NP ETL /Al이다. A white electroluminescent device including the above emitter of a single quantum dot was prepared. The stacking order is ITO / PEDOT: PSS HIL / PVK HTL / CGS / ZnS QD EML / ZnO NP ETL / Al.

먼저, 패터닝된 ITO 양극을 가지는 유리 기판을 증류수, 아세톤 및 이소프로판올로 각각 세척한 다음 UV-오존으로 20분간 처리하였다. poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate (PEDOT:PSS)(AI 4083)을 3000rpm에서 60초간 스핀코팅하고 150℃ N2 분위기에서 30분간 베이크하여 24 nm 두께의 HIL을 형성하였다. HIL 상부에 5 ml 클로로벤젠에 0.05g PVK(평균 MW=25000-50000)가 용해된 용액을 3000rpm에서 60초간 스핀코팅하고 HIL에서와 동일한 조건으로 베이크하여 28nm 두께의 HTL을 형성하였다. First, the glass substrate having the patterned ITO anode was washed with distilled water, acetone and isopropanol, respectively, and treated with UV-ozone for 20 minutes. Coated with poly (ethylenedioxythiophene): polystyrene sulphonate (PEDOT: PSS) (AI 4083) at 3000 rpm for 60 seconds and baked at 150 ° C for 30 minutes in an N 2 atmosphere to form a 24 nm thick HIL. A solution of 0.05 g PVK (average M W = 25000-50000) dissolved in 5 ml of chlorobenzene was spin-coated at 3000 rpm for 60 seconds on the HIL and baked under the same conditions as in HIL to form a 28 nm thick HTL.

375nm에서 광학 밀도 0.8을 가지도록 조정된(QD 농도가 대략 4 mg/ml) CGS/ZnS의 헥산 분산액을 HTL 상에 2000rpm에서 20초간 스핀코팅하고 실온에서 건조하였다. QD EML 형성 후에는, ZnO 나노입자 에탄올 분산액(농도 28~30 mg/ml)을 1500rpm에서 60초간 스핀코팅하고 60℃에서 30분간 베이크하여 44nm 두께 ZnO NP ETL을 형성하였다. A hexane dispersion of CGS / ZnS adjusted to have an optical density of 0.8 at 375 nm (QD concentration approximately 4 mg / ml) was spin coated on HTL at 2000 rpm for 20 seconds and dried at room temperature. After formation of the QD EML, a ZnO nanoparticle ethanol dispersion (concentration of 28-30 mg / ml) was spin coated at 1500 rpm for 60 seconds and baked at 60 ° C for 30 minutes to form a 44 nm thick ZnO NP ETL.

마지막으로 선형 금속 마스크를 통한 열 증발법에 의해 100nm 두께의 Al 음극을 형성하여 소자의 제조를 완료하였다. Finally, a 100 nm thick Al cathode was formed by thermal evaporation through a linear metal mask to complete the device.

유리 기판 대신 PEN 기판을 사용한 소자도 제조하였다. A device using a PEN substrate instead of a glass substrate was also fabricated.

평가 툴: Evaluation tools:

양자점의 UV-Vis 흡수 및 PL 스펙트럼은 각각 흡수 분광장치(Shimadzu, UV-2450) 및 500 W 크세논 램프-장착된 분광광도계(PSI Inc., Darsa Pro-5200)를 가지고 기록하였다. 희석된 양자점 분산액의 PL 양자효율 절대값은 PL QY 측정 시스템(C9920-02, Hamamatsu)을 가지고 평가하였다. UV-Vis absorption and PL spectra of the quantum dots were recorded with an absorption spectrometer (Shimadzu, UV-2450) and a 500 W xenon lamp-mounted spectrophotometer (PSI Inc., Darsa Pro-5200). The PL quantum efficiency absolute value of the diluted quantum dot dispersion was evaluated with a PL QY measuring system (C9920-02, Hamamatsu).

양자점의 조성 분석은 10kV에서 작동하는 EDS 설치 전계 발광 주사 전자 현미경(JEOL-7800F)을 이용하여 수행하였다. Cu Kα 복사를 사용하는 분말 X-선 회절(XRD)(Rigaku, Ultima IV)를 이용해 양자점의 구조를 해석하였다. The composition analysis of the quantum dots was performed using an EDS-installed electroluminescence scanning electron microscope (JEOL-7800F) operating at 10 kV. Cu K α The structures of quantum dots were analyzed using powder X-ray diffraction (XRD) (Rigaku, Ultima IV) using radiation.

양자점 및 QLED의 단층 이미지를 얻기 위하여, 200kV에서 작동하는 Tecnai G2 F20를 이용해 TEM 작업을 수행하였다. 듀테륨 램프(입력 파워 500 nW) 장착된 PESA(Riken Keiki AC-2 광전자 분광기)를 이용해 Cu/Ga=1/8인 샘플 4 CGS/ZnS 양자점의 VBM(valence band maximum)을 추정하였다. PESA 측정을 위해, 각각의 양자점 분산액을 ITO 유리 기판에 스핀 코팅함으로써 ~20nm 두께의 양자점 필름을 준비하였다. 분해 PL 잔광 곡선을 수집하기 위해, 양자점 분산액은 355nm 펄스 Nd:YAG 레이저(Spectron Laser System SL802G)를 가지고 여기시켰다. 발광은 75cm 모노크로메이터(ActonResearch Corp. Pro-750)에 의해 분산시키고 광증폭기(Hamamatsu-Photonics Co. R928)를 이용해 증폭시켰다. 데이터는 LeCloy 9301 디지털 저장 오실로스코프로 기록하였다. In order to obtain a tomographic image of QDED and QDED, TEM operation was performed using Tecnai G2 F20 operating at 200 kV. The VBM (valence band maximum) of a sample 4 CGS / ZnS quantum dot with Cu / Ga = 1/8 was estimated using a PESA (Riken Keiki AC-2 Photoelectron Spectroscope) equipped with a deuterium lamp (input power 500 nW). For PESA measurement, a quantum dot film having a thickness of ~ 20 nm was prepared by spin-coating each quantum dot dispersion on an ITO glass substrate. To collect the decomposition PL afterglow curve, the quantum dot dispersion was excited with a 355 nm pulsed Nd: YAG laser (Spectron Laser System SL802G). The luminescence was dispersed by a 75 cm monochromator (Acton Research Corp. Pro-750) and amplified using an optical amplifier (Hamamatsu-Photonics Co. R928). Data were recorded on a LeCroy 9301 digital storage oscilloscope.

QLED의 EL 스펙트럼, 상관 색 온도(CCT), CIE(Commission Internationale de l’Eclairage) 색 좌표, CRI 및 휘도-전류 밀도-전압 특성은 대기압하 Keithley 2400 전압 및 전류 소스와 결합된 Konica-minolta CS-2000 분광복사기를 이용해 측정하였다. The EL spectrum of the QLED, Correlated Color Temperature (CCT), Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) color coordinates, CRI and luminance-current density-voltage characteristics were measured using the Konica-minolta CS- 2000 spectrophotometer.

결과: result:

도 4는 Cu/Ga 전구체 몰 비를 1/1, 1/2, 1/4 및 1/8로 달리 하여 제조한 (샘플 1 내지 4) CGS/ZnS QD의 EDS 스펙트럼이다. 제조 후 실제 양자점 안에서는 Cu/Ga 몰 비가 살짝 큰, 0.14, 0.29, 0.55, 및 1.13으로 평가가 되었다. 4 is an EDS spectrum of CGS / ZnS QD prepared by varying the molar ratio of Cu / Ga precursor to 1/1, 1/2, 1/4 and 1/8 (Samples 1 to 4). In the actual quantum dots after the fabrication, the Cu / Ga molar ratio was slightly higher, 0.14, 0.29, 0.55, and 1.13, respectively.

도 5의 (a)는 본 발명 실험예에 따른 샘플 1 내지 4의 흡수(absorption) 스펙트럼과 밴드갭 변화, (b)는 정규화된 PL 스펙트럼 및 형광 이미지, (c)는 샘플 4에서 두 번째 쉘링 시간의 함수로 표현한 PL 변화 그래프이다. Fig. 5 (a) shows the absorption spectrum and bandgap variation of samples 1 to 4 according to the experimental example of the present invention, (b) shows the normalized PL spectrum and fluorescence image, (c) It is a PL change graph expressed as a function of time.

도 5의 (a)를 참조하면, Cu/Ga 몰 비가 감소함에 따라 흡수 스펙트럼은 청색-천이(blue-shift)한다. Referring to FIG. 5A, the absorption spectrum is blue-shifted as the Cu / Ga molar ratio decreases.

도 6은 (Ahν)2- 관계식(A=흡수, h=플랑크 상수, ν= 광 주파수)을 이용해 각 QD의 광학적 밴드갭을 계산한 결과이다. 도 5의 (a) 박스 그림으로도 표현한 바와 같이, Cu/Ga 몰 비가 감소함에 따라 밴드갭은 2.5eV에서 3.1eV로 거의 선형적으로 증가한다. 6 shows the result of calculating the optical bandgap of each QD using the ( Ahν ) 2 - relation ( A = absorption, h = Planck's constant, v = optical frequency). As shown in the box diagram of FIG. 5 (a), as the molar ratio of Cu / Ga decreases, the bandgap increases almost linearly from 2.5 eV to 3.1 eV.

QD 크기에 Cu/Ga 몰 비에 미칠 수 있는 잠재적인 영향을 조사하기 위해, CGS/ZnS QD에 대해 XRD 패턴을 비교하여 보았다. 도 7의 (a)는 본 발명 실험예에 따른 샘플 1 내지 4의 XRD 패턴이다. 도 7의 (a)에서와 같이, 모두 archetypal tetragonal chalcopyrite 구조를 나타내었고, 모두 FWHM이 동일하여, QD 샘플에 크기 차이는 없는 것을 알 수 있고, 위에서 본 바와 같은 밴드갭 변화는 순전히 Cu 부족 정도에 따른 것이라는 것을 알 수 있다.In order to investigate the potential effects of Cu / Ga molar ratio on QD size, we compared XRD patterns for CGS / ZnS QD. Figure 7 (a) XRD patterns of Samples 1 to 4 according to Experimental Example of the present invention. As shown in FIG. 7 (a), all of the archetypal tetragonal chalcopyrite structures are shown, and all the FWHMs are the same. As a result, it can be seen that there is no difference in the size of the QD samples. As shown in FIG.

서로 다른 샘플들에 대해 TEM 관찰을 해 보아도 유의미한 수준의 크기 차이는 관찰되지 않았다. 도 7의 (b)는 대표적인 샘플 4의 저배율 TEM 사진이고, (c)는 샘플 4의 고배율 TEM 사진이다. 여기서 보는 바와 같이 양자점 크기는 대략 3.8-4.6 nm 범위를 가진다. TEM observations of different samples showed no significant difference in size. 7B is a low magnification TEM photograph of a representative sample 4, and FIG. 7C is a high magnification TEM photograph of the sample 4. FIG. As can be seen, the size of the quantum dots is in the range of approximately 3.8-4.6 nm.

다시 도 5로 돌아가 (b)를 참조하면, 두 번째 ZnS 쉘링을 모두 똑같이 40분 동안 한 것들인데 Cu/Ga 몰 비가 감소함에 따라 전체적으로 청색 천이하고 밴드갭이 증가하며 파장 변조가 가능하다는 것을 확인할 수 있다. 보다 구리 부족한 양자점일수록 PL이 넓어지는 것을 확인할 수 있는데, 이것은 다른 가시광 발광 I-III-VI 양자점들에서는 관찰할 수 없는, 본 발명에 따른 양자점에서 특이한 사항이다.Referring back to FIG. 5, referring again to FIG. 5 (b), it can be seen that the second ZnS shell rings are all equally conducted for 40 minutes. As the Cu / Ga molar ratio decreases, the blue transition and the band gap increase as a whole, have. It can be confirmed that the PL is wider at the Cu-deficient quantum dots than at the quantum dots according to the present invention, which can not be observed at other visible light emission I-III-VI quantum dots.

도 8은 본 발명 실험예에 따른 샘플 1 내지 4의 PL 스펙트럼을 가우시안 함수 피팅 방법으로 분석한 그래프이다. 각 PL은 주가 되는 고 에너지(high-energy :HE) 발광과 이차적인 저 에너지(low- energy :LE) 발광으로 분해가 된다.FIG. 8 is a graph showing PL spectra of Samples 1 to 4 according to the experimental example of the present invention by Gaussian function fitting method. Each PL is decomposed into high-energy (HE) and secondary low-energy (LE) emissions.

HE 발광은 구리 공격자(VCu) 안에 억셉터로서 트랩된 홀이 전도대(CB) 안에서 전자와 방사성 재결합해 일어난다(CB-to-VCu 전이). LE 발광은 GaCu 또는 코어 양자점 표면이나 그 근처에 새로 생겨난 ZnCu와 같은 새로운 결함 상태와 관련이 있을 수 있다. 이러한 신규 결함은 도너 준위로 작용하고 VCu 억셉터와 방사성 재결합에 참여한다(DAP(도너-억셉터 쌍) 재결합). HE luminescence occurs by radio-recombination of electrons and electrons within the conduction band CB (CB-to-V Cu transition) as trapped electrons in the copper attacker (V Cu ). The LE emission is obtained from Ga Cu Lt; RTI ID = 0.0 &gt; or near &lt; / RTI &gt; And may be associated with new defect states such as Zn Cu . These novel defects act as donor levels and participate in radioactive recombination with the V Cu acceptor (donor-acceptor pair recombination).

GaCu/ZnCu 도너 농도가 높을수록 DAP가 증가할 것이며 따라서, 도 9에서 보는 바와 같이 Cu/Ga가 작아질수록 PL에서 DAP 발광 기여가 커지는 것을 확인할 수 있다. The higher the donor concentration of Ga Cu / Zn Cu is, the more DAP will increase. Thus, as shown in FIG. 9, it can be seen that the contribution of DAP emission increases in PL as Cu / Ga becomes smaller.

뿐만 아니라 VCu 억셉터 사이트가 CB-to-VCu와 DAP 전이의 방사성 채널을 제공하므로, 그 농도는 전체 QY를 정하는 데에 결정적인 역할을 한다. 따라서, QY는 샘플 1의 26%에서 샘플 4의 73%까지 증가한다(본 발명 실험예에 따른 샘플 1 내지 4의 PL QY 변화 그래프인 도 9의 (a) 참조).In addition, since the V Cu acceptor site provides a radioactive channel for CB-to-V Cu and DAP transitions, its concentration plays a crucial role in determining the overall QY. Thus, QY increases from 26% of sample 1 to 73% of sample 4 (see FIG. 9 (a), which is a PL QY change graph of samples 1 to 4 according to the experimental example of the present invention).

특히 샘플 4에서는 청색-적색의 넓은 가시광 대역을 가지는 순수 백색 발광이 관찰된다. 다시 도 5로 돌아가 (c)를 참조하면 샘플 4에서 PL 변화가 두 번째 쉘링 시간의 함수로 표현되어 있다. 쉘링 초기(첫 번째 쉘링과 20분의 두 번째 쉘링)에는 DAP 발광이 우세하다가 두 번째 쉘링 시간이 길어지면서 CB-to-VCu 발광이 증가한다. 이로부터, 단순히 쉘링 조건을 조절하여도 백색 PL의 색 온도를 조절할 수 있다는 가능성을 볼 수 있다. 두 번째 쉘링 시간이 길어짐에 따라 QY도 증가하여 두 번째 쉘링이 1시간일 경우 피크 값인 76%에 도달한다(샘플 4에서 두 번째 쉘링 시간의 함수로 표현한 PL QY 그래프인 도 9의 (b) 참조). Particularly in Sample 4, pure white light emission having a wide visible light range of blue-red is observed. Referring back to FIG. 5 (c), the PL change in the sample 4 is expressed as a function of the second shelling time. At the beginning of shelling (first shelling and second 20-second shelling), DAP emission is dominant and CB-to-V Cu emission increases as the second shelling time increases. From this, it can be seen that the color temperature of the white PL can be adjusted by simply adjusting the shelling condition. As the second shelling time increases, QY also increases, reaching a peak value of 76% when the second shellling is 1 hour (see FIG. 9 (b), which is a PL QY graph expressed as a function of the second shelling time in Sample 4 ).

도 9의 (c)는 샘플 4에서 두 번째 쉘링 시간의 함수로 표현한 UV-vis 스펙트럼 변화이다. 이것을 참조하면, 쉘링 시간이 변해도 양자점의 밴드갭은 변화하지 않는데, 쉘링 동안에 CGS/ZnS 코어/쉘에서 계면 합금이 일어나지 않는다는 것을 보여준다. Figure 9 (c) is the UV-vis spectral change as a function of the second shelling time in sample 4. [ Referring to this, the bandgap of the quantum dots does not change when the shelling time changes, showing that the interface alloy does not occur in the CGS / ZnS core / shell during shelling.

실험예 중 샘플 4의 경우에 QLED를 위해 충분히 높은 QY를 보일 뿐 아니라 전 가시광 영역의 백색 발광을 가지므로 주목할 필요가 있다. In the case of Sample 4 of the Experimental Example, not only QY is sufficiently high for QLED but also white light emission in the entire visible light region is noted.

본 발명 실험예에서는 이러한 샘플 4를 가지고 단일 양자점 에미터를 포함하는 백색 전기 발광 소자를 제조하였다. In the Experimental Example of the present invention, a white electroluminescent device including a single quantum dot emitter was manufactured using the sample 4.

도 10의 (a)는 본 발명 실험예에 따라 제조한 단일 양자점 에미터를 포함하는 QLED의 구조를 보여준다. (b)는 실제 소자의 단면 TEM 사진이고, (c)는 밴드다이아그램이며, (d)는 유리 위에 제조한 소자의 백색 발광을, (e)는 PEN 기판 위에 제조한 소자의 백색 발광을 보여준다. 10 (a) shows the structure of a QLED including a single quantum dot emitter manufactured according to the experimental example of the present invention. (b) is a cross-sectional TEM image of an actual device, (c) is a band diagram, (d) shows the white light emission of the device manufactured on the glass, and .

도 10의 (c)와 같은 밴드다이아그램을 만들기 위하여, CGS/ZnS 양자점의 VBM을 공기 중에서 PESA 측정하였다. In order to make the band diagram shown in FIG. 10 (c), the VBM of the CGS / ZnS quantum dot was measured by PESA in the air.

도 11은 샘플 4의 PESA 측정 결과이다. 실험식 Y ∝ (E-IE)3 (여기서 ,Y 는 PL 발광 효율, E는 입사 광 에너지, 그리고 IE는 이온화 에너지)에 따라, IE는 5.4 eV로 평가되었다. CGS/ZnS 양자점의 이러한 VBM 준위와 광학적 밴드갭(도 5의 (a)에서 얻은 3.1 eV)를 이용해 계산한 CBM(conduction band minimum)은 2.3 eV이다. 11 shows the result of PESA measurement of Sample 4. Fig. IE was estimated to be 5.4 eV according to the empirical formula Y alpha (E-IE) 3 , where Y is the PL luminous efficiency, E is the incident light energy, and IE is the ionization energy. CBM (conduction band minimum) calculated using this VBM level of the CGS / ZnS quantum dot and the optical bandgap (3.1 eV obtained in FIG. 5 (a)) is 2.3 eV.

도 10의 (c)와 (d)는 모두 실제 제작한 소자를 6 V에서 구동하여 얻은 이미지이다. 본 발명에 따르면 (c)의 소자 뿐 아니라 (d)와 같은 휘어지는 소자도 제조할 수 있다는 것을 알 수 있다. PEN의 유리 전이 온도(<140℃)를 고려하여 PEDOT:PSS와 PVK의 베이킹 온도를 120℃로 낮춘 것을 제외하고는, (c)와 (d) 소자 제조 방법은 위 실험예에 기재한 바와 동일하다. 도 10의 (d)에서 보는 바와 같이, 휘어지는 QLED로부터 백색 전기 발광이 가능하므로, 휘어지는 평판의 백색 소자도 제조할 수 있게 됨을 알 수 있다. FIGS. 10 (c) and 10 (d) are images obtained by driving the actually fabricated device at 6 V. FIG. It can be seen that according to the present invention, not only the device of (c) but also the bent device of (d) can be manufactured. (C) and (d), except that the baking temperature of PEDOT: PSS and PVK was lowered to 120 캜 in consideration of the glass transition temperature of PEN (< 140 캜) Do. As shown in FIG. 10 (d), since it is possible to emit white electroluminescence from the curved QLED, it can be seen that a bent white plate can be manufactured.

도 12의 (a)는 수집된 EL 스펙트럼, (b)는 HE EL 파장에 대해 정규화된 EL 스펙트럼, (c)는 인가된 전압에 따른 함수로서 백색 EL의 CIE 색 좌표이다. FIG. 12A shows the collected EL spectrum, FIG. 12B shows the EL spectrum normalized to the HE EL wavelength, and FIG. 12C shows the CIE color coordinates of the white EL as a function of the applied voltage.

도 12의 (a)에서 전압 의존하는 EL 스펙트럼 변화를 보면 백색 EL은 CGS/ZnS 양자점에서만 나오고 기생하는 HTL 발광 기여분은 전혀 없다. 따라서, 주입된 전하의 방사성 재결합은 인가된 전압 영역에 걸쳐 EML에 국한된다는 것을 알 수 있다. 기존에 CdSe, InP 등을 이용한 백색 EL 소자에서는 QD EML과 이웃하는 CTL 발광의 스펙트럼 혼합에 의해 백색이 구현되었던 것에 비하여 본 발명에서는 양자점만으로 백색 발광이 가능하다는 데에 큰 차이가 있다. 게다가 기존 색 혼합 EL 소자에서는 엑시톤 재결합 영역이 제어 불가능하게 이동하여 인가 전압에 따라 심하게 EL 스펙트럼이 요동치는 경향이 있으나, 본 발명은 도 12의 (b)에서 보는 바와 같이 전압 변화에도 안정한 EL 거동을 보이며, CIE 색 좌표는 도 12의 (c)에서 보는 바와 같이 (0.286-0.294, 0.330-0.334)의 좁은 영역 안에 분포한다.In the voltage-dependent EL spectrum change in FIG. 12 (a), the white EL is emitted only from the CGS / ZnS quantum dot, and there is no parasitic HTL emission contribution. Thus, it can be seen that the radioactive recombination of injected charges is limited to EML over the applied voltage range. In the conventional white EL device using CdSe, InP, etc., a white color is realized by mixing the spectrum of QD EML and neighboring CTL luminescence, whereas in the present invention, white luminescence is possible with only quantum dots. Further, in the conventional color mixing EL device, the exciton recombination region moves uncontrollably, and the EL spectrum tends to fluctuate severely depending on the applied voltage. However, the present invention is based on the fact that EL behavior stable to voltage change as shown in Figure 12 (b) And the CIE color coordinates are distributed in a narrow region of (0.286-0.294, 0.330-0.334) as shown in FIG. 12 (c).

도 12 (b)의 박스 그림을 보면 전압 증가에 따라 EL이 미세하게 적색-천이하는데, 이것은 Cd-계 QLED 소자에서도 흔한 스펙트럼 확산이며, 전계-유도 양자 감금 스타크(Stark) 효과에 의한 것이라고 할 수 있다. 12 (b), the EL is slightly red-shifted as the voltage increases. This is a common spectrum spread even in Cd-based QLED devices, and can be attributed to the field-induced quantum confinement Stark effect have.

도 13은 CGS/ZnS QDs의 PL 쇠퇴(decay)를 475 nm(CB-to-VCu 발광용) 및 575nm(DAP 용)에서 측정한 결과이다. 각 평균 수명(t av)은 1.3과 2.7 ms이었다. 따라서, 오제이(Auger) 탈-여기가 효력있는 높은 구동 전압 (또는 높은 QD 차징)에서, 더 긴 t av를 가지는 DAP 발광은 오제이 탈-여기가 일어나기 쉬워 CB-to-VCu에 비하여 EL 이득에서 경쟁력이 없어진다. 한편, 소자를 구동하면 소자 안의 양자점 열적 ??칭을 일으키는 주울 히팅이 동반된다. 고온에서 LE DAP 발광이 HE CB-to-VCu에 비하여 더 열적으로 ??칭되는 것을 고려하면 높은 전압에서의 LE EL 스펙트럼 감소는 이러한 주울 히팅 관련된 열적 ??칭에 일부 기인하는 것이라고 할 수 있다.Figure 13 shows the PL decay of CGS / ZnS QDs at 475 nm (CB-to-V Cu For light emission) and 575 nm (for DAP). The mean life span ( t av ) was 1.3 and 2.7 ms, respectively. Accordingly, the Auger (Auger) de-here the effect high drive voltage (or high QD charging) that, DAP emission having a longer t av is Auger de-liable to occur here in the EL gain compared with the CB-to-V Cu Competitiveness is lost. On the other hand, when the device is driven, joule heating is accompanied by causing a quantum dot thermal reflection in the device. Considering that at high temperatures LE DAP emission is more thermally driven than HE CB-to-V Cu , the reduction of LE EL spectra at high voltages can be attributed in part to this Joule heating-related thermal imaging .

도 14의 (a)는 백색 QLED에서 전압에 따른 전류밀도-휘도 변화, (b)는 전류 효율-EQE-파워 효율 변화, (c)는 CRI-CCT 변화 그래프이다. 14 (a) is a current density-luminance variation according to a voltage in a white QLED, (b) is a current efficiency-EQE-power efficiency variation, and (c) is a graph of CRI-CCT variation.

도 14의 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 백색 QLED는 최대 휘도 1007 cd/m2가 구동 전압 8.5V(전류 밀도 314mA/cm2)에서 얻어진다. 도 14의 (b)에서 보는 바와 같이 6V, 91cd/m2에서 최대 전류 효율, EQE와 파워 효율은 각각 3.6cd/A, 1.9%, 1.9lm/W이다. 이러한 수치는 기존의 혼성 QD/CTL EL 발광하는 백색 QLED에서 높은 구동 전압을 이용해도 휘도가 <700 cd/m2이고 EQE<0.1%인 것에 비하여 월등히 개선된 효과를 나타내는 것이다. Referring to FIG. 14A, a white QLED according to the present invention has a maximum luminance of 1007 cd / m 2 at a driving voltage of 8.5 V (current density 314 mA / cm 2 ). 14 (b), the maximum current efficiency, EQE and power efficiency are 3.6 cd / A, 1.9% and 1.9 lm / W at 6 V and 91 cd / m 2 , respectively. These values are significantly improved compared to the conventional hybrid QD / CTL EL emitting white QLEDs with a high driving voltage of <700 cd / m 2 and EQE <0.1%.

앞서 살펴 본 도 12의 결과로부터도 예측할 수 있는 것과 같이, CRI 및 CCT 값은 전압에 의존하여, 전압이 4-8.5 V일 때에 각 수치는 83-88 및 7494-8234 K이다. 이러한 CRI는 조명 분야에서 꽤 높은 수치이다. 도 12의 (c)에서 CIE 색 좌표가 전압 의존적으로 변화하는 것과 마찬가지로, 백색 EL은 전압 증가에 따라 쿨화이트 쪽으로 된다. 7000 K 이상의 CCT를 가지는 쿨화이트는 조명 기준에서는 너무 높다. 따라서, 웜화이트 구현을 위한 다른 예로서, Cu/Ga=1/8인 CGS/ZnS QD를 이용하되 두 번째 ZnS-쉘링이 1시간이 아닌 20 분간 진행된 양자점으로 소자를 제조하였다(이 양자점은 도 5의 (c)에서 본 바와 같이 HE CB-to-VCu 발광이 억제되어 보다 따뜻한 색임).As can be predicted from the results of FIG. 12, the CRI and CCT values depend on the voltage, and when the voltage is 4-8.5 V, the values are 83-88 and 7494-8234 K, respectively. This CRI is quite high in the lighting field. 12 (c), just as the CIE color coordinates change in a voltage-dependent manner, the white EL becomes cool white as the voltage increases. Cool white with a CCT above 7000 K is too high for lighting standards. As another example for the implementation of warm white, a device was fabricated using a CGS / ZnS QD with Cu / Ga = 1/8 but a second ZnS-shelling with quantum dots lasting for 20 minutes instead of 1 hour As shown in Figure 5 (c), the HE CB-to-V Cu Light is suppressed and warmer color).

도 15는 두 번째 ZnS-쉘링이 20 분간 진행된 CGS/ZnS 양자점을 이용한 백색 QLED의 결과로, (a)는 EL 스펙트럼, (b)는 이에 대응되는 CIE 색 좌표이다. 도 15를 참조하면, 4700K CCT를 가지는 웜화이트 EL이 구현된 것을 확인할 수 있고, 적절한 스펙트럼 분포를 가지는 양자점을 선택함으로써 백색 색 온도도 편리하게 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다. FIG. 15 shows the results of the white QLED using the CGS / ZnS quantum dot for the second ZnS-Schering ring for 20 minutes, wherein (a) is the EL spectrum and (b) is the CIE color coordinate corresponding thereto. Referring to FIG. 15, it can be seen that a warm white EL having a 4700K CCT is implemented, and that a white color temperature can be conveniently adjusted by selecting a quantum dot having an appropriate spectrum distribution.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

1...백색 양자점-발광 소자 10...기판
20...양극 30...정공 주입층
40...정공 수송층 70...양자점 발광층
80...전자 수송층 90...음극
100 : 양자점 120 : 코어 양자점
130 : ZnS 쉘
1 ... white quantum dot-light emitting element 10 ... substrate
20 ... anode 30 ... hole injection layer
40 ... Hole transport layer 70 ... Quantum dot luminescent layer
80 ... electron transport layer 90 ... cathode
100: QD 120: Core QD
130: ZnS shell

Claims (14)

정공 수송층, 양자점(QD) 발광층, 및 전자 수송층을 포함하고, 상기 양자점 발광층의 양자점은 I-Ⅲ-VI계 삼성분계 Cu-Ga-S 또는 Ag-Ga-S, 또는 I-Ⅲ-VI계 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) 코어 양자점 및 ZnS 쉘을 가지는 백색 양자점으로서,
상기 삼성분계에서 Cu : Ga 또는 Ag : Ga 또는 상기 사성분계에서 X : (In + Ga) 또는 X : (Zn + Ga)은 1:10 ~ 1:1이고,
상기 사성분계 X-In-Ga-S에서 In : Ga = (1-x) : x이라 하거나 상기 사성분계 Zn-X-Ga-S에서 Zn : Ga = (1-x) : x이라 할 경우, 0.5 < x < 1이며,
청색에서 적색까지의 전 가시광 영역을 포함하는 발광 스펙트럼을 가져 양자점 자체의 발광 스펙트럼 조합에 의해 백색 발광이 보여지는 백색 양자점인 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자.
Wherein the quantum dots of the quantum dot luminescent layer include an I-III-VI system ternary Cu-Ga-S or Ag-Ga-S or I-III-VI system As white quantum dots having component X-In-Ga-S or Zn-X-Ga-S (X = Cu, Ag) core quantum dots and ZnS shells,
In the ternary system, Cu: Ga or Ag: Ga or X: (In + Ga) or X: (Zn + Ga) in the sapphire component is 1:10 to 1:
In the case where In: Ga = (1-x): x in the quaternary component X-In-Ga-S or Zn: Ga = (1-x): x in the quaternary component Zn- 0.5 < x < 1,
And a white quantum dot-emission device having an emission spectrum including an entire visible light region from blue to red, wherein the white quantum dots show white light emission by combination of emission spectra of the quantum dots themselves.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 코어 양자점에 Mn이 도핑된 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자.The white quantum dot-emitting device according to claim 1, wherein the core quantum dots are doped with Mn. 제4항에 있어서, 상기 삼성분계 양자점의 경우 Mn : Cu 또는 Mn : Ag 몰비는 0 초과 0.5 이하이고, 상기 사성분계 양자점의 경우 Mn : X 몰비는 0 초과 0.5 이하인 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자.The method of claim 4, wherein the molar ratio of Mn: Cu or Mn: Ag is in the range of more than 0 and 0.5 or less in the case of the ternary quantum dot, and the Mn: X molar ratio in the case of the quaternary quantum dots is in the range of more than 0 and 0.5 or less. device. 제1항에 있어서, 양극, 정공 주입층 및 음극을 더 포함하고, 상기 정공 주입층은 poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate(PEDOT:PSS), 상기 정공 수송층은 poly(9-vinlycarbazole)(PVK)인 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자.The organic electroluminescence device according to claim 1, further comprising a cathode, a hole injection layer, and a cathode, wherein the hole injection layer is made of poly (ethylenedioxythiophene): polystyrene sulphonate (PEDOT: PSS), the hole transport layer is made of poly (9-vinlycarbazole) And a white quantum dot-emitting device. 제1항에 있어서, 상기 정공 수송층은 유기물 또는 무기물이고 상기 전자 수송층은 ZnO 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자.The white quantum dot-emitting device according to claim 1, wherein the hole transport layer is an organic material or an inorganic material, and the electron transport layer comprises ZnO nanoparticles. 정공 수송층, 양자점 발광층, 및 전자 수송층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 양자점 발광층을 형성하는 단계는,
상기 정공 수송층 위에 I-Ⅲ-VI계 삼성분계 Cu-Ga-S 또는 Ag-Ga-S, 또는 I-Ⅲ-VI계 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) 코어 양자점 및 ZnS 쉘을 가지는 백색 양자점이 분산된 용액을 코팅하고 베이킹하는 단계이며,
상기 백색 양자점은 상기 삼성분계에서 Cu : Ga 또는 Ag : Ga 또는 상기 사성분계에서 X : (In + Ga) 또는 X : (Zn + Ga)은 1:10 ~ 1:1이고,
상기 사성분계 X-In-Ga-S에서 In : Ga = (1-x) : x이라 하거나 상기 사성분계 Zn-X-Ga-S에서 Zn : Ga = (1-x) : x이라 할 경우, 0.5 < x < 1이며,
청색에서 적색까지의 전 가시광 영역을 포함하는 발광 스펙트럼을 가져 양자점 자체의 발광 스펙트럼 조합에 의해 백색 발광이 보여지는 백색 양자점인 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자 제조방법.
A quantum dot light emitting layer, and an electron transporting layer, wherein the step of forming the quantum dot light emitting layer comprises:
X-In-Ga-S or Zn-X-Ga-S (X-In-Ga-S or Ag-Ga-S or I- = Cu, Ag) core quantum dots and a ZnS shell are coated and baked,
The white quantum dots may be Cu: Ga or Ag: Ga in the ternary system or X: (In + Ga) or X: (Zn + Ga) in the sapphire component of 1:10 to 1:
In the case where In: Ga = (1-x): x in the quaternary component X-In-Ga-S or Zn: Ga = (1-x): x in the quaternary component Zn- 0.5 < x < 1,
Wherein the white quantum dot is a white quantum dot having an emission spectrum including an entire visible light region from blue to red, wherein white light emission is observed by combination of emission spectra of the quantum dots themselves.
제8항에 있어서, 상기 양자점은
I-Ⅲ-VI계 삼성분계 Cu-Ga-S 또는 Ag-Ga-S, 또는 I-Ⅲ-VI계 사성분계 X-In-Ga-S 또는 Zn-X-Ga-S (X=Cu, Ag) 코어 양자점을 형성하는 단계;
상기 코어 양자점 표면에 Mn을 흡착시키는 선택적인 단계; 및
상기 코어 양자점상에 ZnS 쉘을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조하는 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자 제조방법.
The method of claim 8,
X-In-Ga-S or Zn-X-Ga-S (X = Cu, Ag) or Ag-Ga-S or I-III-VI system ternary Cu- ) Forming core quantum dots;
An optional step of adsorbing Mn on the core quantum dot surface; And
And forming a ZnS shell on the core quantum dot.
제9항에 있어서, 상기 코어 양자점을 형성하는 단계는 전구체 및 용매를 혼합하고 가열하여 수행하는 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자 제조방법. 10. The method of claim 9, wherein the forming of the core quantum dots is performed by mixing a precursor and a solvent and heating them. 제9항에 있어서, 상기 ZnS 쉘을 형성하는 단계는 ZnS 스톡 용액을 적용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자 제조방법. 10. The method of claim 9, wherein the step of forming the ZnS shell is performed by applying a ZnS stock solution. 제11항에 있어서, 상기 ZnS 쉘을 형성하는 단계는 두 번 연속하여 수행하는 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자 제조방법. 12. The method according to claim 11, wherein the step of forming the ZnS shell is performed twice in succession. 제12항에 있어서, 상기 두 번 연속하여 수행할 때에 각 ZnS 스톡 용액의 농도 및 반응 온도를 달리하는 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자 제조방법. 13. The method according to claim 12, wherein the concentration and the reaction temperature of each ZnS stock solution are different from each other when the two successive steps are performed. 제9항에 있어서, 상기 코어 양자점을 형성하는 단계는
구리 전구체, 갈륨 전구체, 황 전구체 및 용매 혼합 용액에 황 소스를 주입하여 수행하고,
상기 ZnS 쉘을 형성하는 단계는 상기 혼합 용액에 첫 번째 ZnS 스톡 용액을 적용하는 단계; 및
상기 혼합 용액에 두 번째 ZnS 스톡 용액을 적용하는 단계를 포함하며,
상기 ZnS 스톡 용액들은 Zn 전구체, 황 전구체 및 옥타데센을 포함하고,
상기 첫 번째 ZnS 스톡 용액은 올레산, 스테아르산 및 미리스트산 중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 양자점-발광 소자 제조방법.
10. The method of claim 9, wherein forming the core quantum dot comprises:
A copper precursor, a gallium precursor, a sulfur precursor, and a solvent mixed solution by injecting a sulfur source,
Forming the ZnS shell comprises: applying a first ZnS stock solution to the mixed solution; And
Applying a second ZnS stock solution to the mixed solution,
The ZnS stock solutions include Zn precursors, sulfur precursors and octadecenes,
Wherein the first ZnS stock solution further comprises any one of oleic acid, stearic acid, and myristic acid.
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