[물리화학실험A+]나노입자(Perovskite Quantum dots)의 분광학적 성질

소개

"[물리화학실험A+]나노입자(Perovskite Quantum dots)의 분광학적 성질"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 배경 및 이론

4. 기구 및 시약

5. 주의사항
1) CsCO₃
2) PbBr₂
3) 1-ODE
4) oleic acid
5) oleylamine

6. 실험방법
1) Cs-oleate 합성
2) Lead precursor 합성
3) Hot injection process, formation of quantum dots

7. 실험결과
1) Absorption spectra of quantum dots
2) Emission spectra of riboflavin/quantum dots
3) Quantum dot band gap calculation
4) PLQY of quantum dots

8. 논의 및 고찰
1) 질문1) 리간드의 역할/리간드가 없을 경우 반응속도/리간드의 양을 과량 or 적게 넣을 경우 quantum dot의 분광학적 성질
2) 질문2) 합성시간에 따른 흡광/형광 특성이 달라지는 이유
3) 질문3) 반도체의 band gap을 측정하는 방법
4) 질문4) 무기 결정 코어의 성장을 리간드가 억제하는 세가지 메커니즘
5) 질문5) PLQY

본문내용

입자의 크기가 수 nm 수준으로 작아지게 되면 이들 입자의 전기.광학적 성질이 크게 변화하게 되는데, 이러한 초미세 반도체 나노 입자를 양자점 또는 퀀텀닷이라고 한다. 다양한 형태의 양자점에 전기를 걸어주거나 빛을 쪼여주게 되면 입자의 크기, 모양 및 재료에 따라 특정한 진동수의 빛을 방출한다. 그 결과 다양한 영역의 발광색을 구현할 수 있으며, 전력 소모량도 줄일 수 있다. 특히, 양자점은 물질의 종류를 달리하지 않고 입자의 크기만을 조절하여 빛이 흡수되거나 방출되는 진동수 및 파장을 효율적으로 변화시킬 수 있다.
특히 보통의 quantum dot이면서 이 실험에서 쓰이는 CsPbBr₃ quantum dot은 약 6nm의 Bohr radius 혹은 12nm의 Bohr diameter보다 작을 시, 크기가 줄어듬에 따른 제한된 공간 및 구성 원자 오비탈의 기여수에 따른 band gap의 증가를 관찰할 수 있는 quantum confinement 현상을 볼 수 있다.
반도체 quantum dot은 conduction band edge와 valence band edge에서 불연속적인 에너지 준위를 나타내고 있으며, 그 크기가 작아짐에 따라 에너지 준위의 불연속성은 심화되며, 결과적으로 양자점의 에너지 밴드갭이 증가하는 결과를 나타낸다. 이와 같은 밴드갭 변화로 인해 conduction band와 valence band 간의 전이에 의한 발광 파장이 변하게 된다. 더불어 이와 같은 양자제한효과를 나타내느 정도는 excitonic Bohr radius에 따라 달라진다. Excitonic Bohr radius보다 작은 크기를 갖는 양자점의 경우 강한 양자 제한 효과에 의해 입자의 크기에 따라 다양한 발광 파자을 발생하게된다. 크기가 클수록 반도체 입자의 밴드갭이 작아지면서 장파장의 빨간색을 구현하고, 크기가 작을수록 밴드갭이 커지면서 단파장의 파란색을 구현하게 된다.

참고자료

· 없음