Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

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Syntheses and Properties of ZnS:Mn/ZnS Core-Shell Quantum Dots Prepared via Thermal Decomposition Reactions of Organometallic Precursors at Various Reaction Temperatures

다양한 온도 조건에서의 ZnS:Mn/ZnS 코어-쉘 양자점의 합성 및 광 특성에 관한 연구

  • Lee, Jae-Woog (Department of Chemistry, Institute of Nanosensor and Biotechnology, Dankook University) ;
  • Hwang, Cheong-Soo (Department of Chemistry, Institute of Nanosensor and Biotechnology, Dankook University)
  • 이재욱 (단국대학교 자연과학대학 화학과, 나노센서 바이오텍 연구소) ;
  • 황청수 (단국대학교 자연과학대학 화학과, 나노센서 바이오텍 연구소)
  • Published : 2009.12.20
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Abstract

ZnS:Mn/ZnS core-shell quantum dots (QDs), were synthesized via a thermal decomposition reaction of organometallic precursors in a hot solvent mixture. The synthetic conditions of the quantum dots were monitored at various reaction temperatures for the core formation, while the shell formation temperature was fixed at 135$^{\circ}C$. The obtained colloidal nanocrystals at corresponding temperatures were characterized by UV-Vis, solution photoluminescence (PL) spectroscopies, and further obtained powders were characterized by XRD, HR-TEM, and EDXS analyses. The synthetic temperature condition to obtain the best PL emission intensity for the core-shell QD was 135$^{\circ}C$, for both core and shell formation. At this temperature, solution PL spectrum showed a narrow emission peak at 583 nm with a relative PL quantum efficiency of 42.15%. In addition, the measured spherical particle sizes for the ZnS:Mn/ZnS nanocrystals via HR-TEM were in the range of 4.0 to 5.4 nm, while ellipsoidal particles were obtained at 150$^{\circ}C$.

본 논문에서는 ZnS:Mn/ZnS 코어-쉘 양자점을 유기금속전구체의 열분해 방법으로 합성하였다. 쉘의 형성온도를 135$^{\circ}C$로 고정한 반면 코어 나노입자의 합성 온도 조건을 다양화 하여 각 조건하에서 형성된 양자점들의 특성을 조사하였다. 실험을 통해 얻은 양자점들은 UV-Vis, 액체 photoluminescence (PL) spectroscopy 방법으로 광 특성을 조사하였으며, 또한 XRD, HR-TEM, 및 EDXS 분석으로 입자크기와 조성 등을 측정하였다. 실험 결과 가장 좋은 광 특성을 보인 나노입자의 합성조건은 코어와 쉘 모두 135$^{\circ}C$인 것으로 밝혀 졌으며, 이 조건에서 얻은 양자점은 583 nm 의 PL 발광 피이크와 42.15%의 높은 양자효율을 나타내었다. HR-TEM 으로 측정한 ZnS:Mn/ZnS 양자점의 평균 입자크기는 지름이 약 4.0 - 5.4 nm 정도였으며, 특히 150$^{\circ}C$의 온도 조건에서는 타원형의 입자가 형성되는 것이 관찰되었다.

Keywords

References

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