김상욱 김세진 2014-08 17417 https://aurora.ajou.ac.kr/handle/2018.oak/10889 학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :분자과학기술학과,2014. 8 II-V족 반도체 물질 중 하나인 Zn3P2는 1.5eV의 bulk direct band gap와 최고 수준의 흡광계수(>104cm-1)를 가져 solar cell의 응용에 적합하며, 큰 확산거리 (diffusion length, ~11 µm)를 가지기 때문에 solar cell에서 electron, hole carrier를 추출하는데 유리하다. 이러한 여러 가지 장점을 지닌 Zn3P2 반도체 물질에 대한 연구는 얇은 박막형태나 수용액에서 합성된 불규칙한 모양의 양자점 형태로만 보고된 바 있으며, 박막형태의 Zn3P2는 물질이 양자점 상태일 때의 좋은 특성을 가지지 못하고, 불규칙한 크기의 결정성이 떨어지는 양자점 형태는 크기의 다양성으로 인해 solar cell에 적용했을 때 electron의 전달이 잘 이루어지지 않아 좋은 효율을 가지지 못했다. 이러한 뛰어난 특성을 가진 Zn3P2 반도체 물질은 아직까지 colloidal 형태의, 규칙적인 모양의 양자점로 보고된 바는 없다. 그래서 이 연구를 통해서 최초로 크기가 조절되는, Cadmium이 없는 370nm~560nm 의 파장대를 가지는 Zn3P2 양자점을 colloidal 형태로 만들었다. TEM과 XRD 분석을 통해서 입자의 크기가 반응시간에 따라 2.03nm에서 6.0nm 으로 조절됨을 확인하였다. 또한 Zn3P2 양자점에 Indium precursor를 비율에 따라 넣으면, Zn2+ 이 In3+으로 금속치환 되면서 tetragonal 구조를 가진 Zn3P2 양자점이 zinc blende 구조의 InP 양자점으로 바뀌는 것을 absorption 과 emission, TEM, XRD, 그리고 ICP-AES 등의 분석방법을 통해 확인하고, 금속치환 반응의 mechanism을 밝힌다. Table of Contents Abstract______________________________________ I Table of Contents______________________________ III List of Figures_________________________________ Ⅳ Introduction___________________________________ 1 Experimental Section___________________________ 3 Results and Discussion__________________________5 Figure___________________________________________9 Conclusion____________________________________ 20 References_____________________________________ 21 eng The Graduate School, Ajou University 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다. 콜로이드 Zn3P2 양자점 : 합성, 아연 금속치환 반응을 이용한 특성분석 Kim Sea Jin Thesis 아주대학교 일반대학원 Kim Sea Jin 일반대학원 분자과학기술학과 2014. 8 Master http://dcoll.ajou.ac.kr:9080/dcollection/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000017417 quantum dot Zn3P2 InP transmetalation One of the II-V semiconductors, Zinc Phosphide (Zn3P2) of novel optoelectronic material has the diverse advantages over some other materials. It has bulk direct band gap of about 1.5eV which is the optimum range for solar energy conversion due to the large optical absorption coefficient(>104cm-1), a large minority diffusion length(~11µm) of Zn3P2 permit high current collection efficiency, and large range of doping concentrations(1013-1018cm-3). However, the majority of research on Zn3P2 has been limited to thin films14, nanowire, nanobelt and hyper branched structures. Therefore, Zn3P2 has not successfully been synthesized in QDs form except for very few reports on the synthesis of Zn3P2 QDs. We report for the first time on size controlled synthesis of cadmium–free Zn3P2 quantum dot from 370 to 560nm. TEM and XRD show that particle sizes were increased from 2.03nm to 6.0 nm by increasing growth time, respectively. Also, a mechanism for the Zn2+ by In3+ transmetalation reaction in Zn3P2 quantum dot is proposed. As indium precursor concentration increases, the as-synthesized tetragonal structure of Zn3P2 QDs were transfer to zinc blende structure of Zn2+ decorated InP QD and characterized by various techniques including absorption and emission, TEM, XRD, and ICP-AES.