Fabrication and Optical Characteristics of CdS Quantum Dot Structures in Aqueous Solution Using a Gamma-ray Irradiation Technique

CdS semiconductor quantum dot (QD) structures in aqueous solution are fabricated by using a gamma-ray irradiation technique and their optical absorption spectra are investigated. Cadmium sulfate solution, 2-mercaptoethanol solution, and reducing agent $e^{-}_{aq}$ are employed to produce CdS molecules, leading to CdS quantum dots. The measured linear absorption spectra before and after g-ray irradiation clearly show exciton peaks between 300 nm and 400 nm, which indicate the formation of CdS QD's. It is also observed that the exciton peaks are red-shifted with increasing the g-ray irradiation time from 5 min to 15 min. Therefore, it is concluded that the mean QD sizes can be systematically controlled with the dosage of the g-ray irradiation.

감마선을 이용한 수용액상의 CdS 양자점 제조 및 광학적 특성

감마선을 이용하여 수용액상에서 안정화 된 CdS 반도체 양자점을 제조하고, 제조된 양자점의 광학적 흡수스펙트럼을 분석하였다. CdS 양자점 제조시 카드뮴을 제공하는 물질로는 cadmium sulfate를 사용하였고, 황을 제공하는 물질로는 2-mercaptoethanol을 사용하였으며, 매개체로는 감마선이 조사된 물에 존재하는 환원제 $e^{-}_{aq}$을 이용하였다. 감마선 조사 전과 후에 제조된 CdS 양자점의 흡수스펙트럼을 비교한 결과, 감마선 조사 후에는 300 nm~400 nm 사이에서 CdS 양자점 형성에 의한 엑시톤 흡수 봉우리가 명확히 관측됨을 확인할 수 있었다. 또한 감마선의 조사 시간을 5분, 10분, 15분으로 증가시켜 감마선의 양을 다르게 조사시킨 결과 엑시톤 흡수 파장이 338 nm, 347 nm, 367 nm로 장파장 쪽으로 이동함을 확인함으로써, 감마선의 조사량을 조절하면 CdS 양자점의 크기를 변화시킬 수 있음을 알 수 있었다.