• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.240-240
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• 2016

반도체 양자점은 불연속적인 에너지준위의 특성 때문에 고전적인 빛과는 다른 단일광자를 방출하여 양자정보 처리과정에 기본 요소로써 사용 될 수 있다. III-Nitride (III-N) 반도체 물질은 III족 원소의 구성비를 조절하였을 때 밴드갭 에너지차이가 크므로 깊은 양자 우물을 만들 수 있으며 최근에는 기존에 연구되던 III-Arsenide 기반의 반도체 양자점과 다르게 상온 (300 K) 동작 가능한 단일광자 방출원이 개발되었다.[1] 또한 약한 split-off 에너지 때문에 양자점 모양에 작은 비대칭성만 존재해도 큰 선형편광도를 가질 수 있다. 하지만 III-N 반도체 양자점의 이러한 특성에도 불구하고 이종기판과의 격자상수 불일치에 따른 많은 threading dislocation, 압전효과에 의한 큰 내부전기장에 의해 발광 효율이 떨어지는 등의 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 반도체 양자점을 3차원 구조체와 결합하여 threading dislocation 및 내부전기장을 줄이는 연구들이 진행되고 있다.[2] 본 연구에서는 선택적 영역 성장 방식을 통해 마이크로미터 크기를 가지는 피라미드 형태의 3차원 구조체를 이용, 피라미드의 꼭지점에 형성된 InGaN/GaN 양자점의 광학적 특성에 대해 분석하였다. 저온(9 K)에서 마이크로 photoluminescence 측정을 통해 양자점의 발광파장이 피라미드의 옆면의 파장과는 다름을 확인하였다. 여기광의 세기에 따른 양자점의 발광 세기 측정하여 여기광에 선형 비례함을 보이고, 양자점의 편광도를 측정하여 선형 편광임을 확인하였다. 마지막으로, 광량에 대해 시간에 따른 상관관계를 측정함으로써 양자점이 양자 발광체의 특성을 보이는 지 확인하였다.

• 인포메이션 디스플레이
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• 제20권1호
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• pp.5-14
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• 2019

양자점 발광소자 기술은 지난 20여년 동안 급격한 발전이 이루어졌으며, 이는 양자점 발광체 및 소자기술 전반에 대한 집중적인 연구의 결과로 생각할 수 있다. 그러나 양자점 발광소자기술의 상용화를 위해서 해결해야 할 문제는 소재(예: 무중금속 양자점 구현, 대량생산 등) 및 소자(예: 수명문제, 대면적 프린팅문제, 효율저하문제)에 걸쳐 산적해 있다. 본 기고문에서는 이상의 다양한 문제 중 양자점 발광소자의 효율저하문제를 집중적으로 다루었다. 비록 양자점 나노구조체의 제어 및 발광소자 연구가 여전히 카드뮴 기반 양자점을 바탕으로 한 기초연구영역에 머물러 있지만, 향후 친환경 양자점 합성기술이 본격적으로 발전하게 된다면 우수한 효율과 안정성을 보이는 양자점 발광소자가 구현되리라 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.302.2-302.2
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• 2014

유기발광소자는 고휘도, 넓은 시야각, 빠른 응답속도, 높은 색재현성, 좋은 유연성의 소자 특성 때문에 디스플레이 제품에 많이 응용되고 연구가 활발하게 진행되고 있다. 최근에 저소비전력, 고휘도, 소형화 및 장수명의 장점을 가진 유기발광소자의 상용화가 진행되면서 차세대 디스플레이소자로서 관심을 끌게 되었다. 최근에는 고효율의 장점을 가지는 무기 형광체와 양자점을 이용한 백색 유기발광 소자에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나 색 안정성이 좋지 않은 문제점이 있다. 본 연구에서는 적색 빛을 방출하는 CdSe/ZnS 양자점과 녹색 빛을 방출하는 YAG:Ce3+ 무기 형광체를 포함하는 polymethylmethacrylate (PMMA)를 색변환층으로 이용하여 청색 유기발광소자에 결합한 백색 유기발광소자를 제작하였다. CdSe/ZnS 양자점과 YAG:Ce3+ 무기 형광체의 광흡수대역은 250 nm에서 500 nm이므로 470 nm의 청색 발광소자의 청색 빛을 흡수하여 색변환층에서 재 발광할 때 색 변환 결과를 무기 형광체와 양자점의 여러 가지 혼합 비율에 따라 전계발광 스펙트럼을 통해 관측하였다. 또한, 전압을 12 V 에서 16 V까지 변화하였을 때 색좌표가 (0.32, 0.34)에서 (0.30, 0.33)으로 적은 변화를 보여 높은 색안정성을 확인 할 수 있었다. 이 연구 결과는 양자점과 무기 형광체를 혼합한 색변환층을 이용한 백색 유기발광소자의 색 변환 효율 증가와 색안정성에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

• 세라미스트
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• 제16권2호
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• pp.42-49
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• 2013

기존의 Cd계 양자점에 비해 독성 문제가 적은 비 Cd계 양자점은 합성 공정과 발광 특성 제어의 난이도로 인해 아직 Cd계 양자점에 비해 응용성이 떨어지는 상태이다. 또한 기존의 형광체와 같이 쓰이거나 이를 대체하기 위해서는 온도에 따른 발광안정성 확보가 필요하지만, 아직은 전이금속 도핑된 II-VI족 양자점을 제외하면 쉽지 않은 실정이다. 그러나 핵-껍질 구조 형성, 표면처리 등 많은 연구를 통해 Cd계 양자점과 거의 동등한 발광효율을 얻을 수 있게 되었으며, 발광의 색순도를 표시하는 발광선폭 역시 Cd계 양자점에 상당히 근접하였다. 특히 BLU 응용을 위해서는 좁은 발광선폭이 필수적이며 조명용 백색 LED 응용을 위해서도 색순도가 높으며 발광효율이 우수한 적색 형광입자의 필요성이 크다. 대표적인 비 Cd계 양자점인 InP의 경우 공유결합성이 커서 합성 과정에 어려움이 있으며, 표면 제어가 쉽지 않으나 부단한 연구개발을 통해 40~50 nm까지 발광선폭을 줄였으며, 발광효율도 거의 100%에 육박하는 값을 얻은 바 있다. 향후 좀더 많은 연구개발을 통해 발광 안정성이 우수하고 색순도가 높은 고특성 비 Cd계 양자점의 개발이 이루어 지면 조명용 LED나 디스플레이의 고성능화를 실현시키는 중요한 소재가 될 것으로 기대한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.352.1-352.1
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• 2016

양자점은 나노미터 크기의 반도체 결정으로 밴드갭에 따라 광학적, 전기적 성질이 달라지는 독특한 성질을 가지는 형광물질으로 활발히 연구되고 있다. 중금속을 기반으로 한 양자점은 높은 발광효율과 광안전성을 가지며, 가시광선 영역에서 빛을 내는 특징을 가지고 있다. 그러나 중금속을 사용하기 때문에 독성이 있어 인체나 환경에 유해하여 응용 연구에 제한적이다. 반면에, 탄소 기반의 양자점은 중금속 기반의 양자점과 비슷한 성질을 가질 뿐만 아니라, 높은 용해도와 낮은 독성으로 인해 생체적합성이 높다는 장점이 있다. 이를 이용하여 발광다이오드(LEDs), 태양전지, 광촉매 뿐만 아니라 바이오이미징, 바이오센서 등 생물학분야에도 응용 될 수 있다. 본 연구에서는 Bottom-up 합성 방법으로 유기전구체를 이용하여 질소를 함유하고 있는 양친매성 탄소 양자점(N-GQDs)을 합성하였다. 합성에 사용한 유기전구체는 기존에 보고된 유기전구체와 다르게 반응 진행 중에도 pH 측정 결과 중성을 나타내며, 반응 온도($225^{\circ}C$)와 유사한 온도에서도 pH 값은 여전히 6.0 이상의 값을 나타냈다. 중성을 띄는 특징으로 인해 추가적인 산제거 과정이나 표면안정화 과정이 필요 없다는 장점을 가지고 있다. 합성된 N-GQDs는 높은 결정성의 원형구조를 가지며, 원자힘현미경(AFM) 분석을 통해 높이가 ~ 1.5 nm 미만으로 3층 이하의 두께로 형성되었음을 확인하였다. 또한, 적외선 분광법(FT-IR) 분석을 통해 O-H기, 방향족 고리의 C = C (또는 C = N)기 및 C-N기가 각각 ~3250, ~1670과 ~1140 cm-1에서 확인할 수 있다. 합성된 양자점을 유기태양전지의 active layer에 소량(2 wt%) 첨가하여 양자점의 광학적, 전기적 성질을 확인하였다. 비교군 유기태양전지보다 N-GQDs가 첨가된 유기태양전지의 외부양자효율(PCE)이 7.3%에서 8.4%로 약 20%가 증가하는 것을 보였다. 이는 양자점이 상대적으로 흡수가 약한 단파장 영역의 빛을 흡수하고 PL을 내어 active layer로 에너지 트랜스퍼 현상이 일어나 전자전달을 원활하게 해 주기 때문이다. 앞으로 본 연구의 가능성과 추가적인 연구를 통해 더 많은 분야에 응용되기를 기대한다.

• 한국표면공학회지
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• 제32권6호
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• pp.665-670
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• 1999

PDP용 적색형광체는 penning가스(Ne 및 5% Xe혼합가스)에 의해 방출되는 147nm파장에서 쉽게 여기되어 논은 양자효율을 주는 물질로 이루어지는데 본 실험은 발광효율을 높이기 위하여 $Y_2$$O_3$:Eu, $(Y,Gd)_2$$O_3$:Eu 및 $(Y,Cd)BO_3$:Eu를 공침법으로 합성하여 부활제인 $Bu^{3+}$ /의 농도, Flux첨가에 따른 미시조직의 변화등을 여기 방출 스펙트럼을 통해 발광효율을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다. $Y_2$$O_3$:Eu 형광체 합성시 최적조정은 $Y_2$$O_3$에 대한 $Eu_2$$O_3$의 몰비는 5:1, $BaCO_3$ 첨가시 몰비는 15:1로 나타났으며 2차 소성시 $1200^{\circ}C$이상에서 1~3$\mu\textrm{m}$의 구형입상이 형성되었으며 입자의 크기, 형상은 발광특성에 영향을 미쳤다. 또 $Eu^{ 3+}$ 농도는 7wt%가 최적조건으로 나타났다.

• 한국광학회지
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• 제32권4호
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• pp.163-171
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• 2021

조명에 사용되는 일반적인 백색 발광 다이오드는 청색 발광 다이오드 위에 황색 형광체를 입힌 구조가 보편적이나 발광 스펙트럼상 짙은 적색 성분이 부족해서 조명의 연색성이 떨어지는 문제가 있다. 본 연구에서는 백색 발광 다이오드의 연색 특성을 개선하기 위해 적색 양자점 조명을 백색 조명의 확산판에 적용한 후 광학 시뮬레이션을 이용해 광구조를 최적화하고자 하였다. 양자점의 평균 자유 행정 및 확산판 내 TiO₂ 입자의 농도를 조절해 연색지수, 휘도 등 광특성을 조사했다. 대부분의 조건에서 연색지수는 90을 넘었고 이는 적색 양자점 필름의 적용이 일반적인 백색 발광 다이오드의 연색 특성을 개선하는 데 효과적인 방법임을 보여준다. 색좌표의 각도 의존성은 확산판과 조명 하단의 반사판 사이에 형성되는 광학적 공동 구조를 활용함으로써 제거할 수 있었는데 이는 공동 내 위치한 양자점 필름을 통한 빛의 다중 투과가 시야각에 따른 광경로의 차이를 줄였기 때문으로 해석된다.

• 폴리머
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• 제26권4호
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• pp.543-550
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• 2002

곁사슬에 정공 및 전자 전달체로 triphenylamine moiety와 triazine moiety를 갖는 새로운 공중합체를 합성하였다. ITO/공중합체와 발광물질 (DCM, coumarin 6, DPvBi)/Al으로 구성되는 단층형 유기 EL 소자는 정공 전달 단위체와 전자 전달 단위체 비율이 6:4와 방광물질의 함유량이 30 wt%일 때 최고의 외부 양자 효율을 나타내었다. 특히 위에서 제작한 유기 EL 소자는 각각 발광물질에 상응하는 빨강 (620 nm), 초록 (520 nm)과 파랑색 (450 nm)의 빛을 발광하였다. 최고 휘도는 DC 12V에서 ITO/공중합체 (6:4)와 DCM (30 wt%)/Al으로 구성되는 소자를 구동하였을 때 500 cd/$m^2$이었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권4호
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• pp.637-642
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• 2016

본 연구에서는 TMPTA와 DHPA를 모체로 Ultima $Gold^{TM}$ LLT 유기 섬광체를 혼합하여 자외선에 광중합 특성을 가진 플라스틱 섬광체를 처음으로 제작하고, 그 섬광특성을 조사하였다. 제조된 플라스틱 섬광체의 발광스펙트럼 파장 범위는 380~520 nm이었으며, 중심파장은 423 nm 었다. 400~800 nm의 파장범위에 대하여 50% 이상의 투명도를 나타내었으며, 섬광체의 섬광 감쇠 시간특성이 12 ns인 1개의 성분이 측정되었다. 제작된 플라스틱 섬광체의 발광파장 스펙트럼이 광전자증배관의 양자효율 특성과 잘 매칭되며, 향후 3D 프린팅 소재로서의 최적화 공정 개발을 통해 3D 프린팅 기술에 접목함으로써 인체 도시메트리에 활용하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.299-299
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• 2014

기존의 고출력 광원들이 환경문제 등으로 외국에서 규제대상으로 지정되고 있는 가운데고체 상태의 광원인 Light-emitting diode (LED)는 기존의 광원에 비해 에너지 절감효과 크기 때문에 인해 널리 사용되고 있는 추세이다. 대부분의 백색 LED의 경우 청색 LED에 황색 형광체를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 이의 경우 빛의 흡수와 재방출 과정에서 생기는 에너지 변환손실의 문제가 불가피하다. 또한, 두 종류의 색을 섞어서 나타나는 낮은 연색성의 문제가 있고 사용할 수 있는 형광체의 종류와 조합도 일본 등 해외에 출원된 특허권으로 연구개발에 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 형광체를 사용하지 않는 단일 백색 LED를 개발을 위하여 극성과 반극성을 조합한 구조를 연구하였다. Photo-lithography를 이용하여 다양한 크기와 구조의 홀 패턴을 얻을 수 있었으며, metal organic chemical vapor deposition을 이용하여 다양한 형태의 피라미드 구조를 성장할 수 있었다. 패턴의 홀 크기와 홀 사이의 간격을 조절하면서 성장을 진행 하였고, 그 결과 pyramid와 truncated pyramid 모양의 GaN 구조를 성장할 수 있었다. [그림 1] Pyramid 구조의 반극성 면과 truncated pyramid 구조의 극성 면사이의 성장속도 차이 때문에 양자우물의 두께가 달라짐을 확인하였다. 이로 인해 양자구속효과가 달라져 다른 파장의 발광을 기대할 수 있었다. 뿐만 아니라 In의 확산거리가 Ga보다 길어서 홀사이 간격을 달리하면 In조성비가 달라지는 효과가 있음을 확인하였고 다양한 홀 사이 간격으로부터 각기 다른 파장의 발광을 얻을 수 있었다. 파장을 조금 더 상세하게 분석하기 위하여 Photoluminescence과 Cathodoluminescence을 사용하였다. 이로써 여러 파장을 발광하는 패턴을 섞어 넓은 영역의 발광 스펙트럼을 만들었다. 특히 패턴을 섞는 방법도 홀과 에피 구조를 섞는 방법, 크기가 다른 홀 패턴을 배열하는 방법등 다양히 하며 가장 좋을 패턴을 연구하였다. 그리하여 최적의 패턴과 구조, 성장조건을 찾아 백색의 CIE 좌표값을 얻을 수 있었다.