特許 6243035 量子ドット薄膜形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6243035

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】量子ドット薄膜形成方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/06 20060101AFI20171127BHJP

   B82Y 40/00 20110101ALI20171127BHJP

   H01L 31/0352 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   H01L29/06 601D

   B82Y40/00

   H01L31/04 342A

【請求項の数】8

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-535235(P2016-535235)

(86)(22)【出願日】2014年12月9日

(65)【公表番号】特表2017-511969(P2017-511969A)

(43)【公表日】2017年4月27日

(86)【国際出願番号】KR2014012071

(87)【国際公開番号】WO2015194721

(87)【国際公開日】20151223

【審査請求日】2016年6月17日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0075962

(32)【優先日】2014年6月20日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】514002352

【氏名又は名称】コリア インスティテュート オブ マシーナリィ アンド マテリアルズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シム，ヒュン−チョル

(72)【発明者】

【氏名】ジョン，ソ−ヒ

(72)【発明者】

【氏名】チャン，ウォン−ソク

【審査官】 綿引 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１６−５１８４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０７４４９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１１−５２８８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８１４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４２７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／００３５９１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０６４５６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０−２０８

Ｈ０１Ｌ ２９／０６

Ｈ０１Ｌ ２９／６６

Ｈ０１Ｌ ３１／０３５２

Ｈ０１Ｌ ３３／０４−０６

Ｂ８２Ｂ ３／００

Ｂ８２Ｙ ４０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に引張力を提供して、前記基板を伸張するステップと、
次いで、前記基板の上に量子ドット粒子をコーティングして量子ドット薄膜を形成するステップと、
次いで、前記量子ドット粒子のリガンドを交換するステップと、
次いで、前記基板の引張力を除去するステップと、
を含むことを特徴とする、量子ドット薄膜の製造方法。

【請求項2】

前記基板は高分子を含むことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドット薄膜の製造方法。

【請求項3】

前記基板は、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリジメチルシロキサン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、またはポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項２に記載の量子ドット薄膜の製造方法。

【請求項4】

前記量子ドット粒子は、１３族−１５族系化合物、１２族−１６族系化合物、または１４族−１６族系化合物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドット薄膜の製造方法。

【請求項5】

前記量子ドット粒子は、前記リガンドを交換する前に第１リガンドを有し、前記リガンドを交換した後に前記第１リガンドより小さい炭素数を有する第２リガンドを有することを特徴とする、請求項４に記載の量子ドット薄膜の製造方法。

【請求項6】

前記量子ドット粒子のリガンドを交換するステップは、前記量子ドット粒子にアルカンチオール、ヒドラジン、またはヒドロキシルアミンを提供するステップを含むことを特徴とする、請求項５に記載の量子ドット薄膜の製造方法。

【請求項7】

前記基板の伸張率は０．１％〜１０％であることを特徴とする、請求項１に記載の量子ドット薄膜の製造方法。

【請求項8】

前記量子ドット粒子のリガンドを交換した後、前記基板を４０〜１００℃で熱処理するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドット薄膜の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は量子ドット薄膜に関し、より詳しくは、薄膜の内部のクラック発生を防止することができる量子ドット薄膜形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

量子ドットは半導体特性を有している数十ナノメートル以下のサイズを有するナノ粒子であって、量子制限効果によりバルク粒子とは異なる特性を有する。具体的に、量子ドットのサイズによってバンドギャップが変わるようになって吸収する波長を変化させることができ、小さなサイズによる量子制限効果はバルク物質で見られない新たな光学的、電気的、物理的特性を示す。したがって、このような量子ドットを用いてソーラーセル（太陽電池）、発光ダイオードのような光電変換素子を製造する技術に対する研究が活発になされている。

【0003】

前記量子ドットを素子に適用するために、量子ドットを薄膜形態に形成する必要がある。ところで、前記量子ドットは安定性のために、リガンドと結合された状態で形成され、前記量子ドットを（導電性を有する）薄膜形態に形成するために、量子ドット粒子を基板の上にコーティングした後、相対的に長さの短いリガンドに交換する過程を経るが、この過程で、薄膜体積の収縮によって内部にクラックが発生しやすいという問題点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】（特に無し）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の技術的課題はこのような点から着目したものであって、クラック発生を防止／減少できる量子ドット薄膜形成方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の本発明の目的を実現するための一実施形態の量子ドット薄膜形成方法は、基板に引張力を提供して、前記基板を伸張するステップ、前記基板の上に量子ドット粒子をコーティングして量子ドット薄膜を形成するステップ、前記量子ドット粒子のリガンドを交換するステップ、及び前記基板の引張力を除去するステップを含む。

【0007】

一実施形態において、前記基板は高分子を含み、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリジメチルシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、またはポリウレタンを含む。

【0008】

一実施形態において、前記量子ドット粒子は、１３族−１５族系化合物、１２族−１６族系化合物、または１４族−１６族系化合物を含む。

【0009】

一実施形態において、前記量子ドット粒子は、前記リガンドを交換する前に第１リガンドを有し、前記リガンドを交換した後に前記第１リガンドより小さな炭素数を有する第２リガンドを有する。前記量子ドット粒子のリガンドを交換するために、前記量子ドット粒子にアルカンチオール、ヒドラジン、またはヒドロキシルアミンが提供される。

【0010】

一実施形態において、前記基板の伸張率は０．１％〜１０％である。

【0011】

一実施形態において、前記量子ドット粒子のリガンドを交換した後に、前記基板を４０〜１００℃で熱処理する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、基板に事前の引張力の印加または除去を通じた簡単な方法により量子ドット薄膜のクラックが防止／減少されて、量子ドット薄膜の電気的特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る量子ドット薄膜形成方法を説明するためのフローチャートである。

【図2】本発明の一実施形態に係る量子ドット薄膜形成方法を説明するための斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る量子ドット薄膜形成方法を説明するための斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る量子ドット薄膜形成方法を説明するための斜視図である。

【図5】本発明の一実施形態に従って製造される量子ドット薄膜の量子ドット粒子を拡大図示した断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に従って製造される量子ドット薄膜の量子ドット粒子を拡大図示した断面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る量子ドット薄膜形成方法を説明するための斜視図である。

【図8】本発明の一実施形態に従って製造される量子ドット薄膜の量子ドット粒子を拡大図示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態をより詳しく説明する。本発明は多様な変更を加えることができ、さまざまな形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明しようとする。しかしながら、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようするものでなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物または代替物を含むものと理解されるべきである。各図面を説明しながら類似の参照符号を類似の構成要素に対して使用した。添付の図面において、構造物の寸法は本発明の明確性を期するために実際より拡大して図示したものである。第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明することに使用できるが、前記構成要素は前記用語により限定されてはならない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく第１構成要素は第２構成要素と命名されることができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名できる。単数の表現は文脈上明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含む。

【0015】

本出願において、“含む”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、１つまたはその以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態に係る量子ドット薄膜形成方法を説明するためのフローチャートである。図２〜図４、及び図７は、本発明の一実施形態に係る量子ドット薄膜形成方法を説明するための斜視図である。図５、図６、及び図８は、本発明の一実施形態に従って製造される量子ドット薄膜の量子ドット粒子を拡大図示した断面図である。

【0017】

図１〜図３を参照すると、基板１０に引張力を加える（Ｓ１０）。前記基板は好ましくは高分子を含む。前記高分子を含む基板はガラス、シリコンなどに比べて高い回復弾力性（resilience）を有する。したがって、以下に説明する復元ステップで有利でありうる。前記高分子には、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリジメチルシロキサン、エコープレックス（登録商標）のようなポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリウレタンなどが使われることができ、伸縮性、耐化学性、耐熱性などを考慮した時、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステルなどが好ましい。

【0018】

前記基板には、前記基板と平行する方向に引張力が加えられる。例えば、前記基板には伸張率が０．１％〜１０％になるように引張力が加えられることができる。前記基板の伸張率が大きすぎる場合、基板に加えられる引張力を除去した後、表面積の変化が大きくて前記基板の上に形成される量子ドット薄膜が損傷される虞があり、前記基板の伸張率が小さすぎる場合、量子ドット粒子の間のギャップを埋められなくて、クラック防止効果が小さいことがある。以下のステップで、前記引張力を除去するステップの前まで、前記基板には前記引張力が加えられた状態が維持される。

【0019】

前記基板に引張力を加えるために、引張装置が利用できる。例えば、前記引張装置は前記基板の両端を固定する固定部２０を含むことができ、前記固定部は互いに遠ざかる方向に移動して、前記基板を伸張させることができる。

【0020】

図１及び図４を参照すると、量子ドット粒子を前記引張された基板にコーティングする（Ｓ２０）。これによって、量子ドット薄膜３０が形成される。

【0021】

前記量子ドット粒子は、約１〜１００ｎｍの直径を有することができ、好ましくは約１〜２０ｎｍの直径を有することができる。

【0022】

前記量子ドットは１４族−１６族系化合物を含むことができる。具体的に、前記量子ドットは、スズオキサイド（ＳｎＯ）、スズスルフィド（ＳｎＳ）、スズセレナイド（ＳｎＳｅ）、スズテレナイド（ＳｎＴｅ）、リードスルフィド（ＰｂＳ）、リードセレナイド（ＰｂＳｅ）、リードテレナイド（ＰｂＴｅ）、ゲルマニウムオキサイド（ＧｅＯ）、ゲルマニウムスルフィド（ＧｅＳ）、ゲルマニウムセレナイド（ＧｅＳｅ）、ゲルマニウムテレナイド（ＧｅＴｅ）、スズセレニウムスルフィド（ＳｎＳｅＳ）、スズセレニウムテレナイド（ＳｎＳｅＴｅ）、スズスルフィドテレナイド（ＳｎＳＴｅ）、リードセレニウムスルフィド（ＰｂＳｅＳ）、リードセレニウムテレナイド（ＰｂＳｅＴｅ）、リードスルフィドテレナイド（ＰｂＳＴｅ）、スズリードスルフィド（ＳｎＰｂＳ）、スズリードセレナイド（ＳｎＰｂＳｅ）、スズリードテレナイド（ＳｎＰｂＴｅ）、スズオキサイドスルフィド（ＳｎＯＳ）、スズオキサイドセレナイド（ＳｎＯＳｅ）、スズオキサイドテレナイド（ＳｎＯＴｅ）、ゲルマニウムオキサイドスルフィド（ＧｅＯＳ）、ゲルマニウムオキサイドセレナイド（ＧｅＯＳｅ）、ゲルマニウムオキサイドテレナイド（ＧｅＯＴｅ）、スズリードスルフィドセレナイド（ＳｎＰｂＳＳｅ）、スズリードセレニウムテレナイド（ＳｎＰｂＳｅＴｅ）、スズリードスルフィドテレナイド（ＳｎＰｂＳＴｅ）などを含むことができる。これらは各々単独で、または混合して使用できる。

【0023】

他の実施形態において、前記量子ドットは１２族−１６族系化合物を含むことができる。具体的に、前記量子ドットは、カドミウムスルフィド（ＣｄＳ）、カドミウムセレナイド（ＣｄＳｅ）、カドミウムテレナイド（ＣｄＴｅ）、亜鉛スルフィド（ＺｎＳ）、亜鉛セレナイド（ＺｎＳｅ）、亜鉛テレナイド（ＺｎＴｅ）、水銀スルフィド（ＨｇＳ）、水銀セレナイド（ＨｇＳｅ）、水銀テレナイド（ＨｇＴｅ）、亜鉛オキサイド（ＺｎＯ）、カドミウムオキサイド（ＣｄＯ）、水銀オキサイド（ＨｇＯ）、カドミウムセレニウムスルフィド（ＣｄＳｅＳ）、カドミウムセレニウムテレナイド（ＣｄＳｅＴｅ）、カドミウムスルフィドテレナイド（ＣｄＳＴｅ）、カドミウム亜鉛スルフィド（ＣｄＺｎＳ）、カドミウム亜鉛セレナイド（ＣｄＺｎＳｅ）、カドミウムスルフィドセレナイド（ＣｄＳＳｅ）、カドミウム亜鉛テレナイド（ＣｄＺｎＴｅ）、カドミウム水銀スルフィド（ＣｄＨｇＳ）、カドミウム水銀セレナイド（ＣｄＨｇＳｅ）、カドミウム水銀テレナイド（ＣｄＨｇＴｅ）、亜鉛セレニウムスルフィド（ＺｎＳｅＳ）、亜鉛セレニウムテレナイド（ＺｎＳｅＴｅ）、亜鉛スルフィドテレナイド（ＺｎＳＴｅ）、水銀セレニウムスルフィド（ＨｇＳｅＳ）、水銀セレニウムテレナイド（ＨｇＳｅＴｅ）、水銀スルフィドテレナイド（ＨｇＳＴｅ）、水銀亜鉛スルフィド（ＨｇＺｎＳ）、水銀亜鉛セレナイド（ＨｇＺｎＳｅ）、カドミウム亜鉛オキサイド（ＣｄＺｎＯ）、カドミウム水銀オキサイド（ＣｄＨｇＯ）、亜鉛水銀オキサイド（ＺｎＨｇＯ）、亜鉛セレニウムオキサイド（ＺｎＳｅＯ）、亜鉛テルニウムオキサイド（ＺｎＴｅＯ）、亜鉛スルフィドオキサイド（ＺｎＳＯ）、カドミウムセレニウムオキサイド（ＣｄＳｅＯ）、カドミウムテルニウムオキサイド（ＣｄＴｅＯ）、カドミウムスルフィドオキサイド（ＣｄＳＯ）、水銀セレニウムオキサイド（ＨｇＳｅＯ）、水銀テルニウムオキサイド（ＨｇＴｅＯ）、水銀スルフィドオキサイド（ＨｇＳＯ）、カドミウム亜鉛セレニウムスルフィド（ＣｄＺｎＳｅＳ）、カドミウム亜鉛セレニウムテレナイド（ＣｄＺｎＳｅＴｅ）、カドミウム亜鉛スルフィドテレナイド（ＣｄＺｎＳＴｅ）、カドミウム水銀セレニウムスルフィド（ＣｄＨｇＳｅＳ）、カドミウム水銀セレニウムテレナイド（ＣｄＨｇＳｅＴｅ）、カドミウム水銀スルフィドテレナイド（ＣｄＨｇＳＴｅ）、水銀亜鉛セレニウムスルフィド（ＨｇＺｎＳｅＳ）、水銀亜鉛セレニウムテレナイド（ＨｇＺｎＳｅＴｅ）、水銀亜鉛スルフィドテレナイド（ＨｇＺｎＳＴｅ）、カドミウム亜鉛セレニウムオキサイド（ＣｄＺｎＳｅＯ）、カドミウム亜鉛テルニウムオキサイド（ＣｄＺｎＴｅＯ）、カドミウム亜鉛スルフィドオキサイド（ＣｄＺｎＳＯ）、カドミウム水銀セレニウムオキサイド（ＣｄＨｇＳｅＯ）、カドミウム水銀テルニウムオキサイド（ＣｄＨｇＴｅＯ）、カドミウム水銀スルフィドオキサイド（ＣｄＨｇＳＯ）、亜鉛水銀セレニウムオキサイド（ＺｎＨｇＳｅＯ）、亜鉛水銀テルニウムオキサイド（ＺｎＨｇＴｅＯ）、亜鉛水銀スルフィドオキサイド（ＺｎＨｇＳＯ）などを含むことができる。これらは各々単独で、または混合して使用できる。

【0024】

他の実施形態において、前記量子ドットは１３族−１５族系化合物を含むことができる。具体的に、前記量子ドットは、ガリウムホスホラス（ＧａＰ）、ガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）、ガリウムアンチモン（ＧａＳｂ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）、アルミニウムホスホラス（ＡｌＰ）、アルミニウムアーセナイド（ＡｌＡｓ）、アルミニウムアンチモン（ＡｌＳｂ）、アルミニウムナイトライド（ＡｌＮ）、インジウムホスホラス（ＩｎＰ）、インジウムアーセナイド（ＩｎＡｓ）、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、インジウムナイトライド（ＩｎＮ）、ガリウムホスホラスアーセナイド（ＧａＰＡｓ）、ガリウムホスホラスアンチモン（ＧａＰＳｂ）、ガリウムホスホラスナイトライド（ＧａＰＮ）、ガリウムアーセナイドナイトライド（ＧａＡｓＮ）、ガリウムアンチモンナイトライド（ＧａＳｂＮ）、アルミニウムホスホラスアーセナイド（ＡｌＰＡｓ）、アルミニウムホスホラスアンチモン（ＡｌＰＳｂ）、アルミニウムホスホラスナイトライド（ＡｌＰＮ）、アルミニウムアーセナイドナイトライド（ＡｌＡｓＮ）、アルミニウムアンチモンナイトライド（ＡｌＳｂＮ）、インジウムホスホラスアーセナイド（ＩｎＰＡｓ）、インジウムホスホラスアンチモン（ＩｎＰＳｂ）、インジウムホスホラスナイトライド（ＩｎＰＮ）、インジウムアーセナイドナイトライド（ＩｎＡｓＮ）、インジウムアンチモンナイトライド（ＩｎＳｂＮ）、アルミニウムガリウムホスホラス（ＡｌＧａＰ）、アルミニウムガリウムアーセナイド（ＡｌＧａＡｓ）、アルミニウムガリウムアンチモン（ＡｌＧａＳｂ）、アルミニウムガリウムナイトライド（ＡｌＧａＮ）、アルミニウムアーセナイドナイトライド（ＡｌＡｓＮ）、アルミニウムアンチモンナイトライド（ＡｌＳｂＮ）、インジウムガリウムホスホラス（ＩｎＧａＰ）、インジウムガリウムアーセナイド（ＩｎＧａＡｓ）、インジウムガリウムアンチモン（ＩｎＧａＳｂ）、インジウムガリウムナイトライド（ＩｎＧａＮ）、インジウムアーセナイドナイトライド（ＩｎＡｓＮ）、インジウムアンチモンナイトライド（ＩｎＳｂＮ）、アルミニウムインジウムホスホラス（ＡｌＩｎＰ）、アルミニウムインジウムアーセナイド（ＡｌＩｎＡｓ）、アルミニウムインジウムアンチモン（ＡｌＩｎＳｂ）、アルミニウムインジウムナイトライド（ＡｌＩｎＮ）、アルミニウムアーセナイドナイトライド（ＡｌＡｓＮ）、アルミニウムアンチモンナイトライド（ＡｌＳｂＮ）、アルミニウムホスホラスナイトライド（ＡｌＰＮ）、ガリウムアルミニウムホスホラスアーセナイド（ＧａＡｌＰＡｓ）、ガリウムアルミニウムホスホラスアンチモン（ＧａＡｌＰＳｂ）、ガリウムインジウムホスホラスアーセナイド（ＧａＩｎＰＡｓ）、ガリウムインジウムアルミニウムアーセナイド（ＧａＩｎＡｌＡｓ）、ガリウムアルミニウムホスホラスナイトライド（ＧａＡｌＰＮ）、ガリウムアルミニウムアーセナイドナイトライド（ＧａＡｌＡｓＮ）、ガリウムアルミニウムアンチモンナイトライド（ＧａＡｌＳｂＮ）、ガリウムインジウムホスホラスナイトライド（ＧａＩｎＰＮ）、ガリウムインジウムアーセナイドナイトライド（ＧａＩｎＡｓＮ）、ガリウムインジウムアルミニウムナイトライド（ＧａＩｎＡｌＮ）、ガリウムアンチモンホスホラスナイトライド（ＧａＳｂＰＮ）、ガリウムアーセナイドホスホラスナイトライド（ＧａＡｓＰＮ）、ガリウムアーセナイドアンチモンナイトライド（ＧａＡｓＳｂＮ）、ガリウムインジウムホスホラスアンチモン（ＧａＩｎＰＳｂ）、ガリウムインジウムホスホラスナイトライド（ＧａＩｎＰＮ）、ガリウムインジウムアンチモンナイトライド（ＧａＩｎＳｂＮ）、ガリウムホスホラスアンチモンナイトライド（ＧａＰＳｂＮ）、インジウムアルミニウムホスホラスアーセナイド（ＩｎＡｌＰＡｓ）、インジウムアルミニウムホスホラスナイトライド（ＩｎＡｌＰＮ）、インジウムホスホラスアーセナイドナイトライド（ＩｎＰＡｓＮ）、インジウムアルミニウムアンチモンナイトライド（ＩｎＡｌＳｂＮ）、インジウムホスホラスアンチモンナイトライド（ＩｎＰＳｂＮ）、インジウムアーセナイドアンチモンナイトライド（ＩｎＡｓＳｂＮ）、及びインジウムアルミニウムホスホラスアンチモン（ＩｎＡｌＰＳｂ）などを含むことができる。これらは各々単独で、または混合して使用できる。

【0025】

前記量子ドット粒子は従来に知られた量子ドット粒子製造方法により準備されることができ、例えば、鉛スルフィド量子ドット粒子は、オクタデカン（octadecene：ＯＤＥ）に酢酸鉛三水和物（Ｐｂ（Ｃ_２Ｈ_３Ｏ_２）_２・３Ｈ_２Ｏ）とオレイン酸を混合し、真空状態で加熱し、オクタデカンを混合後、ビストリメチルシリルスルフィド（bis(trimethylsilyl)sulfide）を注入し、冷却されたトルエンで前記溶液を冷却し、前記冷却された溶液をブタノールとメタノールの混合溶液に注入して結晶化反応を誘導して得られることができる。

【0026】

また、鉛セレナイド量子ドット粒子は、オクタデカンに酢酸鉛三水和物（Ｐｂ（Ｃ_２Ｈ_３Ｏ_２）_２・３Ｈ_２Ｏ）とオレイン酸を混合し、真空状態で加熱し、１ＭＴＯＰ−Ｓｅ（Trioctylphosphine-Se）を室温で混合し、１，２−ヘキサデカンジオール（1,2-hexadecanediol）とオクタデカンを混合後、前記溶液と混合し、冷却されたトルエンで前記溶液を冷却し、前記冷却された溶液をブタノールとメタノールの混合溶液に注入して結晶化反応を誘導して得られることができる。

【0027】

前記過程を通じて形成された量子ドット粒子３５は、図５に図示したように、第１リガンド３７と結合された状態である。前記第１リガンドは有機分子である。例えば、前記量子ドット粒子３５は、リガンドとしてオレイン酸と結合できる。前記量子ドット粒子は、ブタノール、メタノール、ヘキサン、またはこれらの混合物により分散された状態でありうる。

【0028】

前記量子ドット粒子のコーティングは、ディッピング（dipping）、スプレー（spraying）、ドロップキャスティング（drop casting）、自己組立（self-assembly）、スピンコーティング、ドクターブレード（doctor blade）、プリンティングなどによりなされることができ、本実施形態ではディッピング方法が好ましく使われる。ディッピングは追加的な装備が必要でない、かつ簡単であるという長所があり、単一量子ドット層または多数層の量子ドット層を形成する時、量子ドット濃度調節を通じて成膜が有利になる長所がある。ディッピングの以外の方法は、量子ドットフィルム製造ステップのうち、リガンド置換ステップで高濃度／長時間露出が必要であるので、ディッピング方法が最も好ましい。ディッピングを遂行する場合、ＬｂＬ（Layer-by-Layer）組み立てによる量子ドットフィルムが形成されて量子ドット間の結晶臨界の問題などを解決できるので、電荷の移動時、量子ドットで発生する損失や歪曲を防止することができる。例えば、前記量子ドット粒子とアルコールとの混合溶液に前記基板を数秒〜数十秒浸漬させた後、取り出すことができる。

【0029】

次に、前記量子ドット粒子のリガンドを交換する（Ｓ３０）。前記交換されるリガンド物質は量子ドットに強く結合されることができ、本来結合されていたリガンドより小さなサイズを有することが好ましい。例えば、前記リガンド物質は有機物質であって、炭素数が３個以下のものが好ましく、炭素数が１つまたは２つのものがより好ましい。具体的には、前記交換されるリガンド物質は、エタンチオール、エタンジチオールのようなアルカンジチオール、ヒドラジン、ヒドロキシルアミンなどでありうる。この際、前記リガンド物質は使われる量子ドットによって選択できる。具体的には、例えば、鉛スルフィド、鉛セレナイド、鉛の場合、チオール（thiol）を含むリガンドを使用することが好ましく、インジウムホスファイドはヒドロキシル（hydroxyl）を含むリガンドを使用することが好ましい。前記物質は長さが短く、量子ドットに強く結合できるという長所がある。

【0030】

これによって、図６に図示したように、前記量子ドット粒子は第１リガンド３７より小さな第２リガンド３９と結合するようになり、この過程で量子ドット粒子の間にギャップが発生することがある。

【0031】

前記量子ドットのリガンドを交換するステップは、ディッピング、スプレー、ドロップキャスティング、自己組立、スピンコーティング、ドクターブレード、プリンティングなどによりなされることができ、本実施形態ではディッピング方法が好ましく使用できる。

【0032】

次に、前記量子ドット粒子のリガンドが交換された基板を熱処理する（Ｓ４０）。前記熱処理は約４０〜１００℃でなされることができる。前記熱処理を通じて、量子ドット薄膜の電気的特性が向上できる。前記熱処理を行う間、量子ドット粒子同士が付着されて、量子ドット粒子の電子結合エネルギーは増加し、薄膜の体積は減少する。また、部分的に図５に図示したように、量子ドット粒子の間の距離が増加することがある。

【0033】

次に、図７に図示したように、基板１０から引張装置を分離して、基板に加えられた引張力を除去する（Ｓ５０）。前記引張力が除去されるにつれて、前記基板１０は収縮する。したがって、図８に図示したように、量子ドット粒子３５の間の間隔が狭くなる。

【0034】

説明したように、前記リガンド交換ステップ（Ｓ３０）と熱処理ステップ（Ｓ４０）で、量子ドット粒子の間隔が狭くなることによって、相対的に、量子ドット粒子が群集をなすようになって、群集間の間隙がクラックとして作用することがある。しかしながら、本発明によれば、基板に引張力を加えた状態で量子ドット薄膜３０を形成し、リガンド交換及び熱処理を進行した後、基板の引張力を除去することによって、量子ドット群集の間の間隙を除去することができる。したがって、量子ドット薄膜の電気的な特性を向上させることができる。

【0035】

本実施形態では、前記基板の引張力を除去する前に低温の熱処理を進行したが、他の実施形態において、前記熱処理ステップは省略されることもある。

【0036】

また、他の実施形態において、前記基板の引張力を除去した後、または前記基板の引張力を除去する前に、リガンド復元ステップをさらに経ることもできる。前記熱処理ステップ（Ｓ４０）が進行されるにつれて、前記量子ドット粒子のリガンド（第２リガンド）が除去される可能性がある。前記リガンドが除去される場合、量子ドット粒子の損傷が容易に発生することがあるので、リガンド復元ステップを通じて基板を再封止することができる。前記リガンド復元ステップは、前記基板１０にリガンド物質（第２リガンド）を提供してなされることができ、前記リガンド物質の提供は、リガンド交換ステップと同様にディッピング方法などにより遂行できる。

【0037】

前記量子ドット薄膜３０を有する基板１０は、量子ドット薄膜を用いる各種の電子素子、例えば、太陽電池などに提供できる。他の方法に、前記量子ドット薄膜３０は前記基板１０から分離されて、他の物質からなる基板、例えば、ガラス基板などに付着されて用いられることもできる。

【0038】

本発明は、量子ドットを用いるトランジスタを含んだ各種の電子素子、光起電センサーまたは発電素子、表示装置、光源などの製造に利用できる。

【0039】

以上、実施形態を参照して説明したが、該当する技術分野の熟練した当業者は特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができるものと理解することができる。

【符号の説明】

【0040】

１０ 基板
２０ 固定部
３０ 量子ドット薄膜
３５ 量子ドット粒子
３７ 第１リガンド
３９ 第２リガンド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】