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特許7294680グレーデッド－マルチシェル構造ベースの量子ドット及びその製造方法
(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】
(24)【登録日】2023-06-12
(45)【発行日】2023-06-20
(54)【発明の名称】グレーデッド－マルチシェル構造ベースの量子ドット及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C09K 11/88 20060101AFI20230613BHJP
G02B 5/20 20060101ALI20230613BHJP
B82Y 20/00 20110101ALI20230613BHJP
B82Y 30/00 20110101ALI20230613BHJP
B82Y 40/00 20110101ALI20230613BHJP
C01B 25/08 20060101ALN20230613BHJP
【ＦＩ】
C09K11/88
G02B5/20
B82Y20/00
B82Y30/00
B82Y40/00
C01B25/08 A
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020552867
(86)(22)【出願日】2020-05-22
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-07-27
(86)【国際出願番号】 KR2020006683
(87)【国際公開番号】W WO2021215576
(87)【国際公開日】2021-10-28
【審査請求日】2020-09-29
(31)【優先権主張番号】10-2020-0049814
(32)【優先日】2020-04-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】512268332
【氏名又は名称】インダストリー－ユニバーシティー コオペレーション ファウンデーション ハンヤン ユニバーシティー
(74)【代理人】
【識別番号】110000383
【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】パク ジャグン
(72)【発明者】
【氏名】イ スンジェ
(72)【発明者】
【氏名】イ ジウン
(72)【発明者】
【氏名】イ チャンジン
【審査官】山本 吾一
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／０８４１３５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／１３１４０２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１９－５１９４５５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０９Ｋ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチレイヤ構造を有するコア（ｃｏｒｅ）と、前記コアを取り囲む内部シェル（ｉｎｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）と、前記内部シェルを取り囲む外部シェル（ｏｕｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）とを含み、前記コアは、同じバンドギャップ及び構造を有する内部コア及び外部コアを含み、
前記内部コアはＩｎmＰn化合物を含み、前記外部コアはＩｎoＰp化合物を含み、ｍ、ｎ、ｏ及びｐは、０．３０＜ｍ＜０．４０、０．２５＜ｎ＜０．３５、０．１５＜ｏ＜０．２０、０．１２５＜ｐ＜０．１７５及びｍ＞ｏ、ｎ＞ｐを満足する正の数であり、
前記内部シェルは、Ｚｎ a Ｓｅ b ／Ｚｎ c Ｓｅ d ／Ｚｎ e Ｓｅ f マルチレイヤを含む第１内部シェルと、Ｚｎ g Ｓｅ h Ｓ i ／Ｚｎ j Ｓｅ k Ｓ l マルチレイヤを含む第２内部シェルとを含み、
前記ａは０．３～０．６であり、ｂは０．２～０．３であり、ｃは０．３６～０．７２であり、ｄは０．１６～０．２４であり、ｅは０．３９～０．７８であり、ｆは０．１４～０．２１であり、前記ａ～ｆは、ａ＜ｃ＜ｅ、及びｂ＞ｄ＞ｆの条件を満たし、
前記ｇは０．１～０．５であり、前記ｈは０．００５～０．０２０であり、前記ｉは０．５～２．０であり、前記ｊは０．１～０．５であり、前記ｋは０．００２５～０．０１０であり、前記ｌは１．０～４．０であり、前記ｇ～ｌは、ｇ≦ｊ、ｈ＞ｋ、及びｉ＜ｌの条件を満たす、量子ドット。
【請求項2】
前記内部シェルは、前記コアから前記外部シェル側に行くほど、化合物の組成比が段階的に変化することを特徴とする、請求項１に記載の量子ドット。
【請求項3】
前記第１内部シェルは、前記コアから前記外部シェル側に行くほど、ＩＩ族元素の濃度は増加し、第１ＶＩ族元素の濃度は減少し、前記第２内部シェルは、前記コアから前記外部シェル側に行くほど、前記第１ＶＩ族元素の濃度は減少し、第２ＶＩ族元素の濃度は増加することを特徴とする、請求項１に記載の量子ドット。
【請求項4】
前記内部シェルは、ＩＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－ＩＩＩ－ＩＩ－ＶＩ族化合物、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドット。
【請求項5】
前記コアは、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－ＩＩＩ－ＩＩ－ＶＩ族化合物及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み、前記外部シェルはＩＩ－ＶＩ族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。
【請求項6】
内部コアを形成後、形成された前記内部コアを取り囲む外部コアを形成して、マルチレイヤ構造を有するコア（ｃｏｒｅ）を形成するステップと、前記コアを取り囲む内部シェル（ｉｎｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）を形成するステップと、
前記内部シェルを取り囲む外部シェル（ｏｕｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）を形成するステップとを含み、
前記コアは、同じバンドギャップ及び構造を有する前記内部コア及び前記外部コアを含み、
前記内部コアはＩｎmＰn化合物を含み、前記外部コアはＩｎoＰp化合物を含み、ｍ、ｎ、ｏ及びｐは、０．３０＜ｍ＜０．４０、０．２５＜ｎ＜０．３５、０．１５＜ｏ＜０．２０、０．１２５＜ｐ＜０．１７５及びｍ＞ｏ、ｎ＞ｐを満足する正の数であり、
前記内部シェルは前記コアを取り囲む第１シェルレイヤ、第２シェルレイヤ、第３シェルレイヤ、第４シェルレイヤおよび第５シェルレイヤを含み、
前記第１シェルレイヤはＺｎ a Ｓｅ b 化合物を含み、前記第２シェルレイヤはＺｎ c Ｓｅ d 化合物を含み、前記第３シェルレイヤはＺｎ e Ｓｅ f 化合物を含み、前記第４シェルレイヤはＺｎ g Ｓｅ h Ｓ i 化合物を含み、前記第５シェルレイヤはＺｎ j Ｓｅ k Ｓ l 化合物を含み、
前記ａは０．３～０．６であり、ｂは０．２～０．３であり、ｃは０．３６～０．７２であり、ｄは０．１６～０．２４であり、ｅは０．３９～０．７８であり、ｆは０．１４～０．２１であり、前記ａ～ｆは、ａ＜ｃ＜ｅ、及びｂ＞ｄ＞ｆの条件を満たし、
前記ｇは０．１～０．５であり、前記ｈは０．００５～０．０２０であり、前記ｉは０．５～２．０であり、前記ｊは０．１～０．５であり、前記ｋは０．００２５～０．０１０であり、前記ｌは１．０～４．０であり、前記ｇ～ｌは、ｇ≦ｊ、ｈ＞ｋ、及びｉ＜ｌの条件を満たすことを特徴とする、量子ドットの製造方法。
【請求項7】
前記内部シェルを形成するステップは、１２０℃～３３０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、前記コアを取り囲む第１内部シェルを形成するステップと、
２６０℃～３２０℃の温度範囲内で前記成長温度を段階的に増加させながら、前記第１内部シェルを取り囲む第２内部シェルを形成するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の量子ドットの製造方法。
【請求項8】
前記第１内部シェルを形成するステップは、１２０℃～２１０℃の温度範囲内で前記成長温度を段階的に増加させながら、前記コアを取り囲む前記第１シェルレイヤを形成するステップと、
２４０℃～２７０℃の温度範囲内で前記成長温度を段階的に増加させながら、前記第１シェルレイヤを取り囲む前記第２シェルレイヤを形成するステップと、
３００℃～３３０℃の温度範囲内で前記成長温度を段階的に増加させながら、前記第２シェルレイヤを取り囲む前記第３シェルレイヤを形成するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の量子ドットの製造方法。
【請求項9】
前記第２内部シェルを形成するステップは、２６０℃～３００℃の温度範囲内で前記成長温度を段階的に増加させながら、前記第１内部シェルを取り囲む前記第４シェルレイヤを形成するステップと、
３２０℃の前記成長温度で前記第４シェルレイヤを取り囲む前記第５シェルレイヤを形成するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の量子ドットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、量子ドット及びその製造方法に係り、より詳細には、グレーデッド－マルチシェル構造ベースの量子ドット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
量子ドット（ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ）は、コロイド性半導体結晶体であって、数ナノメートル～数十ナノメートルの大きさを有し、高い色純度、色再現性及び光安定性などに利点がある。
【0003】
具体的には、量子ドットは、半導体結晶の粒子サイズを調節することによって様々な範囲の発光波長を制御することができ、溶液工程が可能であるので製造工程が簡単であるという利点があり、次世代発光物質として脚光を浴びている。
【0004】
例えば、量子ドットは、コア（ｃｏｒｅ）と、コアを取り囲むシェル（ｓｈｅｌｌ）とを含むことができ、ここで、コアは、ＩｎＰ（ｉｎｄｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）化合物をベースとして形成され、シェルは、ＺｎＳ化合物をベースとして形成され得る。
【0005】
しかし、上述したＩｎＰ／ＺｎＳベースの量子ドットは、ＩｎＰコアとＺｎＳシェルとの間の格子定数（ｌａｔｔｉｃｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）の差による格子不一致（ｌａｔｔｉｃｅ ｍｉｓｍａｔｃｈ）を誘発してしまい、広い半値幅特性及び不均一なシェルエピタキシャル成長（ｓｈｅｌｌ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ）特性が発生するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、グレーデッド構造ベースの内部シェルをコアと外部シェルとの間に形成することで、格子不一致（ｌａｔｔｉｃｅ ｍｉｓｍａｔｃｈ）を最小化し、量子閉じ込め効果（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）を極大化することができる量子ドット及びその製造方法を提供しようとする。
【0007】
また、本発明は、グレーデッド昇温成長プロセス（ｇｒａｄｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ－ｕｐ ｇｒｏｗｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓ）を介して内部シェルを形成することで、熱膨張係数（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ＴＥＣ）の不一致を最小化して光学的特性を向上させることができる量子ドット及びその製造方法を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施例に係る量子ドットは、コア（ｃｏｒｅ）と、コアを取り囲む内部シェル（ｉｎｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）と、内部シェルを取り囲む外部シェル（ｏｕｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）とを含み、ここで、内部シェルは、コアから外部シェル側に行くほど、化合物の濃度が段階的に変化することができる。
【0009】
内部シェルは、コアから外部シェル側に行くほど、化合物の組成比が段階的に変化することができる。
【0010】
内部シェルは、マルチレイヤ（ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ）を有する第１内部シェルと、マルチレイヤを有する第２内部シェルとを含むことができる。
【0011】
第１内部シェルは、コアから外部シェル側に行くほど、ＩＩ族元素の濃度は増加し、第１ＶＩ族元素の濃度は減少し、第２内部シェルは、コアから外部シェル側に行くほど、第１ＶＩ族元素の濃度は減少し、第２ＶＩ族元素の濃度は増加することができる。
【0012】
第１内部シェルは、ＺｎａＳｅｂ／ＺｎｃＳｅｄ／ＺｎｅＳｅｆマルチレイヤを含み、ここで、ａは０．３～０．６であり、ｂは０．２～０．３であり、ｃは０．３６～０．７２であり、ｄは０．１６～０．２４であり、ｅは０．３９～０．７８であり、ｆは０．１４～０．２１であり、ａ～ｆは、ａ＜ｃ＜ｅ、及びｂ＞ｄ＞ｆの条件を満たすことができる。
【0013】
第２内部シェルは、ＺｎｇＳｅｈＳｉ／ＺｎｊＳｅｋＳｌマルチレイヤを含み、ここで、ｇは０．１～０．５であり、ｈは０．００５～０．０２０であり、ｉは０．５～２．０であり、ｊは０．１～０．５であり、ｋは０．００２５～０．０１０であり、ｌは１．０～４．０であり、ｇ～ｌは、ｇ≦ｊ、ｈ＞ｋ、及びｉ＜ｌの条件を満たすことができる。
【0014】
内部シェルは、ＩＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－ＩＩＩ－ＩＩ－ＶＩ族化合物、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【0015】
コアは、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－ＩＩＩ－ＩＩ－ＶＩ族化合物及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み、外部シェルはＩＩ－ＶＩ族化合物を含むことができる。
【0016】
本発明の一実施例に係る量子ドットの製造方法は、コア（ｃｏｒｅ）を形成するステップと、コアを取り囲む内部シェル（ｉｎｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）を形成するステップと、内部シェルを取り囲む外部シェル（ｏｕｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）を形成するステップとを含み、ここで、内部シェルは、コアから外部シェル側に行くほど、化合物の濃度が段階的に変化することができる。
【0017】
内部シェルを形成するステップは、１２０℃～３３０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、コアを取り囲む第１内部シェルを形成するステップと、２６０℃～３２０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第１内部シェルを取り囲む第２内部シェルを形成するステップとをさらに含むことができる。
【0018】
第１内部シェルを形成するステップは、１２０℃～２１０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、コアを取り囲む第１シェルレイヤを形成するステップと、２４０℃～２７０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第１シェルレイヤを取り囲む第２シェルレイヤを形成するステップと、３００℃～３３０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第２シェルレイヤを取り囲む第３シェルレイヤを形成するステップとをさらに含むことができる。
【0019】
第１シェルレイヤはＺｎａＳｅｂ化合物を含み、第２シェルレイヤはＺｎｃＳｅｄ化合物を含み、第３シェルレイヤはＺｎｅＳｅｆ化合物を含み、ここで、ａは０．３～０．６であり、ｂは０．２～０．３であり、ｃは０．３６～０．７２であり、ｄは０．１６～０．２４であり、ｅは０．３９～０．７８であり、ｆは０．１４～０．２１であり、ａ～ｆは、ａ＜ｃ＜ｅ、及びｂ＞ｄ＞ｆの条件を満たすことができる。
【0020】
第２内部シェルを形成するステップは、２６０℃～３００℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第１内部シェルを取り囲む第４シェルレイヤを形成するステップと、３２０℃の成長温度で第４シェルレイヤを取り囲む第５シェルレイヤを形成するステップとをさらに含むことができる。
【0021】
第４シェルレイヤはＺｎｇＳｅｈＳｉ化合物を含み、第５シェルレイヤはＺｎｊＳｅｋＳｌ化合物を含み、ここで、ｇは０．１～０．５であり、ｈは０．００５～０．０２０であり、ｉは０．５～２．０であり、ｊは０．１～０．５であり、ｋは０．００２５～０．０１０であり、ｌは１．０～４．０であり、ｇ～ｌは、ｇ≦ｊ、ｈ＞ｋ、及びｉ＜ｌの条件を満たすことができる。
【発明の効果】
【0022】
一実施例によれば、本発明は、グレーデッド構造ベースの内部シェルをコアと外部シェルとの間に形成することで、格子不一致（ｌａｔｔｉｃｅ ｍｉｓｍａｔｃｈ）を最小化し、量子閉じ込め効果（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）を極大化することができる。
【0023】
一実施例によれば、本発明は、グレーデッド昇温成長プロセス（ｇｒａｄｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ－ｕｐ ｇｒｏｗｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓ）を介して内部シェルを形成することで、熱膨張係数（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ＴＥＣ）の不一致を最小化することができ、これを通じて光学的特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の一実施例に係る量子ドットを説明するための図である。
【図2】本発明の一実施例に係る量子ドットの具現例を説明するための図である。
【図3】一実施例に係る量子ドットのバンドギャップエネルギーダイヤグラムを説明するための図である。
【図4】一実施例に係る量子ドットのバンドギャップエネルギー特性を説明するための図である。
【図5A-E】一実施例に係るレッド発光量子ドットの光学的特性を説明するための図である。
【図6A-E】一実施例に係るグリーン発光量子ドットの光学的特性を説明するための図である。
【図7】一実施例に係る量子ドットの製造方法を説明するための図である。
【図8】一実施例に係るレッド発光量子ドットの製造方法についての例示を説明するための図である。
【図9】一実施例に係るグリーン発光量子ドットの製造方法についての例示を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本文書の様々な実施例が添付の図面を参照して記載される。
【0026】
実施例及びこれに使用された用語は、本文書に記載された技術を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、当該実施例の様々な変更、均等物、及び／又は代替物を含むものと理解しなければならない。
【0027】
以下で様々な実施例を説明するにおいて、関連する公知の機能又は構成についての具体的な説明が発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【0028】
そして、後述する用語は、様々な実施例における機能を考慮して定義された用語であって、これは、使用者、運用者の意図又は慣例などによって変わり得る。したがって、その定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて行われるべきである。
【0029】
図面の説明に関連して、類似の構成要素に対しては類似の参照符号が使用され得る。
【0030】
単数の表現は、文脈上明らかに別の意味を示すものでない限り、複数の表現を含むことができる。
【0031】
本文書において、「Ａ又はＢ」又は「Ａ及び／又はＢのうちの少なくとも１つ」などの表現は、共に並べられた項目の全ての可能な組み合わせを含むことができる。
【0032】
「第１」、「第２」、「第一」、又は「第二」などの表現は、当該構成要素を、順序又は重要度に関係なく修飾することができ、ある構成要素を他の構成要素と区分するために用いられるだけで、当該構成要素を限定しない。
【0033】
ある（例：第１）構成要素が他の（例：第２）構成要素に「（機能的に又は通信的に）連結されて」いるとか、「接続されて」いると言及された際には、前記ある構成要素が前記他の構成要素に直接的に連結されるか又は別の構成要素（例：第３構成要素）を介して連結され得る。
【0034】
本明細書において、「～するように構成された（又は設定された）（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」は、状況によって、例えば、ハードウェア的又はソフトウェア的に「～に適した」、「～する能力を有する」、「～するように変更された」、「～するように作られた」、「～ができる、」又は「～するように設計された」と相互互換的に（ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｙ）使用され得る。
【0035】
ある状況では、「～するように構成された装置」という表現は、その装置が他の装置又は部品と共に「～できる」ことを意味し得る。
【0036】
例えば、文句「Ａ、Ｂ、及びＣを行うように構成された（又は設定された）プロセッサ」は、当該動作を行うための専用プロセッサ（例：エンベデッドプロセッサ）、又はメモリ装置に格納された１つ以上のソフトウェアプログラムを実行することによって、当該動作を行うことができる汎用プロセッサ（例：ＣＰＵ又はａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を意味し得る。
【0037】
また、「又は」という用語は、排他的論理和「ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ｏｒ」よりは、包含的論理和「ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ ｏｒ」を意味する。
【0038】
すなわち、別に言及しない限り、又は文脈から明らかでない限り、「ｘがａ又はｂを用いる」という表現は、包含的な自然順列（ｎａｔｕｒａｌ ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎｓ）のいずれか１つを意味する。
【0039】
上述した具体的な実施例において、発明に含まれる構成要素は、提示された具体的な実施例によって単数又は複数で表現された。
【0040】
しかし、単数又は複数の表現は、説明の便宜のために提示した状況に適するように選択されたものであって、上述した実施例が単数又は複数の構成要素に制限されるものではなく、複数で表現された構成要素であっても単数で構成されてもよく、単数で表現された構成要素であっても複数で構成されてもよい。
【0041】
一方、発明の説明では具体的な実施例について説明したが、様々な実施例が内包する技術的思想の範囲から逸脱しない限り、様々な変形が可能であることは勿論である。
【0042】
したがって、本発明の範囲は、説明された実施例に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定められなければならない。
【0043】
図１は、本発明の一実施例に係る量子ドットを説明するための図である。
【0044】
図１を参照すると、一実施例に係る量子ドット１００は、グレーデッド構造ベースの内部シェルをコアと外部シェルとの間に形成することで、格子不一致を最小化し、量子閉じ込め効果を極大化することができる。
【0045】
また、量子ドット１００は、グレーデッド昇温成長プロセスを介して内部シェルを形成することで、熱膨張係数（ＴＥＣ）の不一致を最小化することができ、これを通じて光学的特性を向上させることができる。
【0046】
例えば、量子ドット１００は、レッド（ｒｅｄ）発光量子ドット、またはグリーン（ｇｒｅｅｎ）発光量子ドットであってもよい。
【0047】
以下で説明する「族（Ｇｒｏｕｐ）」は、元素周期表の族を意味することができる。
【0048】
また、「Ｉ族」は、ＩＡ族及びＩＢ族を含むことができ、Ｉ族元素の例として、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｕ、及びＣｓを含むことができるが、これに限定されない。
【0049】
「ＩＩ族」は、ＩＩＡ族及びＩＩＢ族を含むことができ、ＩＩ族元素の例として、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｈｇ及びＭｇを含むことができるが、これに限定されない。
【0050】
「ＩＩＩ族」は、ＩＩＩＡ族及びＩＩＩＢ族を含むことができ、ＩＩＩ族元素の例として、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ及びＴｌを含むことができるが、これに限定されない。
【0051】
「ＩＶ族」は、ＩＶＡ族及びＩＶＢ族を含むことができ、ＩＶ族元素の例として、Ｓｉ、Ｇｅ及びＳｎを含むことができるが、これに限定されない。
【0052】
「Ｖ族」は、ＶＡ族を含むことができ、Ｖ族元素の例として、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉを含むことができるが、これに限定されない。
【0053】
「ＶＩ族」は、ＶＩＡ族を含むことができ、ＶＩ族元素の例として、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅを含むことができるが、これに限定されない。
【0054】
具体的には、量子ドット１００は、コア（ｃｏｒｅ）１１０と、コア１１０を取り囲む内部シェル（ｉｎｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）１２０，１３０と、内部シェル１２０，１３０を取り囲む外部シェル（ｏｕｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）１４０とを含むことができ、ここで、内部シェル１２０，１３０は、コア１１０から外部シェル１４０側に行くほど、化合物の濃度が段階的に変化することができる。すなわち、内部シェル１２０，１３０は、グレーデッド（ｇｒａｄｅｄ）構造で形成され得る。
【0055】
コア１１０は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－ＩＩＩ－ＩＩ－ＶＩ族化合物、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み、外部シェル１４０はＩＩ－ＶＩ族化合物を含むことができる。
【0056】
例えば、ＩＩＩ－Ｖ族化合物は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ及びこれらの組み合わせから選択される二元素化合物と、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ及びこれらの組み合わせから選択される三元素化合物と、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、ＩｎＡｌＰＳｂ及びこれらの組み合わせから選択される四元素化合物とのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【0057】
また、ＩＩ－ＶＩ族化合物は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳｅ、ＭｇＳ及びこれらの組み合わせから選択される二元素化合物と、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳ及びこれらの組み合わせから選択される三元素化合物と、ＨｇＺｎＴｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＺｎＳＴｅ及びこれらの組み合わせから選択される四元素化合物とのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【0058】
より具体的な例を挙げると、コア１１０は、ＩｎＰ化合物、ＩｎＧａＰ化合物、ＩｎＡｌＰ化合物、ＩｎＢＰ化合物、及びＧａＰ化合物のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【0059】
好ましくは、コア１１０はＩｎＰ化合物を含み、外部シェル１４０はＺｎＳ化合物を含むことができる。
【0060】
一方、コア１１０は、内部コア（ｉｎｎｅｒ－ｃｏｒｅ）及び外部コア（ｏｕｔｅｒ－ｃｏｒｅ）を含むマルチレイヤ（ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ）で形成されることもできる。
【0061】
例えば、外部コアは、内部コアと同じバンドギャップ及び構造で具現されてもよく、内部コアに比べて相対的に薄い厚さで具現されてもよい。
【0062】
より具体的には、量子ドット１００がレッド発光量子ドットである場合、単一のコアで所望のレッド波長（６２０～６３０ｎｍ）のバンドギャップエネルギーに該当するコアサイズを形成する場合に、オストワルド熟成（ｏｓｔｗａｌｄ ｒｉｐｅｎｉｎｇ）現象によって、非常に広いコアサイズ分布（ＦＷＨＭの増加）をもたらすことがある。
【0063】
反面、本発明は、コア１１０をマルチレイヤコアプロセスを介して、オストワルド熟成現象を抑制して、所望のレッド波長（６２０～６３０ｎｍ）のバンドギャップエネルギーに該当するコアサイズを、均一なサイズ分布を維持しながら形成（調節）することができる。
【0064】
例えば、内部コアはＩｎｍＰｎ化合物を含み、外部コアはＩｎｏＰｐ化合物を含むことができ、ここで、ｍは０．３０～０．４０であり、ｎは０．２５～０．３５であり、ｏは０．１５～０．２０であり、ｐは０．１２５～０．１７５であり、ｍ～ｐは、ｍ＞ｏ、ｎ＞ｐの条件を満たすことができる。
【0065】
内部シェル１２０，１３０は、ＩＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－ＩＩＩ－ＩＩ－ＶＩ族化合物、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【0066】
また、内部シェル１２０，１３０は、マルチレイヤ（ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ）を有する第１内部シェル１２０、及びマルチレイヤを有する第２内部シェル１３０を含むことができる。
【0067】
例えば、内部シェル１２０，１３０は、ＺｎＳｅ化合物、ＺｎＳｅＳ化合物、ＺｎＴｅ化合物、ＺｎＴｅＳｅ化合物、ＺｎＴｅＳｅＳ化合物、及びＺｎＴｅＳ化合物のうちの少なくとも１つを含むことができる。好ましくは、第１内部シェル１２０はＺｎＳｅ化合物を含み、第２内部シェル１３０はＺｎＳｅＳ化合物を含むことができる。
【0068】
内部シェル１２０，１３０は、コア１１０から外部シェル１４０側に行くほど、化合物の組成比が段階的に変化することができる。
【0069】
すなわち、第１内部シェル１２０及び第２内部シェル１３０は、外部シェルの格子不一致（ｌａｔｔｉｃｅ ｍｉｓｍａｔｃｈ）を最小化できる組成比で設計され得、これにより、格子不一致を最小化して、均一なエピタキシャル成長（ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ）を介した光学特性の改善（量子収率の増加及び半値幅の減少）を期待することができる。
【0070】
具体的には、第１内部シェル１２０は、コア１１０から外部シェル１４０側に行くほど、ＩＩ族元素の濃度は増加し、第１ＶＩ族元素の濃度は減少することができる。また、第２内部シェル１３０は、コア１１０から外部シェル１４０側に行くほど、第１ＶＩ族元素の濃度は減少し、第２ＶＩ族元素の濃度は増加することができる。
【0071】
好ましくは、第１内部シェル１２０及び第２内部シェル１３０を構成するＩＩ族元素は、Ｚｎ元素であり、第１ＶＩ族元素はＳｅ元素であり、第２ＶＩ族元素はＳ元素であってもよい。
【0072】
図２は、本発明の一実施例に係る量子ドットの具現例を説明するための図である。
【0073】
【0074】
図２を参照すると、一実施例に係る量子ドットは、ＩｎＰコア２１０と、ＩｎＰコア２１０を取り囲む第１内部シェル２２０と、第１内部シェルを取り囲む第２内部シェル２３０と、第２内部シェルを取り囲むＺｎＳ外部シェル２４０とを含むことができる。
【0075】
また、第１内部シェル２２０及び第２内部シェル２３０は、ＩｎＰコア２１０からＺｎＳ外部シェル２４０側に行くほど、化合物の濃度が段階的に変化することができ、第１内部シェル２２０及び第２内部シェル２３０のそれぞれはマルチレイヤ（ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ）で具現され得る。
【0076】
具体的には、第１内部シェル２２０は、ＺｎａＳｅｂ／ＺｎｃＳｅｄ／ＺｎｅＳｅｆマルチレイヤを含み、ここで、ａは０．３～０．６であり、ｂは０．２～０．３であり、ｃは０．３６～０．７２であり、ｄは０．１６～０．２４であり、ｅは０．３９～０．７８であり、ｆは０．１４～０．２１であり、ａ～ｆは、ａ＜ｃ＜ｅ、及びｂ＞ｄ＞ｆの条件を満たすことができる。
【0077】
すなわち、第１内部シェル２２０は、コア２１０を取り囲むＺｎａＳｅｂ化合物ベースの第１シェルレイヤと、第１シェルレイヤを取り囲むＺｎｃＳｅｄ化合物ベースの第２シェルレイヤと、第２シェルレイヤを取り囲むＺｎｅＳｅｆ化合物ベースの第３シェルレイヤとを含むことができる。
【0078】
また、第２内部シェル２３０は、ＺｎｇＳｅｈＳｉ／ＺｎｊＳｅｋＳｌマルチレイヤを含み、ここで、ｇは０．１～０．５であり、ｈは０．００５～０．０２０であり、ｉは０．５～２．０であり、ｊは０．１～０．５であり、ｋは０．００２５～０．０１０であり、ｌは１．０～４．０であり、ｇ～ｌは、ｇ≦ｊ、ｈ＞ｋ、及びｉ＜ｌの条件を満たすことができる。
【0079】
例えば、一実施例に係る量子ドットがレッド発光量子ドットである場合に、ｇは、ｇ＝ｊの条件を満たし、一実施例に係る量子ドットがレッド発光量子ドットである場合に、ｇは、ｇ＜ｊの条件を満たすことができる。
【0080】
図３は、一実施例に係る量子ドットのバンドギャップエネルギーダイヤグラムを説明するための図である。
【0081】
図３を参照すると、図３の（ａ）は、ＩｎＰ／ＺｎＳ構造ベースの量子ドットのバンドギャップエネルギーダイヤグラム（ｂａｎｄ－ｇａｐ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉａｇｒａｍ）を示し、図３の（ｂ）は、ＩｎＰ／ＺｎＳｅＳ／ＺｎＳ構造ベースの量子ドットのバンドギャップエネルギーダイヤグラムを示し、図３の（ｃ）は、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅＳ／ＺｎＳ構造ベースの量子ドット（一実施例に係る量子ドット）のバンドギャップエネルギーダイヤグラムを示す。
【0082】
図３の（ａ）～（ｃ）を参照すると、ＩｎＰ／ＺｎＳ構造ベースの量子ドット（Ｅｇ，ＩｎＰ ｃｏｒｅ＜Ｅｇ，ＺｎＳ ｓｈｅｌｌ）は、ＩｎＰコア内の量子閉じ込め効果（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ）を介して量子井戸（ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）を形成し、これにより、ＩｎＰコア（５．９３Ａ）とＺｎＳシェル（５．４２Ａ）との間に格子定数の差によって約８．６％の格子不一致を誘発してしまい、広い半値幅特性及び不均一なシェルエピタキシャル成長特性を示すことを確認することができる。
【0083】
ＺｎＳｅＳ内部シェルを備えるＩｎＰ／ＺｎＳｅＳ／ＺｎＳ構造ベースの量子ドットにおいても、約４．６％～８．６％の高い格子不一致を示すことを確認することができる。
【0084】
反面、一実施例に係る量子ドット（ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅＳ／ＺｎＳ構造ベースの量子ドット）は、ＩｎＰコアからＺｎＳ外部シェル側に行くほど化合物の濃度（及び組成比）が段階的に変化するＺｎＳｅ（５．６６Ａ）／ＺｎＳｅ１－ｘＳｘ（５．６６～５．４２Ａ、ここで、ｘは、正の実数）内部シェルを備えることによって、広い半値幅特性及び不均一なシェルエピタキシャル成長特性を改善することができる。
【0085】
具体的には、ＺｎＳｅ（５．６６Ａ）／ＺｎＳｅ１－ｘＳｘ内部シェルは、ＩｎＰコアのバンドギャップエネルギー（１．３５ｅＶ）よりは大きく、ＺｎＳ外部シェル（３．６ｅＶ）のバンドギャップエネルギーよりは小さいエネルギーでバンド整列（ｂａｎｄ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が可能であり、格子不一致を緩和（４．６％）させることで、広い半値幅特性及び不均一なシェルエピタキシャル成長特性を改善することができる。
【0086】
図４は、一実施例に係る量子ドットのバンドギャップエネルギー特性を説明するための図である。
【0087】
図４を参照すると、一実施例に係る量子ドットの格子定数（ｌａｔｔｉｃｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）によるバンドギャップエネルギー特性（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄ－ｇａｐ）は、下記表１のようにまとめることができる。
【0088】
【表1】
【0089】
図４及び表１によれば、既存の量子ドット（ＩｎＰ／ＺｎＳ構造ベースの量子ドット）は、ＩｎＰコアとＺｎＳ外部シェルとの格子定数の差による格子定数の不一致を誘発したが、一実施例に係る量子ドット（ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅＳ／ＺｎＳ構造ベースの量子ドット）は、ＩｎＰコアとＺｎＳ外部シェルとの間にＺｎＳｅ／ＺｎＳｅＳ内部シェルを挿入することで、格子定数の不一致を最小化することができる。
【0090】
例えば、ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅＳ内部シェルの第１内部シェル（ＺｎＳｅ層）は、３個のレイヤ（ｌａｙｅｒ）で形成され、第２内部シェル（ＺｎＳｅＳ層）は、２個のレイヤで形成されてもよく、各レイヤは、隣接するＩｎＰコア又はＺｎＳ外部シェルとの格子定数の不一致を最小化できるように、バンドギャップエンジニアリングが行われ得る。
【0091】
【0092】
図５Ａ乃至図５Ｅを参照すると、参照符号５１０は、一実施例に係るレッド発光量子ドット（ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅＳ／ＺｎＳ）の波長（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の変化による吸光度特性（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）を示し、参照符号５２０は、一実施例に係るレッド発光量子ドットの波長の変化による発光強度特性（ＰＬ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す。
【0093】
参照符号５３０～５５０は、一実施例に係るレッド発光量子ドットのＸＲＤ（Ｘ ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）分析結果、ＳＡＥＤ（ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｒｅａ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）イメージ、及びＴＥＭ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）イメージをそれぞれ示す。
【0094】
例えば、一実施例に係るレッド発光量子ドットのＩｎＰコアは、ＩｎｍＰｎ／ＩｎｏＰｐマルチレイヤで形成され、レッド発光量子ドットの第１内部シェルは、ＺｎａＳｅｂ／ＺｎｃＳｅｄ／ＺｎｅＳｅｆマルチレイヤで形成され、第２内部シェルは、ＺｎｇＳｅｈＳｉ／ＺｎｊＳｅｋＳｌマルチレイヤで形成されてもよい。
【0095】
参照符号５１０～５５０によれば、一実施例に係るレッド発光量子ドットは、高い結晶性（（１１１）結晶、（２２０）結晶及び（３１１）結晶）を示し、約７．７４±１．９ｎｍの大きさで形成されることを確認することができる。
【0096】
また、一実施例に係るレッド発光量子ドット（ＲＱＤ）の光学特性は、下記表２のようにまとめることができる。
【0097】
【表2】
【0098】
表２によれば、一実施例に係るレッド発光量子ドットは、既存のＩｎＰ／ＺｎＳ構造ベースのレッド発光量子ドットと比較して、量子収率は約４５％増加し、半値幅は約２５ｎｍ減少したことを確認（光学的特性の向上を確認）することができる。
【0099】
【0100】
図６Ａ乃至図６Ｅを参照すると、参照符号６１０は、一実施例に係るグリーン発光量子ドット（ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅＳ／ＺｎＳ）の波長（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の変化による吸光度特性（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）を示し、参照符号６２０は、一実施例に係るグリーン発光量子ドットの波長の変化による発光強度特性（ＰＬ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す。
【0101】
参照符号６３０～６５０は、一実施例に係るグリーン発光量子ドットのＸＲＤ（Ｘ ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）分析結果、ＳＡＥＤ（ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｒｅａ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）イメージ、及びＴＥＭ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）イメージをそれぞれ示す。
【0102】
例えば、一実施例に係るグリーン発光量子ドットの第１内部シェルは、ＺｎａＳｅｂ／ＺｎｃＳｅｄ／ＺｎｅＳｅｆマルチレイヤで形成され、第２内部シェルは、ＺｎｇＳｅｈＳｉ／ＺｎｊＳｅｋＳｌマルチレイヤで形成されてもよい。
【0103】
参照符号６１０～６５０によれば、一実施例に係るグリーン発光量子ドットは、高い結晶性（（１１１）結晶、（２２０）結晶及び（３１１）結晶）を示し、約４．７±１．１ｎｍの大きさで形成されることを確認することができる。
【0104】
また、一実施例に係るグリーン発光量子ドット（ＧＱＤ）の光学特性は、下記表３のようにまとめることができｋる。
【0105】
【表3】
【0106】
表３によれば、一実施例に係るグリーン発光量子ドットは、既存のＩｎＰ／ＺｎＳ構造ベースのグリーン発光量子ドットと比較して、量子収率は約４２％増加し、半値幅は約１４ｎｍ減少したことを確認（光学的特性の向上を確認）することができる。
【0107】
図７は、一実施例に係る量子ドットの製造方法を説明するための図である。
【0108】
言い換えると、図７は、図１乃至図６を通じて説明した一実施例に係る量子ドットの製造方法を説明するための図であって、以下で図７を通じて説明する内容において、図１乃至図６を通じて説明した内容と重複する説明は省略する。
【0109】
図７を参照すると、ステップ７１０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、コア（ｃｏｒｅ）を形成することができる。
【0110】
好ましくは、ステップ７１０において一実施例に係る量子ドットの製造方法を通じて形成されるコアは、ＩｎＰ化合物を含むことができる。
【0111】
また、ステップ７１０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、内部コア（ｉｎｔｅｒ－ｃｏｒｅ）を形成し、形成された内部コアを取り囲む外部コア（ｏｕｔｅｒ－ｃｏｒｅ）を形成することもできる。
【0112】
例えば、内部コアはＩｎｍＰｎ化合物を含み、外部コアはＩｎｏＰｐ化合物を含むことができ、ここで、ｍは０．３０～０．０４であり、ｎは０．２５～０．３５であり、ｏは０．１５～０．２０であり、ｐは０．１２５～０．１７５であり、ｍ～ｐは、ｍ＞ｏ、ｎ＞ｐの条件を満たすことができる。
【0113】
より具体的な例を挙げると、ステップ７１０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、インジウムアセテート（ｉｎｄｉｕｍ ａｃｅｔａｔｅ）０．３ｍｍｏｌ、１０ｍＬの１－オクタデセン（１－ｏｃｔａｄｅｃｅｎｅ、ＯＤＥ）及び０．９ｍｍｏｌのパルミチン酸（ｐａｌｍｉｔｉｃ ａｃｉｄ、ＰＡ）を、三つ口フラスコ（３－ｎｅｃｋ ｆｌａｓｋ）に入れ、真空下で１５０℃で加熱することができ、１時間後、反応器内の雰囲気を窒素（Ｎ２）に切り替えることができる。
【0114】
次に、ステップ７１０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、３２０℃に加熱した後、トリス（トリメチルシリル）ホスフィン（ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ、ＴＭＳ３Ｐ）０．１５ｍｍｏｌの溶液を迅速に注入し、反応させて内部コアを形成することができる。
【0115】
次に、ステップ７１０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、別途の反応器を介して、インジウムアセテート（ｉｎｄｉｕｍ ａｃｅｔａｔｅ）０．２ｍｍｏｌ、５ｍＬの１－オクタデセン（１－ｏｃｔａｄｅｃｅｎｅ、ＯＤＥ）、０．６ｍｍｏｌのパルミチン酸（Ｐａｌｍｉｔｉｃ ａｃｉｄ、ＰＡ）及びトリス（トリメチルシリル）ホスフィン（ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ、ＴＭＳ３Ｐ）０．１ｍｍｏｌの外部コア混合物溶液を内部コア反応器にゆっくりと滴下して、外部コアを形成することができる。
【0116】
ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、コアを取り囲む内部シェル（ｉｎｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）を形成することができる。
【0117】
具体的には、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、マルチレイヤ（ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ）を有する第１内部シェル及び第２内部シェルを形成することができ、好ましくは、第１内部シェルはＺｎＳｅ化合物を含み、第２内部シェルはＺｎＳｅＳ化合物を含むことができる。
【0118】
より具体的な例を挙げると、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、亜鉛ステアレート（Ｚｉｎｃ ｓｔｅａｒａｔｅ）３ｍｍｏｌを１０ｍＬの１－オクタデセン混合溶液に速やかに注入して、３３０℃で３０分間反応させることができる。
【0119】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、Ｓｅ－ＴＯＰ１．６Ｍ濃度０．５ｍｌを注入して３３０℃で、３０分間反応させ、連続的にＳｅ－ＴＯＰ１．６Ｍ濃度０．０６ｍｌ、Ｓ－ＴＯＰ２Ｍ濃度２ｍｌを注入して１２０分間反応させて、第１内部シェル（ＺｎＳ）／第２内部シェル（ＺｎＳｅＳ）を形成することができる。
【0120】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、反応終了後、常温に迅速に冷やした量子ドット溶液にエタノールを入れて沈殿を形成し、これを遠心分離によって分離して、ヘキサンまたはトルエンに再分散させることができる。
【0121】
一方、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法を通じて形成される内部シェルは、コアから外部シェル側に行くほど、化合物の濃度が段階的に変化することができる。
【0122】
具体的には、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、コアの成長後、第１内部シェル及び第２内部シェルの高い結晶性及び均一なシェル成長のために、高温での成長プロセスを必要とする。しかし、このような高温での成長プロセスは、コアと内部シェルとの間、第１内部シェルと第２内部シェルとの間の高いＴＥＣ不一致（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍｉｓｍａｔｃｈ）を誘発して、界面（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の結晶欠陥を誘発することがある。
【0123】
そこで、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、グレーデッド昇温成長プロセス（ｇｒａｄｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ－ｕｐ ｇｒｏｗｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓ）を適用して成長温度を段階的に変化させることによって、ＴＥＣ不一致を最小化して内部シェルを成長させることができ、これを通じて、結晶欠陥を最小化して高い光学的特性を実現することができる。
【0124】
また、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、ＳＩＬＡＲ（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｉｒｏｎｉｃ ｌａｙｅｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ）合成法を用いて、コア上に内部シェルを成長させることができる。
【0125】
具体的には、一実施例に係る量子ドットがレッド発光量子ドットである場合に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、１２０℃～３３０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、コアを取り囲む第１内部シェルを形成し、２６０℃～３２０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第１内部シェルを取り囲む第２内部シェルを形成することができる。
【0126】
例えば、第１内部シェルは、ＺｎａＳｅｂ化合物を含む第１シェルレイヤと、ＺｎｃＳｅｄ化合物を含む第２シェルレイヤと、ＺｎｅＳｅｆ化合物を含む第３シェルレイヤとを備えることができ、ここで、ａは０．３～０．６であり、ｂは０．２～０．３であり、ｃは０．３６～０．７２であり、ｄは０．１６～０．２４であり、ｅは０．３９～０．７８であり、ｆは０．１４～０．２１であり、ａ～ｆは、ａ＜ｃ＜ｅ、及びｂ＞ｄ＞ｆの条件を満たすことができる。
【0127】
また、第２内部シェルは、ＺｎｇＳｅｈＳｉ化合物を含む第４シェルレイヤと、ＺｎｊＳｅｋＳｌ化合物を含む第５シェルレイヤとを含むことができ、ここで、ｇは０．１～０．５であり、ｈは０．００５～０．０２０であり、ｉは０．５～２．０であり、ｊは０．１～０．５であり、ｋは０．００２５～０．０１０であり、ｌは１．０～４．０であり、ｇ～ｌは、ｇ≦ｊ、ｈ＞ｋ、及びｉ＜ｌの条件を満たすことができる。
【0128】
より具体的には、一実施例に係る量子ドットがレッド発光量子ドットである場合に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、１２０℃～２１０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、コアを取り囲む第１シェルレイヤを形成することができる。
【0129】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２４０℃～２７０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第１シェルレイヤを取り囲む第２シェルレイヤを形成することができる。
【0130】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、３００℃～３３０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第２シェルレイヤを取り囲む第３シェルレイヤを形成することができる。
【0131】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２６０℃～３００℃の温度範囲内で第３シェルレイヤを取り囲む第４シェルレイヤを形成することができる。
【0132】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、３２０℃の成長温度で第４シェルレイヤを取り囲む第５シェルレイヤを形成することができる。
【0133】
一方、一実施例に係る量子ドットがグリーン発光量子ドットである場合に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２００℃～３００℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、コアを取り囲む第１内部シェルを形成し、２６０℃～３２０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第１内部シェルを取り囲む第２内部シェルを形成することもできる。
【0134】
より具体的には、一実施例に係る量子ドットがグリーン発光量子ドットである場合に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２００℃～２２０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、コアを取り囲む第１シェルレイヤを形成することができる。
【0135】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２４０℃～２６０℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第１シェルレイヤを取り囲む第２シェルレイヤを形成することができる。
【0136】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２８０℃～３００℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第２シェルレイヤを取り囲む第３シェルレイヤを形成することができる。
【0137】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２６０℃～３００℃の温度範囲内で成長温度を段階的に増加させながら、第３シェルレイヤを取り囲む第４シェルレイヤを形成することができる。
【0138】
次に、ステップ７２０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、３２０℃の成長温度で第４シェルレイヤを取り囲む第５シェルレイヤを形成することができる。
【0139】
【0140】
ステップ７３０において一実施例に係る量子ドットの製造方法は、内部シェルを取り囲む外部シェル（ｏｕｔｅｒ－ｓｈｅｌｌ）を形成することができる。好ましくは、外部シェルはＺｎＳ化合物を含むことができる。
【0141】
図８は、一実施例に係るレッド発光量子ドットの製造方法についての例示を説明するための図である。
【0142】
図８を参照すると、参照符号８００は、一実施例に係る量子ドットがレッド発光量子ドットである場合に、グレーデッド昇温成長プロセス（ｇｒａｄｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ－ｕｐ ｇｒｏｗｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いた量子ドットの製造方法を示す。
【0143】
参照符号８００によれば、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、ＩｎＰコアと、ＺｎａＳｅｂ／ＺｎｃＳｅｄ／ＺｎｅＳｅｆマルチレイヤで形成される第１内部シェルと、ＺｎｇＳｅｈＳｉ／ＺｎｊＳｅｋＳｌマルチレイヤで形成される第２内部シェルと、ＺｎＳ外部シェルとを含むことができる。
【0144】
また、第１内部シェルのＺｎａＳｅｂレイヤ、ＺｎｃＳｅｄレイヤ及びＺｎｅＳｅｆレイヤのそれぞれは、第１～第３シェルレイヤであり、第２内部シェルのＺｎｇＳｅｈＳｉレイヤ及びＺｎｊＳｅｋＳｌレイヤのそれぞれは、第４～第５シェルレイヤであり得る。
【0145】
具体的には、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、３２０℃の成長温度（ｇｒｏｗｔｈ ｔｅｍｐ．）でＩｎＰコアを形成することができる。
【0146】
例えば、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、ＩｎＰコアを形成した後に、形成されたＩｎＰコアに対する精製（ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）過程を行うことができる。
【0147】
すなわち、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、ＩｎＰコアを形成した後に、遠心分離機（ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ）を用いた精製過程を行うことで、コアの形成過程で発生した副産物（ｓｉｄｅ ｐｒｏｄｕｃｔ）を除去することができる。
【0148】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、１５０℃の成長温度でＺｎ前駆体を注入し、２１０℃の成長温度でＳｅ前駆体を注入して、第１シェルレイヤを形成することができ、第１シェルレイヤの形成過程において、Ｓｅ前駆体を注入する前に、１２０℃の成長温度でＩｎＰ化合物を注入することもできる。
【0149】
すなわち、ＩｎＰ化合物は有機溶媒に分散しているので、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、有機溶媒の沸点（１１０℃）以上の温度（１２０℃）でＩｎＰ化合物を注入して、有機溶媒を気化させることができる。
【0150】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２４０℃の成長温度でＺｎ前駆体を注入し、２７０℃の成長温度でＳｅ前駆体を注入して、第２シェルレイヤを形成することができる。
【0151】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、３００℃の成長温度でＺｎ前駆体を注入し、３３０℃の成長温度でＳｅ前駆体を注入して、第３シェルレイヤを形成することができる。
【0152】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２６０℃の成長温度でＺｎ前駆体を注入し、３００℃の成長温度でＳｅ前駆体及びＳ前駆体を注入して、第４シェルレイヤを形成することができる。
【0153】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、３２０℃の成長温度でＺｎ前駆体、Ｓｅ前駆体及びＳ前駆体を注入して、第５シェルレイヤを形成することができる。
【0154】
一方、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、内部シェル（第１～第５シェルレイヤ）を形成した後、２３０℃の成長温度でＺｎＳ外部シェルを形成することができる。
【0155】
図９は、一実施例に係るグリーン発光量子ドットの製造方法についての例示を説明するための図である。
【0156】
図９を参照すると、参照符号９００は、一実施例に係る量子ドットがグリーン発光量子ドットである場合に、グレーデッド昇温成長プロセス（ｇｒａｄｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ－ｕｐ ｇｒｏｗｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いた量子ドットの製造方法を示す。
【0157】
参照符号９００によれば、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、ＩｎＰコアと、ＺｎａＳｅｂ／ＺｎｃＳｅｄ／ＺｎｅＳｅｆマルチレイヤで形成される第１内部シェルと、ＺｎｇＳｅｈＳｉ／ＺｎｊＳｅｋＳｌマルチレイヤで形成される第２内部シェルと、ＺｎＳ外部シェルとを含むことができる。
【0158】
また、第１内部シェルのＺｎａＳｅｂレイヤ、ＺｎｃＳｅｄレイヤ及びＺｎｅＳｅｆレイヤのそれぞれは、第１～第３シェルレイヤであり、第２内部シェルのＺｎｇＳｅｈＳｉレイヤ及びＺｎｊＳｅｋＳｌレイヤのそれぞれは、第４～第５シェルレイヤであり得る。
【0159】
具体的には、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、１８０℃の成長温度（ｇｒｏｗｔｈ ｔｅｍｐ．）でＩｎＰコアを形成することができる。
【0160】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２００℃の成長温度でＳｅ前駆体を注入し、２２０℃の成長温度でＺｎ前駆体を注入して、第１シェルレイヤを形成することができる。
【0161】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２４０℃の成長温度でＳｅ前駆体を注入し、２６０℃の成長温度でＺｎ前駆体を注入して、第２シェルレイヤを形成することができる。
【0162】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２８０℃の成長温度でＳｅ前駆体を注入し、３００℃の成長温度でＺｎ前駆体を注入して、第３シェルレイヤを形成することができる。
【0163】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、２６０℃の成長温度でＳｅ前駆体及びＳ前駆体を注入し、３００℃の成長温度でＺｎ前駆体を注入して、第４シェルレイヤを形成することができる。
【0164】
次に、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、３２０℃の成長温度でＺｎ前駆体、Ｓｅ前駆体及びＳ前駆体を注入して、第５シェルレイヤを形成することができる。
【0165】
一方、一実施例に係る量子ドットの製造方法は、内部シェル（第１～第５シェルレイヤ）を形成した後、２３０℃の成長温度でＺｎＳ外部シェルを形成することができる。
【0166】
結局、本発明を用いれば、グレーデッド構造ベースの内部シェルをコアと外部シェルとの間に形成することで、格子不一致を最小化し、量子閉じ込め効果を極大化することができる。
【0167】
また、グレーデッド昇温成長プロセスを介して内部シェルを形成することで、熱膨張係数（ＴＥＣ）の不一致を最小化して光学的特性を向上させることができる。
【0168】
以上のように、実施例が、たとえ限定された図面によって説明されたが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、前記の記載から様々な修正及び変形が可能である。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順序で行われたり、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合又は組み合わせられたり、他の構成要素又は均等物によって代替又は置換されたりしても適切な結果が達成され得る。
【0169】
したがって、他の具現、他の実施例及び特許請求の範囲と均等なものも、後述する特許請求の範囲の範囲に属する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図7】
【図8】
【図9】
