SOLUTION BASED SYNTHESIS OF CdSe NANOCRYSTALS AND QUANTUM CONFINMENT EFFECT STUDY VIA OPTICAL PROPER

목차

1. Quantum Confinement Effect (양자구속효과) 에 대해서 조사하기. (왜 반도체에서 size가 bohr radius보다 작아졌을 때, band gap이 커지는지에 대해서 조사하기)

2. nanoparticle이 어디에 활용될 수 있는 지 조사하기
1) 다기능 나노입자
2) Au nanoparticle

본문내용

1. Quantum Confinement Effect (양자구속효과) 에 대해서 조사하기. (왜 반도체에서 size가 bohr radius보다 작아졌을 때, band gap이 커지는지에 대해서 조사하기)

양자점은 0차원의 구 형태를 띠는 반도체 나노입자로, 같은 물질임에도 불구하고 벌크물질과는 다른 광학적, 전기적 특성을 보인다. 그 이유는 물질의 크기가 작아지면서 본래 무기 결정이 가지고 있는, 연속적인 에너지 상태로 구성된 밴드가 불연속으로 변하게 되어 특성이 변화하기 때문이다. <그림 a>에서 확인할 수 있듯이, 이는 양자 제한 효과(quantum confinement effect)로 설명 가능하며 물질별 양자 제한 효과는 각각의 Bohr radius에 따라 달라진다. 이는 반도체가 갖는 전자, 정공의 유효질량과 유전상수에 따라 결정되는 값으로 알려져 있으며 벌크에서 전자와 정공이 가질 수 있는 최소 거리이다. 입자의 크기가 Bohr radius보다 작아 지면 양자 제한 효과가 매우 강하고 크게 나타나며 이것이 물질이 가지고 있는 밴드갭을 불연속적으로 만들게 된다. 밴드갭이 변하게 되면 전도대와 가전자대에서 전자와 정공의 움직임이 달라지면서 광학적, 전기적 특성이 변하고, 이는 나노입자의 크기를 조절하면서 양자 제한 효과를 조절하여 물질에서 우리가 원하는 특성을 쉽게 이끌어 낼 수 있음을 의미한다
반도체에서 size가 bohr radius보다 작아졌을 때, 밴드갭이 커지는 이유를 설명한다.
<그림 b>에서 Quantum Dot의 직경을 d라고 하면 다음과 같이 나타낼 수 있으며, 가장 낮은 에너지 상태에서의 effective mass를 m*라고 할 수 있는데, 이는 electron과 hole의 contribution으로 나눌 수 있다. 오른쪽 항에서 3번째 term은 매우 작아 무시할 수 있다.

참고 자료

Research Trends in Synthesis of Quantum Dots /김상욱ㆍ강미재
Science 16 November 2012: Vol. 338 no. 6109 pp. 903-910 DOI: 10.1126/science.1226338
Revolutionizing the FRET-Based Light Emission in Core-Shell Nanostructures via Comprehensive Activity of Surface Plasmons / Saji Thomas Kochuveedu/ 2014. 04