카드뮴, 수은, 납 및 비소 원소를 포함하지 않는 III-V족 화합물, I-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 반도체 재료를 포함하는 양자점 코어부;상기 양자점 코어부의 표면에 리간드 교환되어 구비되는 벤조산 리간드부; 및상기 양자점 코어부의 표면에 리간드 교환되어 상기 벤조산 리간드부와 함께 구비되는 티올 리간드부를 포함하며,상기 티올 리간드는 0.05 M 내지 0.5 M의 농도를 가지는 것을 특징으로 하는 비독성 콜로이달 양자점.

제1항에 있어서,상기 III-V족 화합물은 인듐(In) 기반에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 중에서 어느 하나가 포함된 화합물이고,상기 I-VI족 화합물은 은(Ag) 기반에 황(S), 텔루륨(Te), 셀레늄(Se) 중에서 어느 하나가 포함된 화합물이고,상기 I-III-VI족 화합물은 은(Ag) 또는 인듐(In) 기반에 황(S), 셀레늄(Se) 중에서 어느 하나가 포함된 화합물인 것을 특징으로 하는 비독성 콜로이달 양자점.

제1항에 있어서,상기 벤조산 리간드부는 벤조산으로 이루어지고,상기 티올 리간드부는 2-메르캅토에탄올(2-ME; 2-mercaptoethanol), 1,2-에탄디티올(1,2-EDT; 1,2-ethanedithiol), 에탄티올(ET; ethanethiol), 3-메르캅토프로피온산(3-mercaptopropionic acid: MPA) 중에서 선택된 어느 하나 또는 2가지 이상으로 이루어지고,상기 양자점 코어부 100 중량부를 기준으로,상기 벤조산 리간드부는 8 내지 20 중량부이고,상기 티올 리간드부는 5 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는 비독성 콜로이달 양자점.

제1항에 있어서,상기 비독성 콜로이달 양자점은,근적외선 영역대인 900 ~ 1000 nm 대역대의 광을 흡수 가능한 것을 특징으로 하는 비독성 콜로이달 양자점.

(a) 제1 리간드로 캡핑된 양자점을 제1 용매에 녹여 제1 용액을 준비하는 단계;(b) 제2 용매에 제2 리간드를 분산시킨 제2 용액을 준비하는 단계;(c) 상기 제1 용액과 상기 제2 용액이 제1 조건에서 교반하여 혼합된 제1 혼합용액 중에서 상 전이(Phase-Transfer)에 따른 리간드 교환 반응을 통해 상기 양자점의 제1 리간드의 적어도 일부를 제2 리간드로 교환하는 단계;(d) 제2 조건에서 상기 제1 혼합용액으로부터 상기 제2 리간드 교환된 양자점을 분리하는 단계;(e) 분리된 상기 제2 리간드 교환 양자점을 상기 제2 용매에 재분산시킨 제3 용액을 준비하는 단계;(f) 상기 제2 용매에 제3 리간드를 분산시킨 제4 용액을 준비하는 단계;(g) 상기 제3 용액과 상기 제4 용액이 제3 조건에서 교반하여 혼합된 제2 혼합용액 중에서 표면 패시베이션(passivation) 반응을 통해 상기 양자점의 잔류하는 제1 리간드 및 제2 리간드 중 일부를 제3 리간드로 교환하는 단계;(h) 제4 조건에서 상기 제2 혼합용액으로부터 상기 제3 리간드 교환된 양자점을 분리하는 단계;(i) 분리된 상기 제3 리간드 패시베이션 양자점을 건조하여 양자점 파우더를 수득하는 단계; 및(j) 상기 양자점 파우더를 친환경 용매에 분산시켜 양자점 잉크를 수득하는 단계를 포함하며,상기 (f) 단계에서 상기 제3 리간드는 0.05 M 내지 0.5 M의 농도를 갖는 티올 리간드이며,상기 (e) 단계에서 재분산은 290~340 K의 절대온도에서 처리되는 것을 특징으로 하는 양자점 잉크의 제조 방법.

제5항에 있어서,상기 (b) 단계에서, 상기 제2 용매에 기설정된 제1 용량(L1)의 제2 리간드를 분산시키고,상기 (f) 단계에서, 상기 제2 용매에 기설정된 제2 용량(L2, L2 003c# L1)의 제3 리간드를 분산시키는 것을 특징으로 하는 양자점 잉크의 제조 방법.

제5항에 있어서,상기 (d) 단계 및 상기 (h) 단계는,헥산을 첨가하여 양자점을 침전시키고, 침전된 양자점을 상기 제2 용매에 재분산시키는 정제 과정을 더 포함하고, 상기 정제 과정은 2회 반복하는 것을 특징으로 하는 양자점 잉크의 제조 방법.

제5항에 있어서,상기 양자점은 카드뮴, 수은, 납 및 비소 원소를 포함하지 않는 III-V족 화합물, I-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 반도체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 잉크의 제조 방법.

제8항에 있어서,상기 III-V족 화합물은 인듐(In) 기반에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 중에서 어느 하나가 포함된 화합물이고,상기 I-VI족 화합물은 은(Ag) 기반에 황(S), 텔루륨(Te), 셀레늄(Se) 중에서 어느 하나가 포함된 화합물이고,상기 I-III-VI족 화합물은 은(Ag) 및 인듐(In) 기반에 황(S), 셀레늄(Se) 중에서 어느 하나가 포함된 화합물인 것을 특징으로 하는 양자점 잉크의 제조 방법.

제5항에 있어서,상기 제1 리간드는 올레산(oleic acid), 미리스트산(Myristic acid), 라우르산(Lauric acid) 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 올레일아민(Oleylamine), n-옥틸 아민(n-octyl amine), 헥사데실 아민(Hexadecyl amine), 헥실포스포닉산(Hexyl phosphonic acid), n-옥틸 포스포닉산(n-octyl phosphonic acid), 테트라데실 포스포닉산(Tetradecyl phosphonic acid), 옥타데실 포스포닉산(Octadecyl phosphonic acid) 중에서 선택된 어느 하나 또는 2가지 이상이고,상기 제2 리간드는 벤조산 리간드이고,상기 제3 리간드는 티올 리간드인 것을 특징으로 하는 양자점 잉크의 제조 방법.

제10항에 있어서,상기 벤조산 리간드는 벤조산이고,상기 티올 리간드는 2-메르캅토에탄올(2-ME; 2-mercaptoethanol), 1,2-에탄디티올(1,2-EDT; 1,2-ethanedithiol), 에탄티올(ET; ethanethiol), 3-메르캅토프로피온산(3-mercaptopropionic acid: MPA) 중에서 선택된 어느 하나 또는 2가지 이상인 것을 특징으로 하는 양자점 잉크의 제조 방법.

제5항에 있어서,상기 제1 용매는 n-옥테인(octane), n-헥세인(hexane), 톨루엔(toluene) 중에서 선택된 어느 하나 또는 2가지 이상이 조합된 용매이고,상기 제2 용매는 클로로벤젠(chlorobenzene), 1,2-다이클로로벤젠(1,2-dichlorobenzene), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 2-메틸어나이솔(2-methylanisole), 2-메틸테트라하이드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran), 톨루엔(toluene) 중에서 선택된 어느 하나 또는 2가지 이상이 조합된 용매인 것을 특징으로 하는 양자점 잉크의 제조 방법.

제5항에 있어서,상기 친환경 용매는 클로로벤젠(chlorobenzene), 1,2-다이클로로벤젠(1,2-dichlorobenzene), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 2-메틸어나이솔(2-methylanisole), 2-메틸테트라하이드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran) 중에서 선택된 어느 하나 또는 2가지 이상이 조합된 용매인 것을 특징으로 하는 양자점 잉크의 제조 방법.

제1 전극;상기 제1 전극과 이격된 제2 전극; 및상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전자 수송층, 양자점 광활성층 및 정공 수송층을 포함하되,상기 양자점 광활성층은 제5항 내지 제13항 중 어느 한 항으로부터 제조된 양자점 잉크를 박막 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광전자 소자.

제14항에 있어서,상기 양자점 광활성층은 100nm 내지 200 nm의 두께로 형성되고,근적외선 영역대인 900 ~ 1000 nm 대역대의 광을 흡수 가능한 것을 특징으로 하는 광전자 소자.

제14항에 있어서,상기 양자점 광활성층의 코팅은,스프레이, 스핀코팅, 또는 닥터블레이드 중 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전자 소자.

제14항에 있어서,상기 전자수송층은,이산화타이타늄(titanium dioxide; TiO2), 이산화주석(tin oxide; SnO2), 산화아연(zinc oxide; ZnO) 중에서 선택된 어느 하나의 금속 산화물 페이스트를 박막 코팅한 후 가열하는 방식으로 형성되고,20 nm 내지 50 nm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전자 소자.

제 14항에 있어서,상기 정공수송층은,산화니켈(nickel oxide; NiO), 산화구리(copper oxide; CuOx), 몰리브덴산화물(molybdenum oxide; MoOx) 중에서 선택된 어느 하나의 금속 산화물을 금속열증착 또는 박막코팅 방식으로 형성되고,10 nm 내지 100 nm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전자 소자.

제 14항에 있어서,상기 광전자 소자는티올 리간드의 특정 임계 상한 비율 이하에서는 트랩 준위 증가에 의한 증폭이 시작되어 -5 V의 역전압 인가 시 900 ~ 1000 nm 파장에서 응답도가 1.5 ~ 2.5 A/W이고, 티올 리간드의 특정 임계 상한 비율 이상에서는 전하 증폭 현상이 사라져 외부 양자효율 100% 이하의 성능을 보이는 것을 특징으로 하는 광전자 소자.

제 14항에 있어서,상기 광전자 소자 내 광활성층 내의 양자점 표면 리간드 조절로 트랩 준위를 조절하여 특정 임계 트랩 준위 이상부터 전하의 증폭이 일어나는 정도를 촉진가능한 것을 특징으로 하는 광전자 소자.