결정성이 우수한 II-V족 나노결정을 제조하는 방법, 이를 이용하여 제조된 II-V족 나노결정 및 이를 포함하는 전계효과 트랜지스터
Method for Preparing High-crystalline II-V Nanocrystal, II-V Nanocrystal Prepared Thereby and Field-Effect Transistor Comprising Same
특허 요약
본 발명은 결정성이 우수한 II-V족 나노결정을 제조하는 방법, 이를 이용하여 제조된 II-V족 나노결정 및 이를 포함하는 전계효과 트랜지스터에 관한 것이다. 본 발명에서는 II족 원소 및 V족 원소의 할로겐화물을 전구체로 이용하고 공환원시키는 방법으로 II-V족 나노결정을 합성함으로써, 안정한 전구체를 이용하여 합성이 어려운 II-V족 나노결정을 제조할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 전구체에서 II족 원소 및 V족 원소의 비율, 공환원 후 반응 온도 및 시간 등의 조건을 조절함으로써 화학양론적인 비율을 만족하며 결정성이 매우 우수한 II-V족 나노결정을 제조할 수 있고 입자 균일성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 II-V족 나노결정을 전계효과 트랜지스터의 p형 반도체 물질로 적용할 경우 전기적 성능이 우수한 트랜지스터를 제작할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

아연 할로겐화물을 포함하는 II족 전구체, 및 V족 원소의 할로겐화물을 포함하는 V족 전구체를 혼합하여 전구체 혼합물을 제조하되, 상기 전구체 혼합물에서, 아연 및 V족 원소의 몰비가 3:1 내지 6:1인 단계; 및상기 전구체 혼합물에 환원제를 첨가한 후 공환원(co-reduction) 반응시켜 나노결정을 합성하는 단계를 포함하는, II-V족 나노결정의 제조방법.

2

제 1 항에 있어서,상기 아연 할로겐화물이 염화아연(ZnCl2), 요오드화아연(ZnI2), 플루오린화아연(ZnF2) 및 브롬화아연(ZnBr2)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인, II-V족 나노결정의 제조방법.

3

제 1 항에 있어서,상기 V족 원소의 할로겐화물이 삼염화비소(AsCl3), 삼브롬화비소(AsBr3), 삼아이오딘화비소(AsI3), 삼염화안티모니(SbCl3), 삼브롬화안티몬(SbBr3), 삼아이오딘화안티모니(SbI3), 삼염화인(PCl3), 삼브롬화인(PBr3) 및 삼아이오딘화인(PI3)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인, II-V족 나노결정의 제조방법.

4

제 1 항에 있어서,상기 II족 전구체 및 V족 전구체가, 각각 독립적으로, 포스핀(phosphine)계 화합물 및 아민(amine)계 화합물 중 1종 이상의 리간드를 더 포함하는, II-V족 나노결정의 제조방법.

5

삭제

6

제 1 항에 있어서,상기 환원제가 리튬 트리에틸보로하이드라이드(lithium triethylborohydride, superhydride), 디이소부틸알루미늄하이드라이드(diisobutylaluminium hydride, DIBAL-H), 리튬알루미늄하이드라이드(lithium aluminium hydride, LiAlH4), 리튬보로 하이드라이드(lithium borohydride, LiBH4), 소듐보로하이드라이드(sodium borohydride, NaBH4), 디메틸에틸아민수소화알루미늄복합체(alane N,N-dimethylethylamine complex, DMEA-AlH3) 및 트리디메틸아미노포스핀(tris(dimethylamino)phosphine)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, II-V족 나노결정의 제조방법.

7

제 1 항에 있어서,상기 공환원 반응이 200 내지 400℃의 온도에서 수행되는, II-V족 나노결정의 제조방법.

8

제 1 항에 있어서,상기 공환원 반응이 10 내지 120분 동안 수행되는, II-V족 나노결정의 제조방법.

9

제 1 항에 있어서,상기 공환원 단계 이후, 할로겐화 아연 용액을 이용하여 나노결정 표면을 리간드 치환하는 단계를 더 포함하는, II-V족 나노결정의 제조방법.

10

제 9 항에 있어서,상기 리간드 치환 단계는, 공환원 반응을 통해 수득한 나노결정 및 할로겐화 아연을 혼합하고 볼텍싱(vortex) 함으로써 수행되는, II-V족 나노결정의 제조방법.

11

제 1 항에 있어서,상기 나노결정의 평균 입경이 5 내지 50nm인, II-V족 나노결정의 제조방법.

12

제 1 항에 있어서,상기 II-V족 나노결정이 Zn3As2, Zn3P2 또는 Zn3Sb2 나노결정인, II-V족 나노결정의 제조방법.

13

제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된, II-V족 나노결정.

14

제 13 항에 있어서,상기 나노결정이 스페이스 그룹(공간군, space group) P42/nmc 상의 결정질을 포함하는, II-V족 나노결정.

15

제 13 항의 II-V족 나노결정을 이용하여 형성된 활성층을 포함하는, 전계효과 트랜지스터.