Colloidal semiconductor heterostructures are efficient luminescent materials for light emitting applications based on their unique optical properties such as size-dependent band gap energy, narrow emission linewidth and high photoluminescence quantum yield (PL QY) and photochemical stability. Particularly, to boost the optical performance and efficiency of the light-emitting devices, high PL QY of colloidal semiconductor heterostructures is necessary. The common way to attain high quantum yield is passivating weak organic ligand and dangling bond on the surface of nanocrystal cores with wide bandgap semiconducting inorganic shell and called it as core/shell heterostructure. In this study, I discuss about the understanding and engineering of the relationship between optical properties and structure of nanocrystals via precise control of composition, electronic and morphological structure and surface and interface of nanocrystals. With this, I also demonstrate new heterostructures based on the coherently strained structures. For the perspective approach to commercialization of colloidal semiconductor heterostructure, I propose colloidal core/shell heterostructure with III-V/II-VI semiconductor heterovalent interface for highly luminescent cd-free nanocrystals.
용액상 반도체 이종나노구조체는 크기에 따른 밴드갭 에너지 변화와 좁은 발광선폭, 높은 형광양자효율로 인해 발광소자에 필요한 발광체로 적합한 특성을 가지고 있다. 특히, 발광소자의 광특성과 효율을 향상시키기 위해서 높은 형광 효율을 갖는 용액상 반도체 이종나노구조체의 선택은 필수적이다. 높은 형광효율을 얻기 위한 전략으로 표면의 약한 유기물 리간드를 대신하여 넓은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체 무기 껍질층을 활용한 코어/쉘 구조가 가장 대표적인 이종나노구조체로 활용되어 왔다. 본 논문에서는 반도체 나노결정의 크기, 표면, 계면, 조성을 공학적으로 제어하여 반도체 나노결정의 구조와 광학적 특성 사이의 관계를 조절하고 이해하고자 하였다. 그와 더불어, 100%에 가까운 형광효율을 갖기 위해 격자 결맞춤 구조를 활용한 새로운 형태의 이종나노 구조체를 제안하였다. 또한, 용액상 반도체 이종나노구조체의 상업화를 위해 서로 다른 격자 구조와 전자를 갖는 3-5/2-6족 반도체의 계면에 대해 연구하고 이를 통해 높은 발광효율을 지니는 새로운 핵/껍질 구조의 이종나노구조체를 제안하였다.
