[무기화학실험] Preparation of CdS quantum dots

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1. 제목 : CdS quantum dots

 

2. 목적 :  CdS quantum dots에 대해 알아보고 실험해본다. 

 

3. 이론

 1) 양자점 (=quantum dot, nano particle) : nm 단위의 미세한 단위 결정. 크기가 nm 단위로 변하며 전기적, 광학적 성질 또한 바뀌어 색상을 방출하는 발광체.

• 2~6족 혹은 3~5족 원소 간 결합으로 이루어진 물질. 반도체에 사용.
• 입자의 사이즈가 작아져 전자가 가전자대에서 분리되어 형성되는 한 쌍의 electron hole, exicton의 사이즈인 엑시톤 보어 반지름보다 더 작아질 때 양자점이라 부른다. 
• 단 하나의 색상을 방출한다.
• 밴드갭을 조절해 고유의 빛을 직접 발광한다는 점에서 빛의 순도가 높으나, 산소에 의해 산화가 쉽게 되고 수명이 짧다. 

 2) 양자구속효과 ( quantum confinement effect, = 양자제한효과)

• 엑시튼 = 한 상의 electron hole. 입자 반지름 < 보어 반지름 일 때 전자와 정공이 약한 결합을 형성하는 것.
• 엑시톤 보어 반지름: exciton을 형성하는 보어 반지름. 전자와 양공이 자유롭게 이동할 수 있는 거리.
• 입자 크기 < 엑시톤 보어 반지름 >> 이동 가능 공간이 작아져 양자 구속효과가 발생 
• 양자구속효과  > 연속적인 에너지 준위가 비연속적으로 변함 > 밴드갭 증가, 입자의 크기에 따른 밴드갭의 차이.
• quantum dot의 크기가 작아질수록 이 효과는 커지고 band gap 또한 커진다. 에너지 준위가 양자화된다. 

4. 시약 및 기구 생략

 

5. 실험 방법 생략

 

6. 결과 생략

 

7. 토의

 1) 왜 양자구속효과로 밴드갭이 불연속적으로 변하는가

• 위의 양자구속효과 참고

 2) 틴들 현상: 가시광선과 파장이 비슷한 미립자가 분산되어 있을 때, 직진하는 빛이 산란되어 그 통로가 빛나보이는 현상.이로 현미경으로 관찰할 수 없는 미립자를 비추고 옆에서 반짝이는 점의 위치로 미립자를 파악할 수 있다.