KR101905153B1 - Infrared ray emitting diode and preparation method of the same - Google Patents
Infrared ray emitting diode and preparation method of the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101905153B1 KR101905153B1 KR1020170035993A KR20170035993A KR101905153B1 KR 101905153 B1 KR101905153 B1 KR 101905153B1 KR 1020170035993 A KR1020170035993 A KR 1020170035993A KR 20170035993 A KR20170035993 A KR 20170035993A KR 101905153 B1 KR101905153 B1 KR 101905153B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting diode
- chalcogenide
- infrared
- present
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
- H01L2924/12041—LED
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements
Abstract
본 발명의 목적은 적외선 발광 광소자 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다. 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드 상에 적층되고, 은(Ag) 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자를 제공한다. 또한 본 발명은 은 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자를 경화제와 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(단계 1); 단계 1에서 형성된 혼합물을 발광 다이오드 상에 도포하는 단계(단계 2); 및 상기 도포된 발광 다이오드를 열처리하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 새로운 구성을 갖는 적외선 발광 광소자를 제공할 수 있고, 이 때 광소자는 1200 nm 이상 파장의 적외선을 발광할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 광소자는 성분으로 중금속을 포함하지 않으면서도 이상과 같은 파장의 적외선을 발광할 수 있는 광소자라는 점에서 우수한 효과가 있다.It is an object of the present invention to provide an infrared light emitting device and a method of manufacturing the same. According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode comprising: a light emitting diode; And a chalcogenide-based particle layer stacked on the light-emitting diode, the chalcogenide-based particle layer including silver (Ag) and a chalcogen element. The present invention also relates to a method for preparing a mixture comprising the steps of mixing a chalcogenide-based particle containing silver and a chalcogen element with a curing agent to form a mixture (step 1); Applying the mixture formed in step 1 onto the light emitting diode (step 2); And heat treating the applied light emitting diode (step 3). [7] The method of manufacturing an infrared light emitting device according to claim 1, According to the present invention, it is possible to provide an infrared ray emitting optical element having a new structure, and the optical element can emit infrared rays of a wavelength of 1200 nm or more. In addition, the optical element according to the present invention is excellent in that it is an optical element that can emit infrared rays of the same wavelength without containing heavy metal as a component.
Description
본 발명은 적외선 발광 광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an infrared light emitting device and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 광을 발생시키는 광원으로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 발광 효율이 높고, 수명이 길고, 소비전력이 낮으며, 친환경적이라는 많은 장점들을 갖고 있다. 그로 인해, 발광 다이오드를 활용하는 기술 분야가 계속해서 증가하고 있는 추세이다. Generally, a light emitting diode (LED) as a light source for generating light has many advantages such as high luminous efficiency, long life, low power consumption, and environment friendliness. As a result, the technology field that utilizes light emitting diodes is continuously increasing.
근래에 들어와, 발광 다이오드는 적외선 (Infrared light)을 접목시켜 적외선 발광 다이오드로써 바이오 분야, 전기재료 분야에서 바이오 센서, 태양전지 등 적용 가능성이 확인되었고 많은 연구기관과 기업에서 이를 적용한 다양한 기술들을 개발 중이다. In recent years, the light emitting diodes have been confirmed to be applicable to biosensors and solar cells in the field of biosensors and electric materials as infrared light emitting diodes by combining infrared light, and various research institutes and companies are developing various technologies applying them .
적외선 발광 다이오드는 일반적으로 고품질 성장이 가능한 MOCVD를 이용하여 개발되고 있으며, 개발된 발광 다이오드의 구조는 n형 AlGaAs 물질과 p형 AlGaAs 물질 중간에 특정 파장으로 계산된 도핑이 되지 않은 AlGaAs계[650nm~870nm] 및 InGaAs계[870nm~980nm] 고 효율 활성층을 가진다. 활성층, n형 층, 그리고 p형 층은 상대적으로 높은 저항을 가짐으로 범용으로 사용되는 발광다이오드를 고려 시 대부분 1μm 이하의 두께들로 (총 두께 < 3μm) 성장된다.Infrared light emitting diodes (LEDs) are generally developed using MOCVD capable of high-quality growth. The structure of the developed LEDs is composed of an n-type AlGaAs material and an undoped AlGaAs system [650 nm ~ 870 nm] and an InGaAs system [870 nm to 980 nm] high efficiency active layer. The active layer, the n-type layer, and the p-type layer have a relatively high resistance, so that the light emitting diodes used for general use are mostly grown to a thickness of less than 1 μm (total thickness <3 μm).
이러한 고 품질로 성장된 적외선 발광 다이오드는 일반적으로 칩 프로세스를 통해 사용될 수 있는 적외선 발광다이오드 칩으로 제작된다. 이러한 적외선 발광다이오드 칩들은 일반적으로 사용되는 물질의 특성상 산화나 오염이 되는 경우가 많아 칩 프로세스 최종단계에서 크리닝이 진행되어 질소분위기 하에서 진공 포장된다. 그럼에도 불구하고 실제로 사용되는 적외선 칩들은 다른 후 공정 즉, 패키지나 광학기구 등의 제작 시 칩 표면 파손, 칩에 영향을 주는 높은 습도와 고열 등 취약한 환경에 노출되는 문제로 생산 불량이 매우 높게 발생하고 있다.Such high-quality infrared light emitting diodes are generally fabricated as infrared light-emitting diode chips that can be used through a chip process. These infrared light emitting diode chips are generally oxidized or contaminated due to the characteristics of materials used in general, so that the cleaning process proceeds at the final stage of the chip process and is vacuum packaged in a nitrogen atmosphere. Nevertheless, infrared chips actually used have a very high production defect due to exposure to vulnerable environments such as high temperature, high temperature and high temperature affecting the chips, chip surface damage when manufacturing packages or optical instruments have.
또한 대부분의 적외선 LED는 근적외선[700~980nm] 영역이 대부분이고 1200nm 이상의 적외선 발광을 하는 LED는 미국의 Optoelectronics사에서 생산하는 InGaAs/InP가 거의 유일하다. 그러나 효율이 상당히 낮고 희소성 때문에 가격이 매우 비싼 단점을 가지고 있다.Most of the infrared LEDs are near infrared (700 ~ 980nm), and most of the InGaAs / InPs produced by Optoelectronics in the United States are LEDs that emit infrared light above 1200nm. However, it has a disadvantage that the efficiency is very low and the price is very high because of the scarcity.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2011-0025503호에는 적외선 발광 다이오드 및 그 제조방법에 개시되어 있으며, 구체적으로는 MOCVD로 성장된 박막의 Al-Ga-As 적외광 방사층에 에픽 성장된 후막의 Al-Ga-As 층이 형성되어 잇는 적외선 발광 다이오드를 개시하고 있다. 상기 공개특허에 따르면, 방출되는 입체각의 증가로 외부 양자 효율이 증가되고, 표면 전극에서 발광층으로 흘러가는 전류가 고르게 분산되어 휘도가 개선되어 결과적으로 발광특성이 향상되는 특성이 있으나, 이를 통하여 발광하는 빛은 주로 근적외광으로 파장이 1200 nm 미만인 문제가 있다.For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0025503 discloses an infrared light-emitting diode and a method of manufacturing the same, and more specifically, a thin film formed by epitaxial growth on an Al-Ga-As infrared light- An Al-Ga-As layer is formed. According to the patent, the external quantum efficiency is increased due to the increase of the solid angle of emitted light, the current flowing from the surface electrode to the light emitting layer is evenly dispersed to improve the brightness, and as a result, the light emitting property is improved. Light is mainly near-infrared light and has a wavelength of less than 1200 nm.
다음으로, 대한민국 등록특허 제10-1544123호에는 반사형 적외선 발광 다이오드 및 그 제작방법이 개시되어 있으며, 구체적으로 공용 혼합물층, 투명전도막, 반사층, 발광다이오드 구조층, 투명전도층, 및 상부전극을 포함하는 적외선 발광 다이오드를 개시하고 있다. 상기 등록특허에 따르면, 활성층으로부터 방출되는 빛을 상부와 측면으로 대부분 방출하게 하여, 발광효율이 향상되는 특성이 있으나, 활성층 물질로 InxGa1 - xAs계를 사용하여 850 내지 950 nm 정도의 근적외광이 발광되고, 또한 제조단가가 비싸진다는 문제점이 있다.Next, Korean Patent Registration No. 10-1544123 discloses a reflection type infrared light emitting diode and a method of manufacturing the same. Specifically, the reflection type infrared light emitting diode includes a common mixture layer, a transparent conductive film, a reflective layer, a light emitting diode structure layer, And an infrared light emitting diode. According to the patent, the light emitted from the active layer is largely emitted to the upper side and the side surface, thereby improving the luminous efficiency. However, since the In x Ga 1 - x As system is used as the active layer material, There is a problem that the near-infrared light is emitted and the manufacturing cost is increased.
이에 따라 화학적-물리적 안정성이 높은 표면을 가진 새로운 적외선 발광다이오드와 이를 제조할 수 있는 방법에 대한 요구가 계속되고 있다.Accordingly, there is a continuing need for a new infrared light emitting diode having a chemically-physically stable surface and a method for manufacturing the same.
칼코지나이드 소재는 주기율표 16족의 칼코젠 원소로 구성되는 두 종류 이상의 화합물 반도체이자 반금속으로 분류되는 소재이다. 일반적으로 칼코지나이드 소재는 전기 및 열 에너지 자극에 의해 결정질에서 비정질, 반도체 내지 금속체, 이온 내지 전자전도체로 쉽게 변화하는 다양한 성질을 갖는 무기화합물로 알려져 있다. The chalcogenide material is a material classified into two or more compound semiconductors and semimetals, consisting of the chalcogen elements of Periodic Table 16. In general, chalcogenide materials are known as inorganic compounds having various properties that change easily from crystalline to amorphous, from semiconductor to metal body, from ion to electron conductor by electric and thermal energy stimulation.
이중에서도 전이금속 칼코지나이드의 경우 중금속을 포함하지 않고 환경친화적이며 광학적, 화학적으로 매우 안정하고, 공기 및 용액 내에서 산화에 대한 안정성이 높고 광에 의한 분해와 퇴색의 문제가 없기에 발광 다이오드 분야에 유망한 소재로 여겨진다. Among them, transition metal chalcogenide is environmentally friendly, does not contain heavy metals, is extremely stable optically and chemically, has high stability against oxidation in air and solution, and has no problem of decomposition by light and fading. Therefore, It is considered a promising material.
이러한 칼코지나이드 금속 나노입자의 통상적인 화학적 합성방법 중에서 액상법에 따른 종래 칼코지나이드 금속 나노입자를 제조하기 위한 액상법상의 방법으로는 단일선구 물질을 합성하고, 이 물질을 고온의 유기용매에서 열분해 시켜 제조하는 방법이 있으나, 이는 고온에서 진행되므로 고온을 견딜 수 있는 고가의 장비가 필요하며 대량생산이 어렵다는 단점이 있다. 이에 따라 칼코지나이드 금속 나노입자를 제조하기 위한 새로운 제법이 요구되고 있다.Among conventional chemical synthesis methods of such chalcogenide metal nanoparticles, a liquid phase method for preparing conventional chalcogenide metal nanoparticles according to the liquid phase method involves synthesizing a single precursor and thermally decomposing this material in a high temperature organic solvent However, since it proceeds at a high temperature, expensive equipment which can withstand high temperatures is required, and it is disadvantageous in that mass production is difficult. Accordingly, a new process for producing chalcogenide metal nanoparticles is required.
발광 다이오드는 순방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서 LED라고도 불린다. 전계 발광 효과가 발광원리로 작용되며 수명은 백열등보다 더 길다. 발광 다이오드 색은 사용되는 재료에 따라서 다르며 자외선 영역에서 가시광선, 적외선 영역까지 발광하는 것을 제조할 수 있다.A light emitting diode is a semiconductor element that emits light when a voltage is applied in a forward direction, and is also referred to as an LED. The electroluminescence effect serves as the light emitting principle and the lifetime is longer than that of incandescent lamp. The color of the light emitting diode differs depending on the material used, and it is possible to produce light from the ultraviolet region to the visible region and the infrared region.
적외선 영역을 발광하는 다이오드에는 발광원으로서, 근적외선(near-IR) 영역의 경우 갈륨 포스파이드/실리콘 카바이드, 실리콘과 인듐 갈륨 아세나이드/게르마늄의 조합이 사용되고 있으며 중적외선(mid-IR)과 원적외선(far-IR) 영역의 경우 황화납, 셀레늄화납, 인듐비소, 수은카드뮴 테루라이드가 사용되고 있다. 그러나 발광원 제조 기술은 대부분 국산이 없이 외산을 사용하기 때문에 다이오드 제조비용의 문제가 심각하고, 중금속을 포함하고 있어서 환경오염의 문제가 심각하다. 따라서 중금속을 포함하지 않고, 저가형의 효과적인 국산 적외선 발광원 제조법의 도입이 시급한 상황이다. A combination of gallium phosphide / silicon carbide, silicon and indium gallium arsenide / germanium is used as a light emitting source in a diode emitting an infrared region, and a combination of gallium phosphide / silicon carbide and silicon gallium arsenide / germanium in a near- In the far-IR region, lead sulphide, selenium indium, indium arsenide and mercury cadmium telluride are used. However, since the manufacturing technology of the light emitting source uses foreign materials without using domestically produced products, the problem of the manufacturing cost of the diode is serious and the problem of environmental pollution is serious because it contains heavy metals. Therefore, it is urgent to introduce an effective method of producing a low-priced domestic infrared ray luminescent material without containing heavy metals.
이와 같이 기존의 적외선 발광 다이오드들이 갖는 문제점들을 해결하기 위해서는 화학적 안정도가 높은 저가의 신 발광원 물질을 개발하거나 발광 다이오드 소자를 제조하는 것이 요구되어진다.In order to solve the problems of existing infrared light emitting diodes, it is required to develop a low-cost new light emitting material having high chemical stability or to manufacture a light emitting diode device.
이에 본 발명자들은 기존의 적외선 발광 다이오드가 갖는 문제점을 극복하기 위한 연구를 진행하던 중, 초음파를 이용하여 나노입자를 제조할 경우 이로부터 제조된 칼코지나이드계 나노입자는 자외선부터 가시광선 및 근적외선 부분까지 전 영역을 흡수할 수 있는 특성을 보이고, 근적외선의 에너지를 받아 적외선 영역의 특정파장을 발광하는 것을 확인했다. 또 칼코지나이드계 나노입자는 광학적, 화학적으로 매우 안정하고, 공기 및 용액 내에서 산화에 대한 안정성이 높고 광에 의한 분해와 퇴색의 문제가 없음을 확인하고 적외선 발광 다이오드에 응용 가능함을 확인하고 이를 예를 들어, 일반 청색발광 LED 칩위에 도포함으로써, 청색발광 에너지를 받아 적외선 영역(1250nm)을 발광함을 알게 되어 이를 일반 발광 다이오드에 응용함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the inventors of the present invention have been studying to overcome the problems of existing infrared light emitting diodes. When manufacturing nanoparticles using ultrasound waves, the chalcogenide nanoparticles prepared therefrom have been classified into ultraviolet to visible and near infrared , And it was confirmed that it emits a specific wavelength in the infrared region by receiving the energy of near infrared rays. In addition, it has been confirmed that chalcogenide nanoparticles are highly stable in optical and chemical, have high stability against oxidation in air and solution, and have no problem of decomposition by light and fading, and can be applied to infrared light emitting diodes For example, when it is applied on a general blue light-emitting LED chip, it was found that it emits blue light emission energy and emits infrared light (1250 nm), and applied it to a general light-emitting diode, thereby completing the present invention.
본 발명의 목적은 적외선 발광 광소자 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an infrared light emitting device and a method of manufacturing the same.
상기의 목적을 달성하기 위하여 To achieve the above object
본 발명은The present invention
발광 다이오드; 및Light emitting diodes; And
상기 발광 다이오드 상에 적층되고, 은(Ag) 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자를 제공한다.And a chalcogenide-based particle layer laminated on the light-emitting diode and including silver (Ag) and a chalcogen element.
또한 본 발명은Also,
은 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자를 경화제와 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(단계 1);Mixing the chalcogenide-based particles containing silver and a chalcogen element with a curing agent to form a mixture (step 1);
단계 1에서 형성된 혼합물을 발광 다이오드 상에 도포하는 단계(단계 2); 및Applying the mixture formed in
상기 도포된 발광 다이오드를 열처리하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자의 제조방법을 제공한다.And heat treating the applied light emitting diode (step 3).
본 발명에 따르면, 새로운 구성을 갖는 적외선 발광 광소자를 제공할 수 있고, 이 때 광소자는 1200 nm 이상 파장의 적외선을 발광할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 광소자는 성분으로 중금속을 포함하지 않으면서도 이상과 같은 파장의 적외선을 발광할 수 있는 광소자라는 점에서 우수한 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to provide an infrared ray emitting optical element having a new structure, and the optical element can emit infrared rays of a wavelength of 1200 nm or more. In addition, the optical element according to the present invention is excellent in that it is an optical element that can emit infrared rays of the same wavelength without containing heavy metal as a component.
도 1은 초음파 합성법에 의하여 제조되는 칼코지나이드계 입자의 제조공정에 대한 모식도이고,
도 2는 본 발명의 제조예에 의하여 제조된 칼코지나이드계 입자의 X-선 회절분석 그래프이고,
도 3은 본 발명의 제조예에 의하여 제조된 칼코지나이드계 입자의 투과전자현미경 사진이고,
도 4는 본 발명의 제조예에 의하여 제조된 칼코지나이드계 입자의 적외선 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 의하여 제조되는 적외선 발광 광소자의 모식도이고 및
도 6은 본 발명의 실시예에 의하여 제조되는 적외선 발광 광소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.1 is a schematic view of a process for producing chalcogenide-based particles produced by an ultrasonic synthesis method,
2 is an X-ray diffraction analysis graph of chalcogenide-based particles produced according to the production example of the present invention,
FIG. 3 is a transmission electron microscope photograph of the chalcogenide-based particles produced according to the production example of the present invention,
4 shows infrared ray emission spectra of the chalcogenide-based particles produced according to the production example of the present invention,
5 is a schematic view of an infrared ray emitting optical device manufactured according to an embodiment of the present invention and FIG.
FIG. 6 shows the emission spectrum of an infrared ray emitting optical device manufactured according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 적외선 특히, 1200 nm 이상 파장의 적외선을 발광하는 새로운 구성의 발광 광소자에 관한 것이다. 이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다. The present invention relates to a novel photoluminescence device for emitting infrared light, particularly infrared light having a wavelength of 1200 nm or more. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
이하에서 발광 다이오드와 발광 광소자는 동일의 의미로 사용되었다.In the following, the light emitting diode and the luminescent optical element are used with the same meaning.
본 발명은 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드 상에 적층되고, 은(Ag) 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자층:을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자를 제공한다.The present invention relates to a light emitting diode, And a chalcogenide-based particle layer laminated on the light-emitting diode and including silver (Ag) and a chalcogen element.
이하 본 발명을 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with respect to each constitution.
본 발명에 따른 적외선 발광 광소자는 발광 다이오드를 포함한다. 이때 사용되는 발광 다이오드는 어떠한 종류의 발광 다이오드일 수도 있으며, 예를 들어 450 nm 파장의 빛을 발광하는 청색 발광 다이오드 또는 근적외선을 발광하는 근적외선 발광 다이오드일 수 있으나, 이의 상부에 적층되는 칼코지나이드계 입자층의 칼코지나이드계 입자를 여기시킬 수 있는 빛을 발광하는 다이오드이면 이에 제한되는 것은 아니다.The infrared ray emitting optical device according to the present invention includes a light emitting diode. The light emitting diode used herein may be any type of light emitting diode, for example, a blue light emitting diode that emits light with a wavelength of 450 nm, or a near infrared light emitting diode that emits near infrared rays, and a chalcogenide system The present invention is not limited thereto as long as it is a diode that emits light capable of exciting chalcogenide-based particles of the particle layer.
본 발명에 따른 발광 적외선 발광 광소자는 상기 발광 다이오드 상에 적층되고, 은(Ag) 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자층을 포함한다. 본 발명에 따른 은 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자층은 발광 다이오드에서 나온 빛을 흡수하고, 이에 의하여 칼코지나이드계 입자가 여기된 후, 적외선을 발광하는 기능을 수행하게 된다.The luminescent infrared emitting optical device according to the present invention includes a chalcogenide-based particle layer which is stacked on the light emitting diode and includes silver (Ag) and a chalcogen element. The chalcogenide-based particle layer containing silver and a chalcogen element according to the present invention absorbs light emitted from the light emitting diode, thereby causing the chalcogenide-based particles to be excited and then to emit infrared rays.
이때 상기 칼코겐 원소는 황(S), 셀레늄(Se), 및 텔루륨(Te)으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.At this time, the chalcogen element is preferably at least one element selected from sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te).
한편, 본 발명에 따른 적외선 발광 광소자가 발광하는 적외선은 파장이 1200 nm 이상인 것이 바람직하다. 기존의 적외선 발광 광소자들의 경우 파장이 700 내지 980 nm 정도의 근적외선을 발광하는 것이 대부분이었고, 1200 nm 이상의 적외선을 발광하는 광소자는 미국의 Optoelectronics사에서 생산하는 InGaAs/InP가 거의 유일하였다. 그러나, Optoelectronics사의 광소자는 효율이 상당히 낮고, 희소성때문에 가격이 매우 비싼 단점이 있다. 본 발명에 따른 광소자는 기존의 광소자 상에 본 발명에서 한정하고 있는 칼코지나이드계 입자층이 적층된 구조를 통하여 1200 nm 이상 파장의 적외선을 발광할 수 있는 효과가 있다.Meanwhile, the infrared ray emitted by the infrared ray emitting optical device according to the present invention preferably has a wavelength of 1200 nm or more. Conventional infrared light emitting devices emit near infrared rays with wavelengths of about 700 to 980 nm, and most of the InGaAs / InPs produced by Optoelectronics in the United States are infrared light emitting devices having a wavelength of 1200 nm or more. However, optoelectronics' optical devices have a disadvantage in that their efficiency is quite low and their price is very expensive due to their scarcity. The optical device according to the present invention has an effect of emitting infrared rays having a wavelength of 1200 nm or more through a structure in which a chalcogenide particle layer defined in the present invention is laminated on a conventional optical element.
또한, 본 발명은 은 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자를 경화제와 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(단계 1); In addition, the present invention relates to a method for preparing a mixture comprising the steps of: mixing a chalcogenide-based particle containing silver and a chalcogen element with a curing agent to form a mixture (step 1);
상기 단계 1에서 형성된 혼합물을 발광 다이오드 상에 도포하는 단계(단계 2); 및 Applying the mixture formed in
상기 도포된 발광 다이오드를 열처리하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자의 제조방법을 제공한다. 이하에서 본 발명을 각 단계별로 상세히 설명한다.And heat treating the applied light emitting diode (step 3). Hereinafter, the present invention will be described in detail for each step.
본 발명에 따른 적외선 발광 광소자의 제조방법 중 단계 1은 은 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자를 경화제와 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계로, 이후에 발광 다이오드 상에 적층되어 적외선을 발광하는 기능을 수행하기 위한 혼합물을 형성하는 단계이다.
이때, 은 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자는 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 그 일 예는 이하와 같으나, 이는 예시적인 방법일 뿐, 본 발명의 칼코지나이드계 입자의 제조방법이 이하의 방법으로 한정되는 것은 아니다.At this time, chalcogenide-based particles including silver and chalcogen elements can be prepared by various methods. One example thereof is as follows, but this is merely an exemplary method, and the production method of chalcogenide-based particles of the present invention Is not limited to the following method.
은염을 칼코겐(chalcogen) 원소가 함유된 유기용매에 용해시켜 금속 전구체용액을 제조하는 단계(단계 a); 및Dissolving silver salt in an organic solvent containing a chalcogen element to prepare a metal precursor solution (step a); And
상기 단계 a의 금속 전구체용액에 초음파를 조사하는 단계(단계 b); 를 포함하는 방법으로 칼코지나이드계 입자를 제조할 수 있다.Irradiating the metal precursor solution of step a) with ultrasonic waves (step b); To prepare chalcogenide-based particles.
여기서, 단계 a의 은염의 염은 독립적으로 질산염, 탄산염, 염화염, 인산염, 붕산염, 산화염, 술폰산염, 황산염, 스테아린산염, 미리스틴산염, 아세트산염, 아세틸아세토네이트, 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.Wherein the salt of the silver salt of step a is independently selected from the group consisting of nitrates, carbonates, chloride salts, phosphates, borates, oxides, sulfonates, sulfates, stearates, myristates, acetic acid salts, acetylacetonates, ≪ / RTI >
또한, 상기 단계 a의 유기용매는,The organic solvent of step (a)
C6-8의 아릴티올, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-20알킬티올, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-20알케닐티올 및 직쇄 또는 분지쇄의 C1-20알카이닐티올으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 티올계 유기용매;A C 1-6 alkylthiol, a C 6-8 arylthiol, a straight or branched C 1-20 alkylthiol, a straight or branched C 1-20 alkenylthiol, and a straight or branched C 1-20 alkynylthiol. One kind of thiol-based organic solvent;
C6-8의 아릴셀레놀, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-20알킬셀레놀, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-20알케닐셀레놀 및 직쇄 또는 분지쇄의 C1-20알카이닐셀레놀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 셀레놀계 유기용매; 및C 1-20 alkenyl C 6-8 aryl selenide play, straight or branched C 1-20 alkyl selenide play, linear or branched chain of the celecoxib play and straight-chain or C 1-20 alkynyl celecoxib play branched One kind of selenol-based organic solvent selected from the group consisting of And
C6-8의 아릴텔루롤, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-20알킬텔루롤, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-20알케닐텔루롤, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-20알카이닐텔루롤으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 텔루롤계 유기용매;로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 유기용매일 수 있다.The group consisting of C 6-8 aryl Tel rurol, straight chain or C 1-20 alkyl Tel rurol, straight chain or C 1-20 alkenyl niltel rurol, straight chain or C 1-20 alkynyl niltel rurol of branched-chain branched-chain branched And one type of telluol-based organic solvent selected from the group consisting of a tellurium-based organic solvent selected from the group consisting of:
바람직하게는 티올계 유기용매로서 메탄티올, 펜타티올, 1-프로판티올, 2-프로판티올, 부탄티올, 펜타티올, 옥탄티올, 1-도데칸티올 등을 사용할 수 있다.Preferred examples of the thiol organic solvent include methanethiol, pentanethiol, 1-propanethiol, 2-propanethiol, butanethiol, pentanethiol, octanethiol, 1-dodecanethiol and the like.
또한, 상기 단계 b의 초음파는 2 내지 200kHz 강도로 조사되는 것이 바람직하다.It is preferable that the ultrasonic wave of step b is irradiated at an intensity of 2 to 200 kHz.
구체적으로, 상기 단계 b의 초음파 강도는 2 내지 200kHz 강도로 1시간-12시간의 시간범위 내에서 조사할 수 있고, 바람직하게는 20kHz의 강도로 5분-1시간의 시간범위 내에서 조사할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20kHz의 강도로 10분-30분의 시간범위 내에서 조사될 수 있다.Specifically, the ultrasonic intensity of the step b can be irradiated within a time range of 1 to 12 hours at an intensity of 2 to 200 kHz, preferably within a time range of 5 to 1 hour at an intensity of 20 kHz And more preferably within a time range of 10 minutes to 30 minutes at an intensity of 20 kHz.
만약, 초음파가 2kHz미만의 강도로 조사될 경우, 초음파 조사가 충분히 이루어지지 않아 원하는 크기의 입자가 제조되지 않는 문제점이 있고, 200kHz 초과의 강도로 조사될 경우, 나노입자들이 응집되어 집합체를 형성하는 문제점이 발생할 수 있다.If the ultrasonic wave is irradiated at a strength of less than 2 kHz, there is a problem that ultrasonic irradiation is not sufficiently performed and particles having a desired size are not produced. When irradiated at an intensity exceeding 200 kHz, aggregation of nanoparticles forms aggregates Problems may arise.
나아가, 상기 단계 b를 수행한 후 금속 전구체용액에서 칼코지나이드계 입자를 석출하는 단계(단계 ㄱ.); 및Further, after performing step b), precipitating chalcogenide-based particles from the metal precursor solution (step a.); And
상기 단계 ㄱ.의 칼코지나이드계 입자를 건조 및 열처리하는 단계(단계 ㄴ.); 를 더 수행할 수 있다.Drying and heat-treating the chalcogenide-based particles of the step a) (step b); . ≪ / RTI >
이하, 상기 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method will be described step by step.
상기 단계 ㄱ.은 상기 단계 b를 수행한 후 금속 전구체용액에서 칼코지나이드계 입자를 석출하는 단계이다.The step a) is a step of precipitating chalcogenide-based particles in the metal precursor solution after performing the step b).
구체적으로, 상기 단계 b를 수행한 후 금속 전구체용액에서 칼코지나이드계 입자를 석출하기 위하여 상기 금속 전구체용액에 과량의 에틸아세테이트를 첨가하게 되면, 입자가 침전된다. 상기 금속 전구체용액 내에 침전된 입자는 원심분리에 의하여 분리할 수 있고, 원심분리는 3회 이상 수행함으로써 입자의 회수가 가능하다.Specifically, when the excess of ethyl acetate is added to the metal precursor solution to precipitate the chalcogenide-based particles in the metal precursor solution after the step b, the particles are precipitated. Particles precipitated in the metal precursor solution can be separated by centrifugation, and centrifugation can be performed three or more times to recover the particles.
상기 단계 ㄴ.은 상기 단계 ㄱ.의 칼코지나이드계 입자를 건조 및 열처리하는 단계로, 열처리를 통해 입자의 결정성이 증가된다.The step (b) is a step of drying and heat-treating the chalcogenide-based particles of step (a), and the crystallinity of the particles is increased through heat treatment.
상기단계 ㄴ.의 건조온도는 특별히 제한된 것은 아니나, 30 내지 150℃의 온도에서 수행할 수 있고, 바람직하게는 50 내지 120℃의 온도에서 수행할 수 있고, 더욱 바람직하게는 70 내지 100℃의 온도에서 수행할 수 있고, 가장 바람직하게는 80℃의 온도에서 수행할 수 있다.The drying temperature of the step b) is not particularly limited but may be carried out at a temperature of 30 to 150 ° C, preferably at a temperature of 50 to 120 ° C, more preferably at a temperature of 70 to 100 ° C , And most preferably at a temperature of 80 < 0 > C.
상기단계 ㄴ.의 건조시간은 특별히 제한된 것은 아니나, 3 내지 20시간 동안 수행할 수 있고, 바람직하게는 5 내지 18시간 동안 수행할 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 내지 15시간 동안 수행할 수 있고, 가장 바람직하게는 12시간 동안 수행할 수 있다.The drying time of the step b) is not particularly limited, but may be 3 to 20 hours, preferably 5 to 18 hours, more preferably 10 to 15 hours, Most preferably 12 hours.
상기 단계 ㄴ.의 열처리온도는 특별히 제한된 것은 아니나, 100 내지 600℃의 온도에서 수행할 수 있고, 바람직하게는 150 내지 300℃의 온도에서 수행할 수 있다.The heat treatment temperature in the step b) is not particularly limited, but may be carried out at a temperature of 100 to 600 ° C, preferably 150 to 300 ° C.
150℃ 미만의 온도로 열처리가 수행될 경우, 입자에 결정성이 충분히 부여되지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 600℃를 초과한 온도로 열처리가 수행될 경우 고온에 의하여 황의 분해로 인하여 입자의 물성이 변화하고 집합체를 이뤄 단분산계 입자를 제조하는데 문제점이 발생할 수 있다.When the heat treatment is performed at a temperature lower than 150 ° C, there is a problem that the crystallinity is not sufficiently imparted to the particles. When the heat treatment is performed at a temperature exceeding 600 ° C, the physical properties of the particles There is a problem in producing monodisperse particles by changing and aggregating.
또한, 상기 단계 ㄴ.의 열처리는 제조하는 입자에 따라 질소, 아르곤, 산소 및 수소 기체 등을 이용하여 분위기를 조성함으로써, 목적하는 입자를 제조할 수 있다.In addition, the heat treatment in the above step b) can produce the desired particles by forming an atmosphere using nitrogen, argon, oxygen and hydrogen gas depending on the particles to be produced.
제조된 본 발명에 따른 칼코지나이드계 입자를 경화제와 혼합할 때, 경화제와 입자의 혼합비는 중량비로 1:0.1 내지 1:2의 범위인 것이 바람직하다. 상기 혼합비는 1:0.1 내지 1:1인 것이 더욱 바람직하고, 1:0.1 내지 1:0.5인 것이 가장 바람직하다. 만약, 혼합비가 1:0.1 미만인 경우에는 칼코지나이드계 입자의 양이 너무 부족하여 적외선 발광효율이 크게 떨어지는 문제점이 있고, 혼합비가 1:2를 초과하는 경우에는 경화제의 양이 적어 균일한 혼합물을 형성하기가 어려운 문제점이 있다.When the prepared chalcogenide-based particles according to the present invention are mixed with the curing agent, the mixing ratio of the curing agent and the particles is preferably in the range of 1: 0.1 to 1: 2 by weight. The mixing ratio is more preferably from 1: 0.1 to 1: 1, and most preferably from 1: 0.1 to 1: 0.5. If the mixing ratio is less than 1: 0.1, there is a problem that the amount of the chalcogenide-based particles is too small and the efficiency of infrared ray emission is greatly lowered. When the mixing ratio exceeds 1: 2, There is a problem that it is difficult to form.
본 발명에서 혼합물을 형성하기 위하여 사용되는 경화제는 공지의 경화제일 수 있으며, 특정 경화제에 한정되는 것은 아니다.The curing agent used to form the mixture in the present invention may be a known curing agent and is not limited to a specific curing agent.
본 발명에 따른 적외선 발광 광소자의 제조방법 중 단계 2는 상기 단계 1에서 형성된 혼합물을 발광 다이오드 상에 도포하는 단계로, 공지의 발광 다이오드 상에 상기 단계 1에서 형성된 혼합물을 도포하여 칼코지나이드계 입자층을 형성하는 단계이다. 혼합물을 발광 다이오드 상에 도포하는 방법은 특정 방법으로 한정될 필요는 없으며, 균일하고 평활한 입자층을 형성할 수 있는 방법이라면 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 적외선 발광 광소자의 제조방법 중 단계 3은 상기 단계 2에서 칼코지나이드계 입자를 포함하는 혼합물이 도포된 발광 다이오드를 열처리하는 단계로, 열처리를 통하여 칼코지나이드계 입자층을 형성하는 단계이다.In the step 3 of the method for manufacturing an infrared ray emitting optical device according to the present invention, the step of heat-treating the light emitting diode coated with the mixture containing the chalcogenide-based particles in the
이때 상기 단계 3의 열처리는 150 내지 250 ℃의 온도범위에서 30 분 내지 2 시간동안 수행되는 것이 바람직하다. 열처리 온도가 150 ℃ 미만인 경우에는 경화제가 충분히 굳지 않아 양호한 칼코지나이드계 입자층이 형성되지 않는 문제점이 있고, 열처리 온도가 250 ℃를 초과하는 경우에는 경화제와 입자의 혼합물이 변성되는 문제점이 있다. 또한, 열처리 시간이 30 분 미만인 경우에는 경화제가 충분히 굳지 않아 양호한 칼코지나이드계 입자층이 형성되지 않는 문제점이 있고, 2 시간을 초과하는 경우에는 혼합물이 변성되거나, 또는 무의미하게 시간을 소비하게 되는 문제점이 있다.In this case, the heat treatment in step 3 is preferably performed at a temperature ranging from 150 to 250 ° C for 30 minutes to 2 hours. When the heat treatment temperature is less than 150 ° C, the curing agent is not sufficiently hardened to form a good chalcogenide-based particle layer. When the heat treatment temperature exceeds 250 ° C, the mixture of the curing agent and the particles is denatured. When the heat treatment time is less than 30 minutes, the curing agent is not sufficiently hardened and a good chalcogenide-based particle layer is not formed. When the heat treatment time is more than 2 hours, the mixture is denatured, .
본 발명에 따르면, 발광 광소자의 활성층으로 InGaAs/InP를 사용하지 않고, 일반 발광 광소자 상에 칼코지나이드계 입자층을 형성하여 1200 nm 이상 파장의 적외선이 발광하는 적외선 발광 광소자를 얻을 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 광소자는 성분으로 중금속을 포함하지 않으면서도 이상과 같은 파장의 적외선을 발광할 수 있는 광소자라는 점에서 우수한 효과가 있다.According to the present invention, an effect of obtaining a chalcogenide-based particle layer on a general luminescent optical element without using InGaAs / InP as an active layer of a luminescent optical element and obtaining an infrared luminescent optical element that emits infrared rays with a wavelength of 1200 nm or more have. In addition, the optical element according to the present invention is excellent in that it is an optical element that can emit infrared rays of the same wavelength without containing heavy metal as a component.
이하에서는 제조예, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 제조예, 실시예 및 실험예는 본 발명의 설명을 위한 예일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이하의 제조예, 실시예 및 실험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Production Examples, Examples and Experimental Examples. However, the following Preparation Examples, Examples and Experimental Examples are merely examples for explaining the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following Production Examples, Examples and Experimental Examples.
<제조예> <Production Example>
칼코지나이드계Chalcogenide system 입자의 제조 Manufacturing of particles
질산은 0.1 mmol을 1-도데칸티올 10 mL가 들어있는 용기에 넣고 교반하면서 금속 전구체용액을 제조한 다음, 초음파 조사기를 이용하여 10분간 20kHz(50%)강도의 초음파를 조사하였다. 0.1 mmol of silver nitrate was placed in a container containing 10 mL of 1-dodecanethiol, and a metal precursor solution was prepared with stirring. Ultrasonic waves of 20 kHz (50%) intensity were irradiated for 10 minutes using an ultrasonic wave irradiator.
상기 초음파를 조사함에 따라 초기 투명하던 용액이 시간이 지남에 따라 흑갈색으로 바뀌는 것을 관찰할 수 있었는데, 이것은 황화은 나노입자가 성공적으로 합성되었다는 것을 의미한다. 상기 황화은 나노입자가 제조된 혼합용액에 과량의 에틸아세테이트를 첨가하여 생성된 나노입자가 침전되도록 한 뒤, 원심분리를 하여 나노입자와 상층액을 분리하여 상층액은 제거하였다. 상기의 세척과정은 최소 3회 이상 반복하였고, 침전물은 80℃에서 12시간 건조하여 5 nm 크기를 갖는 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자인 황화은 나노입자를 얻었다.As the ultrasound was irradiated, it was observed that the initially transparent solution turned blackish brown over time, which means that the silver sulfide nanoparticles were successfully synthesized. Ethanol acetate was added to the mixed solution in which the silver sulfide nanoparticles were prepared to precipitate the resulting nanoparticles, followed by centrifugation to separate the nanoparticles and the supernatant, and the supernatant was removed. The above washing process was repeated at least three times, and the precipitate was dried at 80 DEG C for 12 hours to obtain silver sulfide nanoparticles, which are infrared light-emitting chalcogenide nanoparticles having a size of 5 nm.
<실시예><Examples>
적외선 발광 광소자의 제조Manufacture of infrared ray emitting optical devices
에폭시 경화제와 상기 제조예에서 제조된 황화은 나노입자를 중량비로 1:0.5으로 혼합하여 충분히 교반하여, 균일한 혼합물을 제조하였다.The epoxy curing agent and the silver sulfide nanoparticles prepared in the above preparation example were mixed at a weight ratio of 1: 0.5 and sufficiently stirred to prepare a uniform mixture.
상기 혼합물을 청색 LED 칩 위에 드라핑(dropping)의 방법으로 도포하였고, 공기 분위기에서 170 ℃ 온도로 2 시간동안 열처리하여, 칼코지나이드계 입자층을 포함하는 적외선 발광 광조자를 제조하였다.The mixture was coated on a blue LED chip by a dropping method and heat treated in an air atmosphere at a temperature of 170 ° C for 2 hours to prepare an infrared luminescent light source including a chalcogenide particle layer.
<실험예 1><Experimental Example 1>
5 nm5 nm 크기의 적외선 발광 Infrared light of size 칼코지나이드계Chalcogenide system 나노입자의 X선-회절 분석 X-ray diffraction analysis of nanoparticles
상기 제조예에서 제조한 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자의 성분을 분석하기 위해 X-선 회절분석을 실시하였다. Rigaku 사의 D/MAX2200V/PC 모델을 사용하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다. X-ray diffraction analysis was performed to analyze the components of the infrared light-emitting chalcogenide nanoparticles prepared in the above Production Examples. Rigaku's D / MAX2200V / PC model was used, and the results are shown in FIG.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제조예의 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자의 XRD 패턴에서 황화은(Ag2S)의 피크가 관찰된다. As shown in Fig. 2, a peak of silver sulfide (Ag 2 S) was observed in the XRD pattern of the infrared-emitting chalcogenide nanoparticles of the production example.
이를 통해, 상기 제조예에서 제조한 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자가 결정성 있게 제조됨을 확인하였다.Thus, it was confirmed that the infrared-emitting chalcogenide nanoparticles prepared in the Preparation Example were crystallized.
<실험예 2><Experimental Example 2>
5 nm5 nm 크기의 적외선 발광 Infrared light of size 칼코지나이드계Chalcogenide system 나노입자의 투과전자 현미경을 사용한 관찰 Observation of nanoparticles using transmission electron microscopy
상기 제조예에서 제조한 5 nm 크기의 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자를 분석하기 위해 투과전자현미경을 사용해 관찰하였다. JOEL LTD. 사의 JEM-2100F (HR) 모델을 사용하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. The infrared light-emitting chalcogenide nanoparticles having a size of 5 nm prepared in the above production example were observed using a transmission electron microscope. JOEL LTD. JEM-2100F (HR) model was used. The results are shown in FIG.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제조예에서 제조한 5 nm 크기의 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자가 응집현상 없이 균일한 크기임을 확인하였다.As shown in Fig. 3, it was confirmed that the infrared-emitting chalcogenide nanoparticles of 5 nm in size prepared in Preparation Example were uniform in size without agglomeration phenomenon.
이를 통해, 제조예에 의해 5 nm 크기의 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자가 5 nm의 균일한 크기와 구형의 형태를 가지며 제조됨을 확인하였다.As a result, it was confirmed that a 5 nm-sized infrared light-emitting chalcogenide nanoparticle was produced with a uniform size and spherical shape of 5 nm according to the preparation example.
<실험예 3><Experimental Example 3>
5 nm5 nm 크기의 적외선 발광 Infrared light of size 칼코지나이드계Chalcogenide system 나노입자의 UV 흡수 스펙트럼 및 적외선 발광 스펙트럼 확인 UV absorption spectra and infrared emission spectra of nanoparticles
상기 제조예에서 제조한 5 nm 크기의 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자를 분석하기 위해 UV 흡수스펙트럼 및 적외선 발광스펙트럼을 측정하였다. Shimadzu 사의 SolidSpec-3700 모델을 사용하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. The UV absorption spectrum and the infrared emission spectrum of the 5 nm-sized infrared light-emitting chalcogenide nanoparticles prepared in the above Preparation Example were measured. A SolidSpec-3700 model manufactured by Shimadzu Co., Ltd. was used, and the results are shown in FIG.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제조예에서 제조한 5 nm 크기의 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자의 UV 흡수스펙트럼은 나노입자가 200 - 1100 nm에 이르는 영역의 빛을 흡수함을 보여주며, 적외선 발광스펙트럼은 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자가 825 nm 여기원의 들뜸을 받아 1250 nm에서 최대파장을 가지며 발광함을 보여준다. As shown in FIG. 4, the UV absorption spectrum of the 5 nm-sized infrared light-emitting chalcogenide nanoparticles prepared in Production Example shows that the nanoparticles absorb light in a region ranging from 200 to 1100 nm, The spectra show that infrared-emitting chalcogenide nanoparticles emit with a maximum wavelength at 1250 nm with 825 nm excitation of the excitation source.
이를 통해, 제조예에서 제조된 5 nm 크기의 적외선 발광 칼코지나이드계 나노입자가 200 - 1100 nm의 넓은 범위의 빛을 흡수할 수 있고, 1200 nm 이상의 적외선을 방출하는 나노입자임을 확인하였다.Thus, it was confirmed that the 5 nm-sized infrared light-emitting chalcogenide nanoparticles prepared in the Preparation Example were nanoparticles capable of absorbing a wide range of light of 200 to 1100 nm and emitting infrared rays of 1,200 nm or more.
<실험예 4><Experimental Example 4>
5 nm5 nm 크기의 적외선 발광 Infrared light of size 칼코지나이드계Chalcogenide system 나노입자를 사용한 적외선 발광 광소자의 분광학적 특성 측정 Measurement of spectroscopic characteristics of infrared light emitting devices using nanoparticles
상기 실시예에서 제조한 적외선 발광 광소자의 분광학적 특성을 측정하였다. Himadzu 사의 SolidSpec-3700 모델을 사용하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다. The spectroscopic characteristics of the infrared luminescent optical device prepared in the above Examples were measured. The SolidSpec-3700 model of Himadzu was used, and the results are shown in FIG.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 제조된 적외선 발광 광소자는 청색 LED 칩에서 나오는 청색광을 받아 1250 nm의 적외선을 발광함을 확인하였다.As shown in FIG. 6, the infrared light emitting device manufactured in the example of the present invention was confirmed to emit infrared light of 1250 nm in response to blue light emitted from a blue LED chip.
Claims (7)
상기 발광 다이오드 상에 적층되고, 은(Ag) 및 칼코겐 원소를 포함하는 칼코지나이드계 입자층;을 포함하고, 1200 nm 이상 파장의 적외선을 발광하는 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자.
Light emitting diodes; And
And a chalcogenide-based particle layer stacked on the light emitting diode and including silver (Ag) and a chalcogen element, and emits infrared rays having a wavelength of 1200 nm or more.
상기 칼코겐 원소는 황(S), 셀레늄(Se), 및 텔루륨(Te)으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the chalcogen element is at least one element selected from sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te).
상기 발광 다이오드는 청색 발광 다이오드 또는 근적외선 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the light emitting diode is a blue light emitting diode or a near infrared light emitting diode.
상기 단계 1에서 형성된 혼합물을 발광 다이오드 상에 도포하는 단계(단계 2); 및
상기 도포된 발광 다이오드를 열처리하는 단계(단계 3);를 포함하고,
제조된 적외선 발광 광소자는 1200 nm 이상 파장의 적외선을 발광하는 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자의 제조방법.
Mixing the chalcogenide-based particles containing silver and a chalcogen element with a curing agent to form a mixture (step 1);
Applying the mixture formed in step 1 on the light emitting diode (step 2); And
(Step 3) of heat-treating the applied light-emitting diode,
Wherein the produced infrared ray emitting optical element emits infrared rays having a wavelength of 1200 nm or more.
상기 단계 1에서 혼합물을 형성할 때, 경화제와 칼코지나이드계 입자의 혼합비는 중량비로 1:0.1 내지 1:2의 범위인 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the mixing ratio of the curing agent and the chalcogenide-based particles is in the range of 1: 0.1 to 1: 2 in weight ratio when the mixture is formed in the step 1.
상기 단계 3의 열처리는 150 내지 250 ℃의 온도범위에서 30 분 내지 2시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 적외선 발광 광소자의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the heat treatment in step 3 is performed at a temperature ranging from 150 to 250 ° C for 30 minutes to 2 hours.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170035993A KR101905153B1 (en) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | Infrared ray emitting diode and preparation method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170035993A KR101905153B1 (en) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | Infrared ray emitting diode and preparation method of the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180107554A KR20180107554A (en) | 2018-10-02 |
| KR101905153B1 true KR101905153B1 (en) | 2018-10-08 |
Family
ID=63863833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170035993A KR101905153B1 (en) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | Infrared ray emitting diode and preparation method of the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101905153B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4653662B2 (en) * | 2004-01-26 | 2011-03-16 | 京セラ株式会社 | Wavelength converter, light emitting device, method for manufacturing wavelength converter, and method for manufacturing light emitting device |
-
2017
- 2017-03-22 KR KR1020170035993A patent/KR101905153B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4653662B2 (en) * | 2004-01-26 | 2011-03-16 | 京セラ株式会社 | Wavelength converter, light emitting device, method for manufacturing wavelength converter, and method for manufacturing light emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180107554A (en) | 2018-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5136877B2 (en) | Phosphor and method for producing the same | |
| Aldakov et al. | Ternary and quaternary metal chalcogenide nanocrystals: synthesis, properties and applications | |
| Torimoto et al. | Controlling shape anisotropy of ZnS–AgInS2 solid solution nanoparticles for improving photocatalytic activity | |
| Panda et al. | Gradated alloyed CdZnSe nanocrystals with high luminescence quantum yields and stability for optoelectronic and biological applications | |
| RU2381304C1 (en) | Method for synthesis of semiconductor quantum dots | |
| Liu et al. | Defect-related optical properties of Mg-doped ZnO nanoparticles synthesized via low temperature hydrothermal method | |
| US20100289003A1 (en) | Making colloidal ternary nanocrystals | |
| Mrad et al. | Aqueous synthesis for highly emissive 3-mercaptopropionic acid-capped AIZS quantum dots | |
| JP2007169605A (en) | Phosphor and method for manufacturing the same | |
| Singh et al. | Magic-sized CdSe nanoclusters: a review on synthesis, properties and white light potential | |
| Chen et al. | Recent advances in zinc‐containing colloidal semiconductor nanocrystals for optoelectronic and energy conversion applications | |
| Liu et al. | One-step aqueous synthesis of highly luminescent hydrophilic AgInZnS quantum dots | |
| JP2013525244A (en) | Method for producing lead selenide quantum dots | |
| Sahare et al. | Fabrication of ZnS: Cu/PVA nanocomposite electroluminescence devices for flat panel displays | |
| Ariponnammal et al. | Growth and characterization of cobalt sulphide nanorods | |
| KR101449658B1 (en) | Photoluminescence wavelength tunable material and energy harvesting using metal nanoparticle-graphene oxide composite | |
| Zhang et al. | p-GaN/n-ZnO nanorod/CsPbBr3 quantum dots decorated with ZnO nanoseeds for light-emitting diodes | |
| Viswanath et al. | Luminescence properties of blue–red emitting multilayer coated single structure ZnS/MnS/ZnS nanocomposites | |
| Chen et al. | Rapid synthesis of AgInS2 quantum dots by microwave assisted-hydrothermal method and its application in white light emitting diodes | |
| KR101905153B1 (en) | Infrared ray emitting diode and preparation method of the same | |
| Shaik et al. | Optical insights of indium-doped β–Ga 2 O 3 nanoparticles and its luminescence mechanism | |
| JP2012144587A (en) | Method for manufacturing compound semiconductor particle | |
| Pan et al. | One-pot synthesis of highly emissive, green-to-red (ZnS) x-Cu0. 1 InS1. 55/ZnS core/shell nanoparticles via surfactant induced nucleation process | |
| KR102131854B1 (en) | Method for manufacturing of chalcogenide nanoparticles having core-shell structure | |
| Zheng et al. | Ligand exchange functionalization of CIS quantum dots for CIS/ZnO film heterojunctions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |