발광성 실리콘 나노결정-실리카 에어로젤 하이브리드 소재

전문가 제언

○ 실리콘은 반도체 분야에서 가장 많이 활용되고 있는 소재이다. 벌크 사이즈의 실리콘은 가시광선 영역의 빛을 발광하지 않지만, 나노 크기 형태가 되면 가시광선 영역의 빛을 발광하게 된다. 하지만, 실리카 나노결정(silicone nanocrystal, SiNC)의 발광특성은 결정의 크기, 결정 표면의 화학적 환경 등에 크게 영향을 받는다. 광전자 디바이스로의 응용에 있어 다른 어떤 반도체 소재에 비하여 실리콘이 갖는 장점(낮은 독성, 풍부한 자원 및 응용의 다양성 등)이 매우 많지만 아직까지 실리콘 나노결정의 실용화가 되지 않았다.

 

○ 최근에 SiNC의 합성법, 표면의 기능화 및 이에 따른 발광특성에 대한 몇 편의 논문들이 외국 대학 연구진에 의해 발표되고 있다. 대부분의 합성은 용액 상태에서 이루지고 있기 때문에 결정 크기의 정밀한 조절에 어려움이 있었다. 이에 반하여 고온 소성법을 적용한 제조법은 소성 온도에 따라 나노결정의 사이즈를 수 nm 이하의 균일한 크기의 실리콘 나노결정을 제공하고 있다.

 

○ 특히 SiNC의 표면화학은 매우 중요하다. SiNC의 표면은 화학적 결합 불균형에 의해 외부 산소 및 공기 중의 물 분자 등에 민감하게 반응하기 때문이다. SiNC의 표면에 유기분자의 도입은 화학적 안정성을 향상시킬 뿐 만 아니라 광학적 특성을 변화시킨다. 앞으로, 디바이스로의 응용을 위해서 SiNC의 표면화학 외에 SiNC의 담체 매질의 개발도 매우 중요한 사항이다.

 

○ SiO2 에어로젤은 SiNC의 발광 특성에 영향을 미치지 않으며, 다공성을 제공하여 혼입된 SiNC의 화학적 후 처리(post-treatment), 즉 약물, 탐침용 형광물질 등과 같은 화합물의 도입이 용이하다. 또한 투명성을 제공한다. 하지만, 관측된 기능화에 따른 발광 색상의 변화는 아직도 규명되지 않았다. 다양한 유기분자를 사용한 표면의 기능화 및 실리카 에어로졸과의 하이브리드화에 대한 연구결과는 매우 중요하며, 후속 연구에 대한 선구적 역할을 할 것으로 기대된다.

저자

Maryam Aghajamali, Muhammad Iqbal, Tapas K. Purkait, Lida Hadidi, Regina Sinelnikov, Jonathan G. C. Veinot

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

28()

잡지명

Chemistry of Materials

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

3877~3886

분석자

강*길

분석물

• 발광성 실리콘 나노결정-실리카 에어로젤 하이브리드 소재.pdf [337,642 byte]

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