1. 양자점(Quantum Dot) 분류
1) II-VI족 화합물: 가장 일반적으로 사용되는 양자점 소재로, 카드뮴 셀레나이드(CdSe), 카드뮴 설파이드(CdS) 등이 대표적입니다.
높은 발광 효율과 뛰어난 색 순도를 가지지만, 카드뮴의 독성이 문제로 지적되고 있습니다.
2) III-V족 화합물: 인화인듐(InP) 등이 대표적이며, 카드뮴을 사용하지 않아 비교적 안전한 소재로 평가됩니다.
하지만 합성이 어렵고 가격이 비싸다는 단점이 있습니다.
3) IV족 원소: 실리콘(Si)이나 게르마늄(Ge)과 같은 IV족 원소를 이용한 양자점은 생체 적합성이 높아 바이오 이미징 분야에서 주목받고 있습니다.
4) 페로브스카이트: 최근 주목받고 있는 페로브스카이트 구조의 양자점은 높은 발광 효율과 낮은 제조 비용이 장점입니다.
그러나 안정성이 낮아 상용화를 위한 추가적인 연구가 필요합니다.
2. 양자점(Quantum Dot) 종류
1) 카드뮴 기반 소재
CdSe(카드뮴 셀레나이드)
가장 널리 사용되는 양자점 소재 중 하나.
광범위한 흡수 및 방출 스펙트럼을 가지고 있어 디스플레이 및 광학 장치에 적합.
CdTe(카드뮴 텔루라이드)
태양광 흡수 및 적외선 영역의 응용에 사용.
CdS(카드뮴 설파이드)
CdSe와 조합하여 코어-셸 구조를 형성하거나, UV 영역에서 사용.
단점: 카드뮴은 독성이 있어 환경 및 건강 문제로 인해 사용이 제한되거나 대체 소재로 점점 교체되고 있습니다.
2) 인듐 기반 소재 (무독성 대체재)
InP(인듐 포스파이드)
카드뮴 기반 소재의 유망한 대안.
유독성이 없고, 디스플레이와 조명 기술에서 주목받는 소재.
InAs(인듐 아세나이드)
적외선 흡수 및 방출 특성이 우수하여 센서 및 통신 장치에 사용.
3) 납 기반 소재
PbS(납 설파이드)
적외선(NIR) 및 중적외선(MIR) 영역에서 뛰어난 광학적 특성을 가짐.
광센서, 태양전지, 양자점 레이저 등에서 사용.
PbSe(납 셀레나이드)
PbS와 유사하지만 더 긴 파장에 민감하여 특화된 적외선 장치에서 사용.
단점: 납도 카드뮴처럼 독성이 있어 환경 문제를 야기할 수 있습니다.
4) 탄소 기반 양자점 (CQD, Carbon Quantum Dots)
유기 탄소 기반 나노 입자.
높은 생체적합성, 저독성, 친환경적.
바이오 이미징, 약물 전달, 광학 센서 등에 사용.
5) 그래핀 양자점 (GQD, Graphene Quantum Dots)
그래핀으로부터 파생된 양자점.
높은 전도성과 투명성을 가지고 있으며, 생체적합성 및 환경친화적.
에너지 저장 장치, 바이오 이미징, 광센서에 활용.
6) 실리콘 기반 소재
Si(실리콘 양자점)
무독성이고, 환경 친화적인 특성을 가짐.
태양전지 및 바이오 이미징에서 잠재력이 높음.
7) 복합 구조 양자점
코어-셸 구조
예: CdSe/ZnS, InP/ZnSe
코어 소재의 발광 특성을 유지하면서 셸이 안정성을 높이고 표면 결함을 줄임.
합금 양자점
예: CdZnSe, ZnTeSe
여러 반도체 물질을 혼합하여 더 넓은 스펙트럼 조정 범위 제공.
8) 기타 소재
ZnS(아연 설파이드): UV 방출 특성이 강하며 다른 코어 물질의 보호 셸로 사용.
AgInS2(은 인듐 설파이드): 무독성 대체재로 주목받으며 적색 및 적외선 방출에 적합.
CuInS2(구리 인듐 설파이드): 친환경적이며, 넓은 흡수 스펙트럼 제공.
