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Exp 1. Synthesis and Optical Properties of CdSe Quantum Dots

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최초등록일 2023.06.19 최종젿작일 2021.09
A학 실험레포트 synthesis
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Exp 1. Synthesis and Optical Properties of CdSe Quantum Dots
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    목차

    1. Abstract
    2. Introduction
    3. Experiment section
    4. Results and discussion
    5. Conclusion
    6. Reference

    본내용

    Abstract
    CdSe를 이용해서 나노 사이즈의 물질이 양자구속효과에 의해서 양자화되어 양자구속효과가 일어나, 사이즈가 커질수록 에너지 준위 사이의 띠 간격이 줄어 분광학적인 변화를 유발하는 것을 관찰하였다. 고온에서 CdSe를 전구체로 사용해 반응시간이 길어질수록 크기가 커지는 환경을 유도하고 반응 시간에 따라 용액을 추출했다. 그 후 반응 시간에 따라 나타나는 흡광 및 발광 스펙트럼의 변화를 관찰하였다. 측정한 흡광 및 발광 그래프를 이용해서 입자의 사이즈를 계산하고 양자점의 농도를 계산했다. 그 후 흡광 및 발광 그래프를 통해 한 sample의 입자 크기의 분포를 구할 수 있다.

    Introduction
    Bulk로 이루어진 고체 안의 수많은 원자는 각 원자 사이의 에너지 준위가 아주 가까이 존재해 에너지 준위들이 연속되어 있는 것으로 보이는 에너지띠를 생성한다. 오비탈이 서로 상호작용을 통해 중첩되면서 안정적인 오비탈과 불안정적인 오비탈이 생기는데, 두 오비탈 간의 틈이 좁아져서 띠 간격이 한 값으로 수렴하게 된다. 또한 고체에도 결합 띠왿 반결합 띠가 존재하는데, 원자가띠(valence band)는 반도체에서 가장 높이 채워진 결합 띠이며, 전도 띠(conduction band)는 가장 낮고 채워지지 않은 반결합 띠를 나타낸다. 원자가 띠왿 전도 띠의 에너지 차이를 띠 간격(band gap, Eq)이라고 한다. 하지만 나노 크기의 반도체 입자의 경우 bulk상태의 오비탈과 같이 중첩된 띠의 형태가 아니라 오비탈이 점차 비연속적인 형태가 되며 불연속적인 양자점을 가지고 띠 간격이 증가하게 된다.
    반도체에서 전도 띠 안의 전자왿 원자가 띠의 홀의 움직임을 제한하게 되면 전자왿 홀은 움직임을 제한받는 양자효과에 영향을 받게되고, 에너지가 모든 방향으로의 불연속적인 값을 가지게 되는데 이것을 양자점이라고 한다.

    참고자료

    · Yu, W. W., et al. Chem. Mater. 2003, 15, 2854–2860
    · 이화여자대학껓. 화학나노과학과. Lecture PPT file. 2021
    · 이화여자대학껓. 화학나노과학과. Physical Methods in Chemistry II Lab Manual. 2021

  • Easy Ai 요약

    이 문서는 CdSe 나노 입자의 합성과 광학적 특성 변화에 대한 실험 결과를 상세히 다루고 있다. 먼저 고온 반응 조건에서 CdSe 전구체를 이용해 반응 시간에 따른 입자 크기 변화를 유도하고, 이에 따른 흡수 및 발광 스펙트럼의 변화를 관찰하였다. 특히 particle in a box 모델과 경험식을 활용해 입자 크기를 정량적으로 계산하고, 이를 통해 반응 시간이 증가할수록 입자 크기가 증가하는 것을 확인하였다. 또한 입자 크기 분포 분석을 통해 다양한 크기의 입자가 혼재되어 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과를 통해 CdSe 나노 입자의 크기 조절을 통해 원하는 파장대의 광학적 특성을 가지는 물질을 합성할 수 있음을 보여주고 있다. 전반적으로 양자점의 구조왿 광학적 특성에 대한 깊이 있는 이해를 제공하고 있으며, 이를 활용한 다양한 응용 가능성을 시사하고 있다.

  • 자료후기

      Ai 리뷰
      CdSe 양자점의 크기 변화에 따른 흡수 및 발광 스펙트럼의 변화를 실험적으로 확인하고, 이를 이론적 모델을 통해 해석한 결과를 종합적으로 제시하고 있다.

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