산화아연(ZnO)의 가시광 영역 형광 발광은 길고 복잡한 발전 역사를 가지고 있습니다. 이전 연구들에서 연구자들은 가시광 영역의 발광을 불순물 또는 구조 결함(예: 산소 공극, 아연 공극, 아연 간극, 표면 상태)의 존재로 설명했으나, 여전히 논쟁이 있습니다. 결정성이 우수하고 높은 발광 효율을 지닌 ZnO 양자점에 대해 가시광 영역 발광 메커니즘을 결함 모델로 설명하는 것은 모순입니다. 본 논문은 ZnO 양자점의 다중 혼합 자가포획 도메인 엑시톤 발광 모델을 제안하였으며, 400~700 nm 범위를 커버하는 밝은 단중항/삼중항 혼합 자가포획 도메인 엑시톤 발광 ZnO 양자점을 제조하였습니다. 단중항 및 삼중항 엑시톤의 광발광 양자 효율(PLQY)은 각각 45.56% 및 22.44%입니다. 우수한 투명성과 밝은 삼중항 엑시톤 덕분에 가시광 영역에서 ZnO 양자점의 X선 검출 이미징을 연구하였습니다. ZnO 양자점 신틸레이터 박막의 X선 최소 검출 한계는 64.89 nGy/s로, 의료용 X선 영상에 필요한 표준 선량보다 낮습니다. 본 연구는 가시광 영역에서 ZnO 양자점의 새로운 발광 모델을 제안하였고, ZnO 양자점 기반의 새로운 투명 신틸레이터를 구현했으며, X선 검출 이미징 응용 가능성을 보여주었습니다.

ZnO 양자점; 자가포획 도메인 엑시톤; 단중항/삼중항; X선 영상