| 초록 |
금속 할라이드 페로브스카이트 (metal halide perovskite)는 ABX3 (A = Cs+, CH3NH3+ (MA), or NH2CH=NH2+ (FA); B = Pb2+ or Sn2+; X = I-, Br-, or Cl-)의 결정 구조를 가지며, 높은 흡광도와 우수한 전하 운반 능력으로 인하여 태양전지로의 응용에 적합하다. 또한, 이온 결정인 perovskite 고유 특성에서 기인하는 exciton 발광에 의한 좁은 반치폭으로 색 순도가 높고 할로겐족 음이온의 조성 변화를 통하여 가시광 영역에서 발광 색상을 쉽게 제어할 수 있으므로 새로운 발광다이오드 (light-emitting diode, LED) 소재로 각광받고 있다. 그러나, perovskite는 상온에서 결정화가 매우 쉽게되는 경향으로 인해 큰 결정이 형성되고, 결정 내에 존재하는 고유 결함에서 exciton quenching에 의한 nonradiative recombination이 발생하여 발광 효율이 매우 낮다. 특히, Cl과 Br를 혼합하여 제작하는 청색 perovskite의 경우 외부에서 주입되는 photon 또는 electron에 의해 phase segregation이 발생하여 기존의 청색을 유지하지 못하며 발광 효율이 크게 감소하는 치명적인 단점이 있다. 본 연구에서는 청색 perovskite의 발광 효율을 향상 시키기 위하여 alkyl amine ligand인 dimethylethylenediamine (DMEDA)를 사용하여 perovskite 결정을 나노 크기로 제어하고 surface passivation을 통해 표면 결함의 감소를 유도하였다. 또한, MA+와 Cs+ 양이온을 혼합하여 perovskite의 구조적 안정성 향상을 통해 phase segregation 현상을 방지하였다. 청색 perovskite LED (PeLED) 제작을 위하여 perovskite 전구체 및 ligand를 dimethyl sulfoxide (DMSO)에 용해하였으며, spin-coating 공정 중 antisolvent를 이용한 재결정화 방법을 통해 나노 결정을 지닌 perovskite 박막을 형성하였다. 박막의 표면 형상 및 두께는 scanning electron microscope (SEM), perovskite 결정은 transmission electron microscopy (TEM)을 이용해 확인하였으며, 표면 거칠기는 atomic force microscopy (AFM)으로 평가하였다. 또한, 박막의 결정학적 특성은 X-ray 회절법 (XRD)를 통해 평가하였으며, 광학적 특성은 photoluminescence (PL) 및 ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-vis-NIR) 측정으로 확인하였다. 최종적으로 제작된 PeLED의 특성은 전류-전압 (I-V) 측정 및 electroluminescence (EL) 측정, 그리고 luminance meter를 이용한 광도 (luminous intensity) 확인을 통해 평가하였다. |
