고휘도 LED용 유기금속 할라이드 페로브스카이트 나노판

전문가 제언

○ 오늘날 디스플레이 소자에서는 고온 고진공이 제조에 필요한 고비용 화합물 반도체 기반의 LED(발광다이오드)나 산소/습기에 견디는 고비용 유기재료를 사용하는 유기발광다이오드(OLED)가 시장을 지배하고 있다. 이에 저온에서 용액가공이 가능하고 지구상에 풍부한 유기금속 할라이드 페로브스카이트 재료가 혁신적 저비용으로 관심을 모으고 있다. 한국화학연구원의 유기금속 할라이드 페로브스카이트가 태양전지 연구 수년 만에 변환효율을 3.8%로부터 20.1%로 높인 기록을 보유 중이다.

 

○ 다양한 색을 염가로 얻는 데에는 용액가공이 가능한 콜로이드 양자점(CQD)이용 기술이 있어왔다. 나노크기 수준 반도체 재료에서 크기가 작아질수록 띠 간격이 증가(파장 즉 색상변화)하는 양자크기 효과 이용이다. 이에는 칼코겐화합물계와 페로브스카이트계가 있으나 후자는 구성성분 할라이드계 음이온 조성 변경으로 띠 간격을 조정할 수 있다.

 

○ 전체가 무기질인 페로브스카이트는 습기와 산소에 견딜 수 있어 선호되어 왔으나 이 글의 저자들은 메틸암모늄(MA)함유 MAPbBr3란 유기금속할라이드 페로브스카이트의 나노판(NPL) 합성을 소개하고 이에 의한 PeLED 연구를 설명하고 있다. 단결정의 NPL은 다결정 벌크 페로브스카이트보다 발광 양자수율이 높아 12V에서 최고 고휘도 10,590cd m-2(이전 PeLED의 4배), 6.6V에서 피크 외부양자효율(EQE) 0.48% 및 휘도 3494cdm-2를 보여 이전의 고성능 녹색 PeLED과 비슷하다.

 

○ 이 기술의 요체는 ①여기자의 약한 결합력에 의한 소광예방과 핀홀 방지를 위한 양극성 숙주 고분자(PVK:PBD) 블렌드 사용, ②긴 길이의 유기배위자로 NPL을 덮어 글로브박스 없는 소자를 만들 수 있게 한 공기/습기에 대한 안정성이다. 약점이라면 이들에 의한 전하재결합용 바이어스 전압 상승, 유기고분자 등에 의한 소자 불안정성 염려가 있다.

 

○ 한국은 작년 포항공대 이태우 교수팀(경희대 임상혁, 영국 Friend 등)의 유기계 PeLED 연구가 최고의 실력(여기자의 약한 결합력 해결)을 보였다. 작년 웨어러블기기도 OLED보다 높은 최고해상도(2440ppi)의 피부부착 QLED 개발(나노입자연구단)을 보고 등 세계의 톱 실력이다.

저자

Y. Ling, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

28()

잡지명

Advanced Materials

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

305~311

분석자

변*호

분석물

• 고휘도 LED용 유기금속 할라이드 페로브스카이트 나노판.pdf [561,475 byte]

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